Für Erdwärmepumpen werden am häufigsten Erdwärmesonden und Erdkollektoren (auch Flächenkollektoren genannt) eingesetzt.
Beide Systeme sind
zuverlässig und ausgereift, haben jeweils ihre Vorteile und
Daseinsberechtigung.
Die Erdsonde
nutzt die geothermische Wärme, also das, was an Wärme vom
Erdinneren nach oben kommt. Es herrschen in der Regel in 15 Meter
Tiefe das ganze Jahr über durchschnittlich 8 bis 12 Grad Celsius. In
100 Metern Tiefe erhöht sich die Gradzahl um etwa 3 Grad. Die
Wärmeausnutzung unterliegt damit keinen Schwankungen und gibt
Berechnungssicherheit.
Flächenkollektoren
liegen unterhalb der Frostgrenze und nutzen hingegen die Sonnenwärme,
die den Boden aufheizt. Dadurch kommt es gerade im Winter zu etwas
geringeren Wärmekapazitäten in der oberen Erdschicht als bei den
tiefer gelegenen Schichten, die die Erdsonde anzapft. Ab zirka 10 Meter
Tiefe bleibt die Wärme das ganze Jahr über konstant.
Der Hauptvorteil
der Erdsonden ist der geringe Platzbedarf und die höhere
Effektivität. Daher wird die Erdwärmegewinnung in dieser Form
insbesondere von Eigentümern kleiner Grundstücke favorisiert. Der
Nachteil dieser Technik sind die damit verbundenen hohen Bohrkosten.
Diese können nicht genau beziffert werden und hängen von der
Bodenbeschaffenheit, der Bohrtiefe und den Behördenauflagen ab. Es kommt im Jahr zu ca. 30.000 Bohrungen in Deutschland. Dabei auftretende Schadensfälle sind nicht ausgeschlossen, aber eher selten.
Die Erdsonde:
Wie tief die Bohrung erfolgt, hängt von der Heizlast und der Größe der
zu beheizenden Räume (Energiebedarf) ab. In der Regel geht die
Bohrung bis zu 100 m tief senkrecht in den Boden. In diesen Tiefen
finden die Genehmigungen nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG)
und den Länderbestimmungen Anwendung. Tiefere Bohrungen – die
derzeitigen Bohrausrüstungen gehen bis zu 300 m tief – bringen das
Bergrecht nach dem BBergG ins Spiel und bestimmen die Richtlinien für
das Gewinnen von Erdwärme. Vereinzelte Bundesländer (Bayer, B-W,
Hessen, NRW, R-P) haben für diesen Zweck eigene Bestimmungen auf den
Weg gebracht. Bei Bohrungen bis 100 m ist das Landratsamt zuständig
für die Erteilung der Genehmigung. Bei tieferen Bohrung muss ein
Antrag beim zuständigen Bergamt gestellt werden. Der Bohrfachbetrieb
berät, worauf bei der Bohrung und dem Genehmigungsverfahren zu
achten ist. Grundsätzlich können bis auf Wasserschutzgebiete
überall Bohrungen vorgenommen werden.
Die Entzugsleistung hängt immer von der Bodenbeschaffenheit ab.
Trockenes Sediment hat etwa nur den halben Entzugsleistungswert wie
feuchte, lehmhaltige Böden, und nur 1/3 von Granit oder Sandstein.
Für eine höhere Entzugsleistung der Wärme aus dem Boden können
auch mehrere Sonden ins Erdreich geführt werden.
Die Sonden
und Rohre im Boden sind i. d. R. Stoffe nach Maße- und
Güteanforderungen gemäß DIN 8074/8075. Das sind reine
Kohlenwasserstoffpolymere (Polyethylen, Polypropylen, etc.), die
leicht und stabil sind.
Zum besseren
Verständnis: Jeder kennt etwa Polyethylen. Die gängigen Folien und
Einkaufstüten bestehen aus diesem Stoff, aber auch Trinkwasserrohre,
Kabelisolierungen und eben Rohre für Erdwärmesonden werden aus
diesen Stoffen aufgrund ihrer hohen Resistenz und Unempfindlichkeit
gegenüber Umwelteinflüssen, Wasser, Säuren, Basen und chemischen
Lösungsmitteln hergestellt.
Grundsätzlich
werden vier Rohre mit der Erdwärmesonde ins Erdreich geführt. Eine
fünfte Sonde sorgt für eine Verpressung mit einer
Tonmineral/Zementsuspension. Die Verpressung ist nicht überall
Pflicht, sollte aber trotz der höheren Kosten für einen
einwandfreien Wärmefluss gemacht werden. Damit wird sichergestellt,
dass die Erdwärmesonde dauerhaft dicht, statisch korrekt und optimal
im Wärmeübergang ist. Bei der Verpressung werden Lücken und
Hohlräume im angrenzenden Erdreiche gefüllt. Anschließend wird bei
bis zu einem vielfachen Betriebsdruck die Dichtheit der Erdwärmesonde
geprüft.
Generell werden Erdsonden als eine langanhaltende und zuverlässige
Anlage betrachtet, die über 50 Jahre ihre Arbeit verrichtet.
Erdbewegungen durch Umwelteinflüsse (z. B. Erdrutsch am Hang) oder
Erdbeben können Erdsonden beschädigen. Werden die Erdwärmesonden zu
klein für den Wärmebedarf des Hauses ausgelegt, kann es zu
Auskühlungen bis hin zur Vereisung der Sonden kommen.
Der Wärmeträger in den Rohren – der oft als Sole benannt wird – ist ein
Wasser-Frostschutzmittelgemisch. Bei einem Austritt der Sole darf es
zu keiner Grundwasserverschmutzung kommen. Daher sind nur
Frostschutzmittel nach der Wassergefährdungsklasse 1 (schwach
wassergefährdend) für Erdwärmesonden erlaubt.
Die Kosten für die Bohrung sind abhängig von der Bodenbeschaffenheit, der
Bohrtiefe und den Behördenauflagen. So kommen für ein
Einfamilienhaus mit normalem Energiebedarf Kosten für Bohrung und
Sonde von durchschnittlich 5000 bis 7000 Euro (und mehr, wenn Verpressung und ungünstige Bodenbeschaffenheiten hinzukommen) zustande. Pi x Daumen beträgt der Bohrmeter 50 Euro (plusminus 20 Euro). Ein Vergleich der Bohranbieter lohnt in jedem Fall, weil die Preise stark schwanken und einen vierstelligen Betrag im Vergleich ausmachen können.
In letzter Zeit
wurde eine neue Bohrungstechnik von der Firma Vaillant
Geosysteme vorgestellt, die mit Wasserdruck (bis zu 1.000 bar) in die
Tiefe vordringt. Die Schlammemissionen entfallen bei dem so genannten
Geojetting, weil der hohe Druck das Gestein in feine, körnige
Elemente aufbricht und diese in die benachbarten Gesteinsteile
presst. Das Bohrverfahren ist bis zu fünfmal schneller und spart
gleichzeitig bis zu 30 Prozent der Kosten gegenüber der
herkömmlichen Bohrung. Das Geojetting ist eine interessante Technik,
die Kosten und Dreck an der Oberfläche begrenzen und die
Erschließung der Erdwärme mit Erdsonden in Zukunft noch effizienter
macht.
Weitere Infos zum Geojetting:
http://www.vaillant-geosysteme.de/de/news/aktuelle-news.html
Informationen zur Erdkollektoranlage und Hubarbeiten für Erdwärmepumpen erhalten Sie hier:
Erdkollektor/Flächenkollektor Hubarbeiten für Erdwärmepumpen
