Erdwärmespeicher für unsere Städte

Letzthin war ich in Grindelwald und habe die w?rmenden Sonnenstrahlen genossen. Der W?rmefluss erreichte bis 250 Watt pro Quadratmeter. Im Sommer w?ren sogar 1350 W/m² m?glich. Vom W?rmefluss aus dem Inneren der Erde hingegen habe ich nichts gesp¨¹rt. Dieser erreicht lediglich Werte von 0.09 W/m². Das Gestein leitet die W?rme schlecht ¨C sie fliesst nicht, sie kriecht nur. Dank externe Seite Erdw?rmesonden [1] und externe Seite W?rmepumpen [2] ist es m?glich, die W?rme direkt aus dem Untergrund in die H?user zu leiten.

Zu dicht platzierte Sonden

Nur in dicht besiedelten Gebieten funktioniert das nicht, weil sich Erdw?rmesonden gegenseitig die W?rme entziehen und das Gestein langfristig abk¨¹hlen. Zu dicht platzierte Erdw?rmesonden m¨¹ssen daher aktiv regeneriert werden. Dazu k¨¹hlt man beispielsweise im Sommer das Haus, indem die ¨¹bersch¨¹ssige W?rme in die Sonde hinunter geleitet wird. Das ist genial einfach, aber leider nicht sehr wirkungsvoll.

Am effizientesten l?sst sich die Regeneration mit Sonnenkollektoren auf dem Hausdach erreichen [3]. Ein Einfamilienhaus ben?tigt nur wenige Quadratmeter. In dicht bebauten St?dten wird die notwendige Sonnenkollektorfl?che jedoch rasch zu gross. Daher sind bessere L?sungen zu suchen. Falls dort beispielsweise Fluss- oder Seewasser verf¨¹gbar ist, l?sst sich ein Tieftemperatur-Fernw?rmenetz errichten. Dabei werden die H?user mit Wasser/Wasser-W?rmepumpen beheizt.

Saisonale Erdw?rmespeicher f¨¹r Areale und Quartiere

Erdw?rmesonden k?nnen Energie nicht nur gewinnen, sie k?nnen sie auch f¨¹r einen sp?teren Zeitpunkt speichern. Dabei wird das Gestein erw?rmt, indem ¨¹ber einen gewissen Zeitraum mehr W?rme in den Untergrund eingeleitet als entzogen wird. In diesem Fall gilt: Je dichter die Erdw?rmesonden verlegt werden, desto effizienter wird der Erdspeicher. M?glich sind Wirkungsgrade bis zu 70 Prozent.

Ein Blick ins Ausland

Die Stadt Paris lebt uns hingegen seit vielen Jahren vor, wie man bestehende Quartiere von ?l oder Gas unabh?ngig macht. Geothermisch warmes Wasser wird aus einer reichlich wasserf¨¹hrenden Schicht abgesaugt und durch einen W?rmetauscher geleitet. Damit l?sst sich ein Fernw?rmenetz aufheizen. Am Ende wird das abgek¨¹hlte Wasser wieder in den Untergrund zur¨¹ckgepumpt, wo es sich erneut erw?rmt [4].

Auch oberfl?chennahe Schichten eignen sich als saisonale Erdw?rmespeicher mit moderaten Temperaturen (maximal 50 bis 70¡ã Celsius). Dazu m¨¹ssen sie gut durchl?ssig und nicht zu dick sein. Zudem darf das Grundwasser nicht als Trinkwasser verwendet werden und sollte eine tiefe Fliessgeschwindigkeit aufweisen. Als Lieferant f¨¹r die W?rme kommen Industrie- und Kehrichtverbrennungsanlagen in Frage. In den Niederlanden sind bereits 2500 solcher Erdw?rmespeicher im 20 bis 300 Meter tiefen Untergrund installiert. F¨¹r die Beheizung der H?user werden W?rmepumpen eingesetzt.

Genf erkundet Geothermie

Der Kanton Genf ist ¨¹berzeugt, dass sich sein Molassebecken ebenfalls eignet, um Erdw?rmespeicher zu kreieren und geothermisch warmes Wasser zu f?rdern. F¨¹r die Planung und Umsetzung wurde das Projekt externe Seite GEothermie2020 [5] ins Leben gerufen. Im Rahmen dessen engagieren sich das ?Schweizer Kompetenzzentrum f¨¹r Energieforschung ¨C Strombereitstellung? externe Seite SCCER-SoE und die Universit?t Genf bei der Analyse der Geologie, um geeignete Standorte zu identifizieren.

Sondierbohrungen in der Schweiz

Hierzulande sollen in den n?chsten Jahren neue Bohrungen zeigen, ob tieferliegende wasserf¨¹hrende Schichten gen¨¹gend durchl?ssig sind, um heisses Thermalwasser ?konomisch zu nutzen wie zum Beispiel im Raum M¨¹nchen [6]. Vertiefte Kenntnisse ¨¹ber den wenig tiefen Schweizer Untergrund werden helfen, optimale geologische Schichten f¨¹r saisonale Erdw?rmespeicher zu finden. Ausserdem sind im Kompetenzzentrum SCCER-SoE und in der Industrie Versuche geplant, um Erdw?rmespeicher mit h?heren Temperaturen im Gestein petrothermal zu realisieren, das heisst unabh?ngig von nat¨¹rlich vorkommenden wasserf¨¹hrenden Schichten.

Dieser Beitrag erscheint auch im externe Seite Blog des SCCER-SoE.