Geothermische Energie oder Erdwärme bezeichnet den Wärmegehalt der oberen Bodenschichten bis etwa 100 m Tiefe und in tieferen Schichten. In den oberen Schichten resultiert die Wärme aus gespeicherter Sonnenstrahlung. In größeren Tiefen stammt die Wärmeenergie vornehmlich aus dem Erdinneren.
Nur bis zu einer Tiefe von etwa 10 m prägt der Verlauf der Jahreszeiten die herrschende Temperatur im Erdreich. Ab ca. 15 m ist die Erdtemperatur über das Jahr hinweg nahezu konstant. Erdwärmepumpen nutzen die Geothermie zur Energiegewinnung für Heizung und Warmwasserbereitung. Diese umweltschonende Art der Erdwärmeheizung ist auch im Einfamilienhaus effizient einsetzbar. Über Erdwärmetauscher lässt sich die Wärmeenergie des Bodens ebenfalls zur Effizienzsteigerung von Lüftungsanlagen nutzen.
Wie funktioniert Erdwärme?
Erdwärmepumpen arbeiten nach dem Prinzip einer umgekehrten Kältemaschine. Die Energieaufnahme aus dem Boden erfolgt in der Erdwärmesonde oder im Kollektor. Darin zirkuliert zum Beispiel eine Sole, die Wärmeenergie über Wärmetauscher an den Kältemittelkreislauf der Erdwärmepumpe abgibt.
Das bei der Erwärmung verdampfte Kältemittel verflüssigt sich wieder im Kondensator. Dabei wird die aus dem Erdinneren gewonnene Energie als Kondensationswärme wieder frei, und ein weiterer Wärmetauscher überträgt sie auf den Heizwasserkreislauf.
Wie tief die Bohrung bei Erdwärmesonden sein soll, hängt von der benötigten Energiemenge und der Bodenbeschaffenheit ab. Die Tiefe kann bis zu 100 Meter betragen. Häufig sind mehrere Bohrungen nötig, um den erforderlichen Energiebedarf zu decken. Diese müssen einen ausreichenden Abstand voneinander haben.
Warmwasserbereitung mit Erdwärme
Die Energie, welche die Erdwärmepumpe gewinnt, heizt auch das Warmwasser. Die Geräte arbeiten jedoch bei niedrigen Temperaturen deutlich effizienter. Eine hygienische Warmwasserbereitung mit Speicher benötigt allerdings mindestens 65 °C. Dieses Temperaturniveau erreicht eine bivalente Kombination meist effektiver, etwa ein System mit Heizstab, Solarthermie oder kombiniertem Gasbrennwertgerät .