Leichte Sprache
Gebärden­sprache
Ich wünsche eine Übersetzung in:

Erdwärmesonden Mit Tiefgang (Erdwärmesonden)

Leichte Sprache
Gebärden­sprache
Ich wünsche eine Übersetzung in:

Erdsonden besitzen dieselben Stärken wie Erdkollektoren bei der klimafreundlichen Energieerzeugung. Doch sie bringen noch einen entscheidenden Pluspunkt mit: Der über ihnen liegende Boden kann (nahezu) nach Belieben genutzt werden. Weil sie senkrecht im Boden liegen und dem tieferen Erdreich die Wärme entziehen.

Ein Bild der Beruflichen Schule Hamburg-Harburg im Göhlbachtal. Im Verborgenen: Die Berufliche Schule Hamburg-Harburg im Göhlbachtal qualifiziert kaufmännische und sozialpädagogische Fachkräfte. Unter Park- und Sportplatz, Sporthalle und Pausenhof liegen Felder mit 80 Meter tiefen Erdwärmesonden, um die Gebäude mit Erdwärme zu heizen. Im Sommer wird überschüssige Wärme aus den Räumen ins Erdreich geleitet und dieses somit regeneriert.

Mit Tiefgang (Erdwärmesonden)

Erdkollektoren und -sonden arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip. Die Rahmenbedingungen wie Bodenbeschaffenheit, sorgfältige Planung und Dimensionierung der Anlage und ihre Klimawirksamkeit sind fast identisch. Der größte Unterschied zwischen den Varianten der Erdwärmenutzung ist, dass Erdwärmesonden vertikal, je nach geologischen Untergrundverhältnissen 25 bis 400 Meter tief in der Erde liegen. Eingelassen und verpresst in Bohrlöcher mit einem Mindestdurchmesser von 170 Millimetern. Mit Mindestabständen von fünf bis sechs Metern zueinander, beanspruchen sie nur punktuell Platz und entziehen die Wärme dem Erdreich in größerer Tiefe über eine Wärmeträgerflüssigkeit, die die Rohre nie verlässt. Dadurch funktionieren Erdsonden völlig unabhängig von Jahreszeiten, Wetterbedingungen und Oberflächennutzung. Die in dieser Bodentiefe herrschenden 10° bis 12° C werden in der Regel durch den Einsatz einer Wärmepumpe auf höhere, für Heizzwecke geeignete Temperaturen gebracht.

Effekte

 Ein Zahnrad-Icon in Braun und Orange.

Clever Kombiniert Effekte

Klimaschutz: Erzeugung erneuerbarer Wärme, klimaneutrale Gebäudekühlung möglich

Klimaanpassung: (Hitzevorsorge durch) Freihalten von Luftaustauschbahnen, Verbesserung der lokalklimatischen Bedingungen und des Bioklimas (klimatischer Komfort der Menschen), (Überflutungsvorsorge durch) Versickerung von Regenwasser

Klimaschutz: Erzeugung erneuerbarer Wärme, klimaneutrale Gebäudekühlung möglich

Klimaanpassung: (Hitzevorsorge durch) Freihalten von Luftaustauschbahnen, Verbesserung der lokalklimatischen Bedingungen und des Bioklimas (klimatischer Komfort der Menschen), (Überflutungsvorsorge durch) Versickerung von Regenwasser

Das Plus ist ihre Flexibilität

Da die begrünten Flächen oberhalb der Erdsondenfelder oder -trassen (wenn sie als lineare Ketten verlegt sind) ihre Funktionen wie Rückhalt, Verdunstung und Versickerung von Regenwasser behalten, sind sie in ihrer Klimawirksamkeit nicht eingeschränkt und können bei entsprechender Gestaltung sogar die Klimawirksamkeit für die umliegenden Gebiete verstärken. Mit dem Ziel einer besseren Überflutungsvorsorge kann die Oberfläche über den Erdsonden auch gezielt gestaltet werden, um Regenwasserabfluss der betroffenen Gebiete zu lenken, zurückzuhalten, zu filtern und zu versickern.

Erdsonden können mit Gebäuden, Straßen, Parkplätzen, Wegen, Grün- oder Sportflächen überbaut werden. Dabei ist auf eine klimasensible Gestaltung zu achten. Zum Beispiel durch Auswahl von Materialien, die zur Hitze- und Überflutungsvorsorge beitragen. Da Erdsonden die Wärme aus größeren Bodentiefen ziehen, ist Sonnen­einstrahlung auf der Oberfläche unwichtig. Wartung benötigen die Erdsonden in der Regel nicht. Die verwendeten Materialien sind so langlebig, dass sie unbeschadet im Erdreich liegen können. Sie verursachen keine negativen Umwelteinflüsse. 

Deutliches Potenzial

Insbesondere für Quartierslösungen bieten Erdsondenfelder in Kombination mit einer Wärmepumpe großes Potenzial zur klimafreundlichen Wärmeversorgung. Die einzelnen Erdsonden sind durch Anbindungsleitungen mit einer Wärmepumpe verbunden. Mehrere dieser Leitungen werden in einem Schacht gebündelt und in einer größeren Sammelleitung zur Wärmepumpe weitergeführt. Das obere Ende der Erdsonden liegt auf Höhe der Anbindungsleitungen, meistens zwischen 0,8 bis 1,2 Metern unter der Geländeoberkante. Sie können noch tiefer verlegt werden, um Konflikte mit anderen Leitungen, Oberflächennutzungen oder Bäumen zu vermeiden.

