Oberflächennahe Geothermie

Oberflächennahe Geothermie

Von „oberflächennaher Geothermie“ spricht man, wenn die Wärme des Erdinneren in relativ geringen Tiefen der Erde genutzt wird (bis rund 200 Meter Tiefe) und keine geologischen Anomalien vorliegen.
Genutzt wird die oberflächennahe Geothermie in der Regel, um Gebäude zu beheizen und / oder Brauchwasser zu erhitzen.
Hierzu werden entweder Wärmesonden vertikal in das Erdreich eingebracht oder es werden sogenannte Erdwärmekollektoren in etwas geringerer Tiefe horizontal in das Erdreich verbracht.
Werden Erdwärmekollektoren verwendet, müssen diese zwar weniger tief in die Erde verbracht werden, dafür müssen diese großflächig verlegt werden, um genügend Erdwärme aufnehmen zu können.

Da das Temperaturniveau in den oberflächennahen Schichten der Erde noch relativ gering ist (zumeist weniger als 20 Grad Celsius) muß sowohl bei der Verwendung von Wärmesonden, als auch bei Verwendung von Erdwärmekollektoren, das Temperaturniveau noch mittels eines Wärmepumpensystemes auf ein Niveau gebracht werden, daß ausreichend ist, um damit Gebäude beheizen zu können bzw. Brauchwasser zu erhitzen.

Da sich die meisten Menschen unter einer „Wärmepumpe“ kaum etwas vorstellen können, soll das Prinzip einer solchen Wärmepumpe noch kurz grundlegend erläutert werden.

Das Prinzip einer Wärmepumpe beruht auf der Eigenschaft von einigen Fluiden, Wärmeenergie aus der Umgebung aufzunehmen wenn sie expandieren, also ihr Volumen vergrößern wenn sie vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand wechseln.
Werden diese Fluide nach dem Expandieren anschließend wieder zu einer Flüssigkeit komprimiert, ist die Temperatur dieser Flüssigkeit gestiegen, da während des Expandierens ja Wärmeenergie aus der Umgebung aufgenommen wurde.

Bei der Nutzung der Erdwärme wird also ein entsprechendes Fluid durch die Sonden bzw. die Erdwärmekollektoren geleitet, welches dort in den gasförmigen Zustand wechselt (Expansion) und hierbei Wärmeenergie der Umgebung (das Erdreich) aufnimmt.
Anschließend wird das Fluid zur Flüssigkeit komprimiert und die Temperatur des Fluides ist deutlich gestiegen.
Mit dem jetzt vorliegendem Temperaturniveau ist es möglich mittels eines einfachen Wärmetauschsystemes Wasser zum Betrieb von Heizungsanlage und / oder Brauchwasser zu erhitzen.
Nachdem das Fluid durch den Wärmetauschprozeß wieder abgekühlt wurde wird es erneut durch die Sonden bzw. Erdwärmekollektoren geleitet, um bei der dort stattfindenden Expansion erneut Wärmeenergie aus dem Erdinneren aufnehmen zu können.

Auf diese Weise kann sich der Mensch auch das relativ geringe Temperaturniveau von oberflächennahen Schichten der Erde nutzbar machen.