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Geothermie - der effiziente Energiespeicher

Die Speicherung thermischer Energie mit Systemen der Oberflächennahen Geothermie erfährt zunehmend Bedeutung und Anwendung. Genutzt wird hier insbesondere auch der saisonale Unterschied zwischen dem Energiebedarf im Winter und dem Energie überschuss im Sommer. Wichtig für die Auslegung solcher Energiespeicher systeme ist die Bestimmung der Wärmespeicherkapazität des Untergrundes. Der vorliegende Beitrag stellt Methoden hierfür vor und schildert die praktische Anwendung beim Bau des Hochhausprojekts PalaisQuartier in Frankfurt am Main.

Bei der thermischen Aktivierung des Baugrundes durch Systeme der Oberflächennahen Geothermie wird im Winter dem gegenüber der Umgebungstemperatur wärmeren Untergrund Energie entzogen und einem Gebäude oder Bauteil zu Heizzwecken bereit gestellt. Im Sommer weist der Boden eine zur Umgebungstemperatur geringere Temperatur auf und kann damit zur Kühlung des Gebäudes bzw. Bauteils genutzt werden. Ein solches System wirkt als Saisonaler Thermo speicher.

15 Jahre geothermische Wärmeversorgung in Unterföhring
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2024)
In Unterföhring kann 15 Jahre nach Inbetriebnahme der geothermischen Wärmeversorgung das gesamte Gemeindegebiet mit Erdwärme beliefert werden. Dafür wurde 2009 und 2014 je eine Dublette gebohrt. Für den Wasserschutz bei solchen tiefengeothermischen Projekten sorgt unter anderem eine zementierte Verrohrung des Bohrlochs, dessen Integrität alle zehn Jahre nachgewiesen werden muss.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.