Planung von Geothermie - Pipe Design

Auf dem Bild ist ein Geothermie Kraftwerk zu sehen.

Geothermie lohnt sich, wenn Sie eine dauerhafte und regelmäßige Energiequelle suchen. Daher planen wir mit Ihnen Ihre Anlage und finden für Sie die optimale technische Lösung.

Was versteht man unter Geothermie?

Unter Geothermie versteht man die im Erdinneren gespeicherte Wärmeenergie, die industriell zur Energiegewinnung genutzt wird. Mit der Erdwärme wird in der Regel Strom erzeugt, der zum Heizen, Kühlen oder allgemein für industrielle Zwecke genutzt wird.

Die Temperatur im Erdinneren steigt, je tiefer man ins Erdinnere vordringt, um etwa 3 Kelvin pro 100 Meter an.
Geothermie bezieht sich konkret auf die Nutzung der Wärme aus bis zu 400 Metern Tiefe. Dafür werden Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren oder flache Grundwasserbrunnen verwendet.

Ab etwa 15 Metern Tiefe bleibt die Temperatur konstant und wird nicht mehr stark durch Umwelteinflüsse beeinflusst. Kommen Grundwasserbrunnen zum Einsatz, erreichen sie eine Tiefe von bis zu maximal zehn Metern. Erdwärmesonden erreichen Tiefen zwischen zehn bis 100 Meter, wobei einige Sonden sogar bis zu 1000 Meter erreichen können. Diese werden Tiefe Erdwärmesonden genannt.

In beiden Fällen wird Wasser erhitzt, dessen Dampf eine Turbine antreibt, welche die Wärmeenergie in Strom umwandelt und für uns nutzbar macht. Geothermie wird inzwischen in vielen Branchen angewendet. Erdwärme findet Anwendung in Privathäusern, in der Industrie, in Gewerbegebieten oder Bürokomplexen.
Mit der Erdwärme wird nicht nur geheizt, sondern die Energie auch für Kühl- und Klimatechnik verwendet.

Neben Stromerzeugung, Heizen und Kühlen wird die Erdwärme in entsprechenden Gegenden genutzt, um die Fläche eisfrei zu halten. Zum Beispiel werden im Winter Brücken oder Gleisanlagen mittels Erdwärme warm gehalten, damit diese nicht zufrieren.

Wie funktioniert Geothermie?

Bei der Energiegewinnung per Geothermie wird mittels der Wärmeenergie Wasser erhitzt. Der Wasserdampf treibt eine Turbine an, die wiederum für uns verfügbaren Strom erzeugt. In diesem Sinne beruht die Funktion der Geothermie nach dem Prinzip der Dampfturbinentechnik.

Bei der Geothermie Planung wird also die vorhandene Erdwärme genutzt, um Wasser zu erhitzen und eine Turbine anzutreiben. Dazu wird das Wasser in Leitungen durch das unterirdische Reservoir geführt oder direkt heißes Tiefenwasser gefördert.

Das erhitzte Wasser dringt wieder an die Oberfläche und treibt eine Turbine an, die mittel Generator Strom erzeugt. Sobald das Wasser abgekühlt ist, beginnt der Kreislauf von vorne.

Ist Geothermie das gleiche wie Erdwärme?

Die Begriffe Geothermie und Erdwärme sind Synonym. Der Begriff der Geothermie umfasst die im Erdinneren gespeicherte Wärme. Die Erdwärme liegt auf den ersten 100 Metern bei etwa 10° C, danach steigt sie pro 100 Meter um etwa 3 °C an.

Geothermie Vor- und Nachteile

Die Vor- und Nachteile liegen vor allem in der Verfügbarkeit der Geothermie. Erdwärme kann nicht verbraucht werden und ist immer vorhanden. Die Nachteile liegen allerdings darin, dass die Wärme nicht überall gleich verteilt ist.

Mit Blick auf Umweltschutzaspekte ist Erdwärme eine gute Ergänzung zur Solar- und Windenergie. Anders als fossile Brennstoffe ist die Erdwärme so lange vorhanden, wie die Erde besteht. Dadurch steht die Erdwärme zeitlich unbegrenzt zur Verfügung.

Auch in Niederenthalpiegebieten wie Deutschland kann die Geothermie genutzt werden. Niederenthalpiegebiete sind Gebiete, in denen eher niedrige Temperaturen unter 150 °C zur Verfügung stehen. Dennoch reichen diese Temperaturen theoretisch aus, um die Energieversorgung in Deutschland decken zu können. Besonders vulkanische Gebiete können die Vorteile der Geothermie effektiv nutzen, da sie über besonders hohe Temperaturen im Erdinneren verfügen.

Die Nachteile liegen darin, dass Gebiete ohne vulkanische Aktivität die Erdwärme weniger effektiv nutzen können. Aus diesem Grund lohnen sich in manchen Gebieten Investitionen nicht oder es wird weniger stark in Forschung investiert.

