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Erdwärmenutzung - flache (oberflächennahe Geothermie)

Die Nutzung von flacher Geothermie gewinnt in Deutschland zunehmend an Bedeutung. Dabei wird mittels verschiedener Entzugssysteme wie Erdwärmesonden (vertikale Bohrungen) oder Erdwärmekollektoren (horizontal und mit geringer Verlegetiefe ins Erdreich eingebrachte Systeme) die Untergrundtemperatur, die in Deutschland auf den ersten 100 Metern durchschnittlich nur 8 bis 12 °C beträgt, zur Deckung des Wärmebedarfs genutzt.

Meist kommen elektrisch angetriebene Kompressionswärmepumpen zum Einsatz. Mögliche positive Umwelteffekte, wie z. B. die Minderung von CO2-Emission oder die Einsparung an Primärenergie, sind dabei nur zu erwarten, wenn die Randbedingungen des Gesamtsystems für den Einsatz von Wärmepumpen geeignet sind und darüber hinaus eine Beeinträchtigung des Grundwassers ausgeschlossen werden kann.

Entscheidend für die Effizienz der Wärmepumpenanlagen ist die Jahresarbeitszahl, für deren Ermittlung die VDI-Richtlinien 4640 (Thermische Nutzung des Untergrundes) die fachliche Grundlage liefert. Ist die Jahresarbeitszahl kleiner als etwa 3,0, wird unter Berücksichtigung der Effizienz des bundesdeutschen Kraftwerk-Mixes mehr Primärenergie eingesetzt als Heizwärme erzeugt wird, und der Einsatz einer Wärmepumpe wäre nicht mehr sinnvoll. Die Jahresarbeitszahl (nicht die Leistungszahl, die als Coefficient of Performance - COP - angegeben wird) sollte daher nicht nur aus ökologischen sondern auch aus wirtschaftlichen Gründen nicht unter diesem Wert liegen.

Zeigt sich bereits in der Planungsphase, dass die Jahresarbeitszahl aufgrund der Randbedingungen (z. B. hohe Vorlauftemperaturen im Heizsystem, hoher Anteil des Warmwasserbedarfs am Gesamtwärmebedarf, ungünstige (hydro-)geologische Bedingungen etc.) geringer ausfallen wird, so sollte auf primärenergetisch sinnvollere Varianten zur Bereitstellung der Heizwärme zurückgegriffen werden. Dies könnten z. B. Holzpellet-Anlagen, Gas- oder Öl-Brennwertkessel, Zeolith-Kompaktgeräte (eine Kombination aus Brennwertkessel und Adsorptions-Wärmepumpe) oder bei Anlagen mit größerer Leistung auch z. B. Gaswärmepumpen sein.