Gewinnung der Erdwärme

Der Entzug der Wärme durch die Erdwärmeanlage erfolgt in der Regel über Wärmeträger (Flüssigkeit oder Gas), welche mit einer niedrigen Temperatur über Rohre bzw. Schläuche durch das Erdreich transportiert werden, dort die Erdwärme aufnehmen und zu einer Wärmepumpe transportieren. Bei Wasser-Wasser-Pumpen wird die Wärme dem geförderten Wasser entzogen.Im gleichen Maße, wie dem Erdreich Wärme entzogen wird, muss dem Erdreich die Möglichkeit gegeben werden, sich wieder zu erwärmen. Dies geschieht in den obersten Metern vor allem über Sonneneinstrahlung und Niederschläge. In den unteren, von Witterungseinflüssen unbeeinflussten Schichten erfolgt die Wärmezufuhr vor allem aus der Umgebung der Wärmeentnahmestelle - im Lockergestein vorwiegend mittels Grundwasserfluss, im Festgestein aus der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine selbst. Um ein Gleichgewicht Wärmeentzug - Wärmenachtransport zu erreichen, muss eine fachgerechte Dimensionierung der Anlage gewährleistet sein.

Die Planung und Dimensionierung von Erdwärmeanlagen hängt entscheidend von der geologischen und hydrogeologischen Standortsituation ab. Die wesentlichen geothermischen Randbedingungen sind insbesondere die Wärmeleitfähigkeit des am Standort anstehenden Gesteins und das Vorkommen von Grundwasser. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Materialeigenschaft der Gesteine und von Zusammensetzung, Geometrie der Gesteinsmatrix bzw. des Porenraumes und der Porenfüllung abhängig.

Die spezifische Entzugsleistung (SPEZL) ist in der Praxis die wichtigste Größe zur Dimensionierung von Erdwärmesondenanlagen. Diese mit der VDI-Richtlinie 4640, Blatt 2 eingeführte Auslegungsgröße ergibt sich im wesentlichen aus der Verknüpfung der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes mit anlagenspezifischen Randbedingungen wie z.B. Sondentyp, -anordnung und -zahl sowie der Betriebsstundenzahl. Für eine fachgerechte Dimensionierung einer Erdwärmesondenanlage ist deshalb die Kenntnis der hydrogeologischen Standortbedingungen notwendig.