Ein Loch gespart – neues Geothermie-Verfahren
Geothermie schied in vielen städtischen Gebieten wegen des hohen Platzbedarfs als Wärmetechnik aus. Eine neue Technologie kommt mit weniger Bohrlöchern aus und erschließt der aus dem Untergrund gewonnenen Energie so neue Anwendungsbereiche.
Unter der Erde schlummern große, weitgehend ungenutzte Wärmepotenziale: Schon wer dem Grundwasser durch Wärmepumpen wenige Grad entzieht, kann beträchtliche Energiemengen gewinnen. Allerdings ist es nicht einfach, an diese Wärme heranzukommen. Vor allem in dicht besiedelten Gebieten und in solchen mit schwierigen Grundwasserverhältnissen scheitert die an sich gute Idee häufig.
Ein neues Geothermieverfahren des Berliner Unternehmens Geo-En Energy Technologies GmbH senkt den Flächenbedarf erheblich. Der Clou der Lösung: Bisher benötigte man zum Anzapfen des unterirdischen Reservoirs jeweils Saug- und Schluckbrunnen: Am Saugbrunnen wurde das Wasser angesaugt, dann an der Oberfläche durch eine Wärmepumpe geleitet, die die Energie entzog und abgekühlt wieder durch einen Schluckbrunnen in die Erde leitete. Das System ist leistungsfähig, doch die Rohre verokern leicht und müssen dann ausgewechselt werden. „Wir haben nun eine zum Patent angemeldete Integralsonde entwickelt, die den Flächenbedarf für die gleiche Leistung radikal verringert“, erklärt Michael Viernickel, Leiter Forschung und Entwicklung bei Geo-En.
Die Wärme wird hier in 10 m bis 20 m Tiefe mittels einer Filterstrecke direkt aus dem 10 °C bis 12 °C warmen Grundwasser gesaugt. Es wandert durch ein inneres Rohr in die Wärmepumpe an der Oberfläche, wo ihm 7 °C entzogen werden. Dann fließt das abgekühlte Wasser in dieselbe Bohrung zurück, wird aber knapp unter der Oberfläche über sogenannte Diffusorstrecken oberhalb der Filterstrecke wieder in den Untergrund verteilt. Dort wird es Teil der normalen Grundwasserzirkulation.
Den Filter konstruiert Geo-En mittels Computersimulation individuell so, dass an der Wärmepumpe konstant 10 °C anstehen. „Je Brunnen gewinnen wir so 30 kW bis 50 kW“, erklärt Viernickel – ein Vielfaches des Ertrags einer konventionellen Erdsonde.
Ein zweiter Sondentyp, die sogenannte Aktivsonde, wird in Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt, wo sonst für jeden geförderten Kubikmeter Grundwasser eine Gebühr im Eurobereich zu entrichten ist. „Wir umgehen das, indem wir den Wärmetauscher bereits im Brunnen montieren, das Grundwasser also gar nicht nach oben kommt, und dann einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf an die Oberfläche führen“, erklärt Viernickel. Das koste 1 °C bis 2 °C Wärme, die Gebühren allerdings würden die Lösung sonst unwirtschaftlich machen. Eine dritte Lösung, bei der die Schächte bis 600 m tief reichen, ist für bergige Gegenden gedacht, in denen das Grundwasser erst wesentlich tiefer zirkuliert.
Neun Anlagen hat Geo-En schon errichtet, vier davon stehen in Berlin. Ausgestattet wurden beispielsweise eine Produktionshalle und ein im Hamburger Hafenviertel befindliches, grundsaniertes Geschäftshaus, das mittels dreier Aktivsonden geheizt und gekühlt wird. Die Sonden befinden sich hier unterhalb des Gebäudes.
Derzeit entsteht eine neue Anlage im Haus der Bildung der Stadt Schwerdt. Die ehemalige Schule wird energetisch saniert und auf das Niveau der Energie-Einsparverordnung (ENEV) gebracht. Rüdiger Lerm vom technischen Gebäudeausrüster Paka Ingenieure, der für das Projekt zuständig ist, berichtet: „Wir suchten eine innovative Wärmeerzeugung. Beim Vergleich zwischen städtischer Fernwärme, Erdgas und stromgeführter Wärmepumpe mit Geothermie schnitt letztere am besten ab.“
Das System soll 2700 m2 Bürofläche auf drei Etagen heizen, die dann als Büroräume an freie Träger vermietet werden. Geplant sind Flächenheizungen in Boden und Wänden mit einer Vorlauftemperatur von 50 °C. „Dafür reichen Wärmepumpen mit 80 kW“, sagt Lerm, was maximal zwei bis drei Bohrungen bedeutet. Ende 2011 soll das Projekt fertiggestellt sein.
„Wir wollen bis 2012 doppelt so viele Projekte realisierten. Allerdings ist Geothermie noch relativ unbekannt, so dass wir viel Überzeugungsarbeit leisten müssen“, erklärt Pieter Bots, bei Geo-En für Marketing und Vertrieb zuständig.
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