Ein weiterer Nachteil ist, dass geothermische Anlagen das Risiko für Erdbeben erhöhen können. In diesem Zusammenhang kam es an Kraftwerken zu Schäden durch seismische Aktivität. In vulkanischen Gebieten besteht die Gefahr, dass bei den Bohrungen giftige Substanzen wie Schwefelwasserstoff freigesetzt werden.

Aus gewerblicher Sicht überzeugen Erdwärme und Wärmepumpen dadurch, dass sie witterungs- und saisonunabhängig genutzt werden können und sich selbst regenerieren. Es gibt bei der Erdwärme keine Dunkelzeiten und man muss als Nutzer und Betreiber nicht mit plötzlichem Ausfall der Erdwärme rechnen.
Insbesondere bei Wind- und Solarenergie drohen kurzfristige und unberechenbare Ausfallzeiten durch Windstille und wenig Sonnenleistung vor allem im Winter. Aber auch das Gegenteil wie starke Winde und Hitzeperioden können zum Ausfall von Anlagen führen.

Weitere Vorteile sind:

- Keine Lagerflächen nötig
- Dauerhafte Wärmeversorgung
- Kaum Brand- und Explosionsgefahr
- Keine Geruchsbelästigung
- Nutzung von immer vorhandener Energie
- Kein Ressourcenverbrauch

Lässt sich Geothermie mit Solarthermie kombinieren?

Geothermie und Solarthermie lassen sich sehr gut kombinieren. Die Solarthermie steigert die Effizienz der Wärmepumpe, sodass sich beide Energieformen gut ergänzen.

Wärmepumpe und Solarenergie sind beides umweltfreundliche Energiequellen, mit denen Sie auch noch Geld sparen. Anstatt den Strom von einem Energieanbieter zu kaufen, produzieren Sie Ihren Strom einfach selbst.
Für eine besonders effektive Nutzung können Sie Solar- und Wärmeenergie miteinander kombinieren.
Dafür müssen Sie allerdings ein paar Punkte beachten.

Zum einen müssen Sie wissen, was der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik ist.

Solarthermie nutzt die Energie der einfallenden Sonnenstrahlen für die Wärmeerzeugung. Das Sonnenlicht wird mit Hohlspiegeln gebündelt und von dort auf ein Vakuumrohr weitergeleitet. Das sich darin befindende Kältemittel verdampft, strömt zum Wärmetauscher und gibt die Wärme an den Heizkreislauf ab.

Photovoltaik nutzt die Solarenergie zur Stromerzeugung. Die Anlage wandelt die Lichtenergie in Gleichstrom um, der mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird und dann erst genutzt werden kann. Der nicht verbrauchte Strom fließt ins Stromnetz ein.

Sie können Ihre Wärmepumpe sowohl mit der Solarthermie als auch mit einer Photovoltaikanlage kombieren.
Sie können die Wärmepumpe auf zwei Arten mit der Solarthermie kombinieren.

Direkt bedeutet, dass beide Anlagen Wärme für Wasser und Heizung produzieren.
Indirekt heißt, dass die Solarthermieanlage die Wärmepumpe unterstützt.

Normalerweise erhitzt die Wärmepumpe ein Kältemittel, bis es verdampft. Kombinieren Sie die Wärmepumpe mit der Solarthermie, liefert diese zusätzliche Wärme durch die Sonnenstrahlen. Die Energie der Solarthermie kann entweder direkt in den Heizungskreislauf eingespeist werden oder die Wärmepumpe unterstützen, damit diese auf ein höheres Temperaturniveau zugreifen kann.

Kann man mit einer Solarthermie und einer Wärmepumpe Geld sparen?

Man kann sowohl mit der Solarthermie als auch mit der Wärmepumpe Geld sparen. Entweder unterstützt die Solarthermie die Wärmepumpe mit zusätzlicher Wärmeenergie oder sie gibt die Wärme in den Heizungskreislauf ab. Denn Erdwärme ist am effektivsten, wenn sie das Temperaturniveau der Umweltwärme nicht mehr stark anheben muss.

Aus diesem Grund macht die indirekte Unterstützung durch die Solaranlage die Wärmepumpe effektiver. Wenn die Solarthermie-Anlage zum Beispiel auch die Heizung unterstützt, kann mit ihr der Bedarf bis zu 30 Prozent gedeckt werden.

Alternativ besteht die Möglichkeit, die Wärmepumpe mit dem Solarstrom der Photovoltaikanlage zu betreiben.
Überschüssige Energie speichern Sie mit einem Solarspeicher. Er nimmt den Strom auf und steigert so den Eigenverbrauch des Solarstroms. Des Weiteren kommt auch ein elektrischer Heizstab infrage.

Bei der Anschaffung einer Wärmepumpe mit Solaranlage kommen Kosten von 18.000 bis 35.000 Euro auf Sie zu.

Die Vorteile der Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie sind:
- Zusätzliche Wärmegewinnung
- Weniger Stromverbrauch der Wärmepumpe
- umweltfreundlich und nachhaltig
- effektive Nutzung vorhandener Energiequellen
- Möglichkeit, die Solarthermie direkt zu nutzen

Die Nachteile sind:
- weniger Energiegewinn im Winter
- Ausrichtung der Solarzellen nach Süden nötig

Wie funktioniert eine Erdwärmeheizung im Haus?

