Erdwärme das Grundprinzip

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Unter Erdwärme oder Geothermie versteht man die Gewinnung von Energie aus der Erde oder genauer dem Untergrund.

Die Temperatur nimmt um ca. 3°C je 100 m zu.

Es wird zwischen der "Tiefen Geothermie" und der "Oberflächennahen Geothermie" unterschieden.

Die "Tiefen Geothermie" dient in der Regel zur Gewinnung von Stromenergie und erfordert aufwendige zum Teil mehrere Tausend Meter tiefe Bohrungen.

In der "Oberflächennahen Geothermie" wird die Erdwärme bis in eine Tiefe von 400 m gewonnen.

Im Unterschied zur "Tiefen Geothermie" wird die "Oberflächennahe Geothermie" neben der Wärmegewinnung auch zur Külung oder Klimatisierung genutzt.

In 100 m Tiefe herrscht z.B. eine konstante Temperatur von ca. 12 bis 15°C - unabhängig von der Jahreszeit.

Die Nutzung der "Oberflächennahen Geothermie" geschieht durch Flächenkollektoren, Erdwärmekörbe, Helixsonden, Brunnen oder durch Erdwärmesonden.

Die effektivste Art der Nutzung stellt in unserem Tätigkeitsbereich die Erdwärmesonde dar.

Erdwärmenutzung

 

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Um das Potenzial der Erdwärme zu nutzen werden verschiedenste Systeme eingesetzt.

In unserem Tätigkeitsbereich ist der Einsatz der Erdwärmesonde die bestmögliche Form um das geothermische Potenzial des Untergrundes zu nutzen.

Die Erstellung einer Erdwärmesonde kann kurz so beschrieben werden.

  • Es wird eine Bohrung erstellt, in die eine Erdwärmesonde eingebracht wird und der verbleibende Hohlraum mit einem thermisch verbessertem Verpressmaterial verpresst wird.
  • Die Erdwärmesonde ist ein HDPE PE-100RC-Rohr, dass als Doppel-U ausgebildet ist.
  • Das Verpressmaterial ist ein Zement, Tongranulat oder ein Dämmer, das durch Zuschlagsstoffe eine bessere Wärmeleitfähigkeit erhält.

Wärmepumpe

 

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Die Nutzung der "Oberflächennahen Geothermie" kann nicht direkt erfolgen.

Zur Gewinnung der Energie wird die Erdwärmesonde mit einem Wärmeträgermedium, in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch, durchströmt.

Beim Durchströmen wird das Wärmeträgermedium aufgewärmt oder abgekühlt. Die Temeraturdifferenz beträgt hierbei ca. 3 bis 4°Kelvin.

Dem Wärmeträgermedium muss nun die Energie entzogen oder zugeführt werden.

Hierzu wird eine Wärmepumpe eingesetzt.

In der Wärmepumpe wird die Energie über einen Wärmetauscher an ein Kühlmittel abgegeben. Das Kühlmittel wird hierbei verdampft. Um das gewünschte Temperaturniveau für das Heizungssystem zu erzielen wird das gasförmige Kühlmittel verdichtet und in diesem Prozess auf ca. 35°C bis 65°C erwärmt.

Das erwärmte Kühlmittelgas wird in einen Pufferspeicher oder Wärmetauscher geleitet und von dort an das Heizungssystem abgegeben. Hierdurch kühlt das Kältemittel wieder ab, wird verflüssigt und der Prozess beginnt von vorn.

Der gleiche Prozess kann auch umgekehrt werden und für die Klimatisierung genutzt werden.

Die Kühlung ist auch ohne direkten Einsatz der Wärmepumpe möglich. Diese Kühlungsvariante wird als "Natural Cooling" bezeichnet. Bei dieser Kühlungsform wird nur der Wärmetauscher ohne aktive Wärmepumpe genutzt. Es ist keine Klimatisierung sondern die Möglichkeit die überschüssige Wärmeenergie kostengünstig an den Untergrund abzugeben. Es können Abkühlungen von 3° bis 5°C erzielt werden.

Heizungssytem

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Der Anschluss der Wärmepumpe an die Heizungsleitungen ist identisch mit dem einer konventionellen Heizung. Sie kann direkt an ein bestehendes Heizsystem angeschlossen werden.