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Oberflächennahe Geothermie in Gewerbe und Industrie

Die Nutzung Oberflächennaher Geothermie zur Raumheizung (und -kühlung) in Wohngebäuden, Büros, Schulen etc. reicht in Deutschland bis Anfang der 1970er-Jahre zurück und ist bereits weit verbreitet. Auch für gewerbliche oder industrielle Anwendungen gibt es ein großes Potenzial für die Nutzung von Erdwärme, sowohl mit Wärmepumpenanwendungen als auch über thermische Untergrundspeicher. Anhand von Praxisbeispielen werden deren Möglichkeiten und Voraussetzungen behandelt, wobei auch auf die Ergebnisse eines bereits vor einigen Jahren abgeschlossenen EU-Projekts zu diesem Thema (IGEIA) eingegangen wird.

Oberflächennahe Geothermie ist für industrielle Anwendungen gut geeignet, vor allem in Form thermischer Untergrundspeicher (UTES), mit oder ohne Wärmepumpen. Auch klassische erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen haben, wenn sie im industriellen Umfeld eingesetzt werden, meist einen Anteil an Speicherung, wie die beschriebenen Beispiele zeigen.

Der Einsatz von Geothermie für Kühlung und für Niedertemperaturwärme (bis etwa 50 °C) geschieht bereits routinemäßig, mit nachgewiesener Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit. Untergrundspeicher mit höherer Temperatur (50 bis 90 °C) sind auch nach vielen Jahren Entwicklung immer noch in einer Art Demonstrationsphase. Die genannte Anlage in Emmaboda ist eines der wenigen ausgeführten Beispiele. Auch Wärmepumpen mit solch hohen Vorlauftemperaturen sind erst in jüngster Zeit verfügbar. Temperaturen nahe an 100 °C oder darüber scheinen im Bereich der Oberflächennahen Geothermie nicht erreichbar. Die Möglichkeiten, Kälte auf sehr niedrigem Temperaturniveau, z. B. für Gefrierprozesse, bereitzustellen, wurden noch nicht näher untersucht.

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.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.