Eine Erdwärmeheizung im Haus funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank. Die Erdwärmeheizung gibt die Wärme des Bodens an das Haus ab und wärmt es. Für dieses Prinzip wird in der Regel ein Wärmetauscher eingesetzt.

Beim Wärmetauscher zirkuliert das Wasser oder eine andere Trägerflüssigkeit in einem in sich geschlossenen Rohrsystem. Die Trägerflüssigkeit nimmt die Wärme aus dem Boden auf und gibt sie an der Oberfläche an die Wärmepumpe ab. Das in der Wärmepumpe zirkulierende Kältemittel verdampft und nimmt die Wärme aus der Trägerflüssigkeit auf.

Nun gelangt das verdampfte Kältemittel in einen Kompressor, der das Kältemittel stark verdichtet. Mit dem Druck steigt gleichzeitig die Temperatur stark an. Verlässt das Kältemittel den Kompressor, gelangt die Temperatur in das Heizsystem und wärmt die Wohnung.

Allerdings benötigt die Wärmepumpe selbst Energie in Form von Strom oder Gas. Aus diesem Grund ist die Effizienz der Wärmepumpe entscheidend. Sie wird über die Jahresarbeitszahl bestimmt. Aus diesem Grund kann es sich lohnen, die Wärmepumpe mit der Energie aus Solarstrom zu ergänzen und gleichzeitig eine gute CO2-Bilanz zu erreichen.

Wärmepumpen Kosten

Die Kosten einer Wärmepumpe variieren je nach Wärmequelle. Die Kosten für die Anschaffung der Wärmepumpe liegen zwischen 12.000 bis 33.000 Euro. Sie können Kosten sparen, indem Sie die Wärmepumpe fördern lassen.

Wie sich die Kosten entwickeln, hängt von der Art der Wärmepumpe und der Wärmequelle ab.

Entscheiden Sie sich für eine Erdwärmepumpe, müssen Sie ein Loch bohren und die Sonden im Erdreich platzieren. Je nach Bohrtiefe, Bodenbeschaffenheit und Art der Sonden unterscheiden sich die Kosten stark.

Wann lohnt sich Geothermie?

Geothermie lohnt sich, wenn das Haus eine gute Wärmedämmung aufweist. Müssen Sie eine Vorlauftemperatur von 50 °C überschreiten, lohnt sich eine Erdwärmepumpe in der Regel nicht.

Oft stoßen Hausbesitzer auf die Erdwärme, wenn sie eine nachhaltige Energiequelle mit geringen Wartungskosten suchen. Erdwärme ist dann am effizientesten, wenn die Wärmepumpe keine großen Temperaturunterschiede ausgleichen muss. Daher sollte das Haus gut gedämmt sein. In der Regel trifft das auf Neubauten zu, sodass sich Wärmepumpen bei modernen und neuen Häusern besonders rentieren. Zudem benötigen Sie ein ausreichend großes Grundstück, um die Anlage anzubringen.

Unsere Angebot - Geothermie von Pipe Design

Geothermie lohnt sich, wenn das Haus eine gute Wärmedämmung aufweist. Müssen Sie eine Vorlauftemperatur von 50 °C überschreiten, lohnt sich eine Erdwärmepumpe in der Regel nicht.

Wir stehen als kompetenter Partner bei der Planung der Erdwärmeanlage zur Seite. Wir unterstützen Sie:
- Bei der Planung: Wir beraten Sie, welche Anlage für Sie die richtige ist
- Bei der Beratung: Wir führen Standortanalysen durch
- Bei der Installation: Wir kümmern uns um die Abwicklung und Beschaffung der Materialien
- Bei den Anträgen zur Förderung: Wir beraten Sie, welche Förderungen infrage kommen
- Bei der Wartung: Wir sind da, wenn es Probleme gibt

Zuerst bestimmen wir Ihren Energiebedarf, wobei folgende Punkte betrachtet werden:
- Auswahl der Wärmepumpe mit Ermittlung der Betriebsstunden
- Gebäudesimulation bei größeren Gebäuden

Dann prüfen wir Ihnen Untergrund:
- geologische Verhältnisse
- Grundwassermessstellen

Des Weiteren prüfen wir umwelt-. wasser- und bergrechtliche Aspekte wie
- Schadstoffe oder Kampfmittelrückstände
- Grundwassernutzung
- Rohstoffabbau wie Bergbauschächte

Nach diesen Untersuchungen stellen wir Ihnen einen individuellen Plan zusammen, bei denen wir folgende Punkte berücksichtigen:
- Auswahl des passenden Systems
- Erste Kostenschätzung
- Mögliche Fördermittel
- Wirtschaftlichkeit der Anlage

Sprechen Sie uns an und wir finden für Sie die passende technische Lösung Ihrer neuen Geothermieanlage!

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