Wie funktioniert Geothermie?

Die hohen Temperaturen im Erdinneren sind ständig verfügbar – man muss sie nur nutzen. Dafür finden Erdbohren statt, um Erdsonden und Erdkollektoren unter die Erde zu bringen. Diese nehmen die Wärme auf, welche mithilfe einer Wärmepumpe weiter genutzt wird. Wir zeigen, was alles hinter der Geothermie steckt und wie Sie diese am effektivsten nutzen.

Was versteht man unter Geothermie?

Geothermie wird gemeinläufig als Erdwärme bezeichnet und entsteht in erster Linie aufgrund des Zerfalls radioaktiver Elemente wie Uran, Kalium oder Thorium. Bei diesem Prozess entsteht Wärme, welche mit zunehmender Tiefe ansteigt. Je 100 Meter können Sie mit einem Temperaturanstieg von ca. 3 Grad rechnen. Da dieser Prozess fortwährend stattfindet, gehört die Erdwärme zu den erneuerbaren Energien, weshalb eine Nutzung dieser Wärme zum Heizen unter die Kategorie regeneratives Heizen fällt. Das ist besonders umweltschonend, wenn auch initial mit höheren Anschaffungskosten für die Erdwärmepumpe verbunden.

Wie tief muss man bohren?

Zwischen 1,20 und 400 Metern ist alles dabei. Bei geringen Tiefen direkt unter der Erdoberfläche kommen Erdkollektoren zum Einsatz. Erdwämesonden werden dagegen in tieferen Schichten verwendet, meist in bis zu 100 m Tiefe. Bei beiden Methoden spricht man von einer oberflächennahen Geothermie.

Bei Tiefen von weit mehr als 400 m – in der Regel mehrere Kilometer – spricht man dagegen von Tiefengeothermie welche zur Stromversorgung von größeren Gebieten wie Städten zum Einsatz kommt. Hierfür wird entweder heißes Grundwasser in zwei bis vier Kilometer Tiefe angezapft, welches Temperaturen von bis zu 250 Grad erreicht oder es wird Wasser mit hohem Druck in heißes Gestein gepresst und nach der Aufwärmung wieder hochgepumpt. Ersteres wird als Hydrothermale Geothermie und letzteres als Pedrothermale Geothermie oder auch „Hot-Dry-Rock-Verfahren“ bezeichnet. Bei der Pedrothermalen Geothermie werden sogar Tiefen von zwei bis sechs Kilometer erreicht.

Solche Tiefen sind für Privatnutzer jedoch häufig uninteressant, da bereits die höheren Erdschichten ausreichend für eine Versorgung mit Erdwärme sind. Einzige Ausnahme: Fernwärme. Hierbei wird die industriell gewonnene Wärme mittels Wärmetauscher an das Wasser im Fernwärmenetz abgegeben. Das erwärmte Wasser gelangt dann per Rohrleitung bei den einzelnen Haushalten, wo wiederum das Wasser des zentralen Heizkreislaufes erwärmt wird. Auch die restliche Warmwasserversorgung im Haushalt wird so sichergestellt. Geothermie-Fernwärme ist noch relativ selten anzutreffe, aber der Bedarf an regenerativer Energie steigt und dank modernder Fernwärmenetze fallen die Wärmeverluste beim Transport des Wassers gering aus.

Wie kann man die Erdwärme nutzen?

Wie eingangs erwähnt, können Sie mit Erdsonden oder Erdkollektoren Erdwärme bzw. Geothermie gewinnen. Diese Wärme kann anschließend zur Erwärmung des Brauchwassers und zum Heizen des Hauses genutzt werden. Hierfür kommt die Erdwärmepumpe ins Spiel. Diese enthält ein Gas, welches schon bei geringen Temperaturen verdampft. Der Dampf wird daraufhin stark zusammengepresst, wodurch sich dessen Temperatur stark erhöht. Mittels Wärmetauschers kann diese Wärme an das Heizsystem weitergegeben werden.

In unserem Ratgeberbeitrag zur Funktion und zum Aufbau der Wärmepumpe zeigen wir im Detail, wie die Wärmepumpe funktioniert, während unser Ratgeber zur Funktion der Erdwärmepumpe vor allem auf die Gewinnung der Erdwärme eingeht. Mithilfe eines Erdwärmetauschers können Sie die Erdwärmepumpe auch zur Kühlung des Hauses benutzen. Wie das geht, verrät unser Ratgeberbeitrag Wärmepumpe als Klimaanlage.

Vor- und Nachteile der Geothermie

Die Vorteile der Geothermie liegen klar auf der Hand: Die Wärme im Erdinneren ist praktisch unerschöpflich und kostenlos vorhanden, sofern man eine Erdwärmepumpe zur Gewinnug der Erdwärme besitzt. Hierin liegt aber auch schon das erste Problem: Eine Erdwärmepumpe mit Kollektoren oder Sonden kostet in der Anschaffung im Schnitt zwischen 18.000 und 23.000 Euro. Auch die Bohrungen verursachen einen hohen Arbeitsaufwand. Dennoch überwiegen die anfänglichen Anstrengungen, denn die laufenden Betriebskosten fallen deutlich geringer aus als bei klassischen Gas- und Ölheizungen. Sollte eine Erdwärmepumpe dennoch nicht infrage kommen, sind Alternativen wie die Luftwärmepumpe oder Luft-Wasser-Wärmepumpe einen Blick wert. In unserem Wärmepumpe Vergleich haben wir uns die verschiedenen Faktoren wie Aufwand, Kosten, Effizienz und Platzbedarf angesehen und die einzelnen Wärmepumpen mit ihren Vor- und Nachteilen gründlich miteinander verglichen.