Erdwärme: Die Energie aus der Erde

Die dem Untergrund entzogene Energie kann mit verschiedenen Techniken für Heiz- und Kühlzwecke sowie für die Stromerzeugung genutzt werden. Die meisten dieser Techniken, wie zum Beispiel Erdwärmesonden, Erdwärmekörbe und Grundwasserwärmenutzungen sind in der Schweiz weit verbreitet. Auch in der Schweiz weniger häufig eingesetzte Techniken wie hydrothermale Geothermieanlagen sind etablierte und bewährte Systeme. Städte wie München und Paris beweisen die Praxistauglichkeit.

Die Geothermie auf der Basis von stimulierten Systemen in grosser Tiefe (petrothermale Geothermie oder EGS) befindet sich dagegen noch in der Entwicklungsphase. Diese Technologie weist ein grosses Potenzial zur Erzeugung von Wärme und Strom in praktisch allen geologischen Verhältnissen auf.

Die Wärmepumpe nutzt die Wärme der Aussenluft, der Erde (Erdwärmesonde in 200 bis 400 Metern Tiefe oder horizontale Erdkollektoren in ca. 1,5 Metern Tiefe), des Grundwassers oder eines Gewässers. Diese Wärme reicht aus, um ein flüssiges Kältemittel, das in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, zum Verdampfen zu bringen. Ein Kompressor verdichtet den Dampf, und mit dem Druck steigt auch die Temperatur. Die so generierte Wärme wird an das Heizwasser abgegeben, das im Haus zirkuliert. Als Folge der Wärmeabgabe verflüssigt sich das Kältemittel wieder. Es fliesst zurück zur Wärmequelle, der Vorgang kann sich wiederholen. Die Wärmepumpe braucht zwar Strom, generiert aber das Drei- bis Fünffache davon an Wärmeenergie. Für einen vollständig CO2-neutralen Betrieb ist Strom aus erneuerbaren Quellen nötig, also zum Beispiel Solarstrom.

Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe bezieht die im Erdreich gespeicherte, natürliche Erdwärme. Diese lässt sich mit Sonden nutzen, die bis zu 500 Meter tief in den Untergrund reichen. Im Rohrsystem im Untergrund zirkuliert eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt. Die Sole entzieht dem Erdreich die Wärme und bringt sie zur Wärmepumpe. Der durch die Sonde abgekühlte Untergrund wird durch natürliche Wärmeleitung wieder erwärmt. Bei zu starker Abkühlung muss er regeneriert werden. Für Bohrung und Erstellung einer Erdwärmesonde ist eine gewässerschutzrechtliche Bewilligung nötig.

Eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzt Grundwasser oder Oberflächengewässern als Energiequelle. Das Grundwasser wird durch Bohrungen gewonnen. Das genutzte Wasser wird über einen Versickerungsbrunnen oder -schacht ins Grundwasser oder Oberflächengewässer zurückgeleitet. Die Nutzung von Grundwasser für eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist konzessions- und bewilligungspflichtig.