Bei der Kombination von Erdsonden und Bäumen ist zwischen Neupflanzungen und Bestandsbäumen zu unterscheiden:

  • Bei Einbau von Erdsonden in Gebieten mit Bestandsbäumen müssen die rechtlichen Vorgaben zum Baumschutz auf Baustellen und die anerkannten Regeln der Technik beachtet werden, um die Wurzeln zu schützen und die Äste beim Bohrvorgang nicht zu verletzen (u. a. DIN 18920 Vegetationstechnik im Landschaftsbau – Schutz von Bäumen, Pflanzbeständen und Vegetationsflächen bei Baumaßnahmen).
  • Bei Neubauplänen sind Erdsonden- und Grünplanung frühzeitig aufeinander abzustimmen. Je nach Bedarf und Anspruch sind diverse Varianten der Erdsondenverlegung denkbar, ein immer gleicher Abstand ist nicht zwingend.
  • Informationen zur Planung und Genehmigung von Erdwärmeanlagen finden sich im Hamburger Leitfaden zur Erdwärmenutzung.

Zitat

 Ein Icon mit Erdkollektoren in Braun.

Erdsonden dienen dem Klimaschutz, insbesondere bei der Wärmeversorgung ganzer Quartiere.

Erdsonden dienen dem Klimaschutz, insbesondere bei der Wärmeversorgung ganzer Quartiere.


Gelungenes Beispiel

Mitte 2016 ging das Nahwärmenetz im neuen Wohngebiet Hochvogelstraße im baden-württembergischen Biberach in Betrieb. 35 Erdsonden in 200 Metern Tiefe versorgen seitdem etwa 45 Gebäude mit Energie zum Heizen. Das Erdsondenfeld liegt in einer angrenzenden Streuobstwiese. Die installierte Gesamtleistung beträgt 300 kW. Im Vergleich zur Versorgung mit Gas und Solarthermie sinken (bei einer Jahresarbeitszahl von 4,5 kW) die CO2-Emissionen um 56 Prozent!

Wie arbeitet eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank. Nur umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht dem Innenraum die Wärme und leitet sie nach außen, die Wärmepumpe entzieht einem Medium außen die Wärme und leitet diese über das Heizungssystem in den Raum hinein. Für diesen Vorgang benötigen beide Geräte Strom. Kommt der aus erneuerbaren Energien, arbeiten sie CO2-neutral. Die Pumpe braucht den Strom, um Energie aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen. Diese Umweltenergie geht auf ein Kältemittel über, das bereits bei diesen relativ niedrigen Temperaturen verdampft. Ein Verdichter erhöht den Druck auf den Kältemitteldampf, wodurch dessen Temperatur steigt, bis er so warm ist, dass er das Heizsystem aufwärmen kann und so das Gebäude beheizt wird. Das Kältemittel kühlt dabei wieder ab und geht nach Druckminderung in den Ausgangszustand zurück.

Eine schematische Darstellung von Erdsonden. Die Darstellung ist nicht maßstabsgetreu, um beispielhaft den Aufbau von Erdwärmesonden im Detail zeigen zu können.


So funktionieren Erdsonden

Linkliste

 Ein Icon mit der Zahl 1 in Orange.

Durch Kunststoffrohre strömt

in einem geschlossenen Kreislauf ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch (Sole) als Trägermedium, das dem Erdreich Wärme entzieht. Die Rohrbündel sind in Bohrlöcher eingelassen, die mit einer Tonmehl-Zement-Suspension verfüllt sind, um Hohlräume vollständig und lückenlos zu verpressen, damit der Wärmetransport vom Gestein ans Wärmeträgermedium sichergestellt ist.

in einem geschlossenen Kreislauf ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch (Sole) als Trägermedium, das dem Erdreich Wärme entzieht. Die Rohrbündel sind in Bohrlöcher eingelassen, die mit einer Tonmehl-Zement-Suspension verfüllt sind, um Hohlräume vollständig und lückenlos zu verpressen, damit der Wärmetransport vom Gestein ans Wärmeträgermedium sichergestellt ist.

 Ein Icon mit der Zahl 2 in Orange.

Das obere Ende der Erdwärmesonden

liegt in einer Tiefe zwischen 0,8 und 1,2 Metern unter der Geländeoberkante.

liegt in einer Tiefe zwischen 0,8 und 1,2 Metern unter der Geländeoberkante.

 Ein Icon mit der Zahl 3 in Orange.

Die einzelnen Erdwärmesonden

sind durch Anbindungsleitungen miteinander verbunden.

sind durch Anbindungsleitungen miteinander verbunden.

 Ein Icon mit der Zahl 4 in Orange.

Mehrere dieser Leitungen

werden in einem Schacht gebündelt und in einer größeren Sammelleitung zur Wärmepumpe weitergeführt.

werden in einem Schacht gebündelt und in einer größeren Sammelleitung zur Wärmepumpe weitergeführt.

 Ein Icon mit der Zahl 5 in Orange.

Eine Wärmepumpe

bringt die gewonnene, niedrig temperierte (etwa 10-12° C) Erdwärme auf eine zu Heizzwecken geeignete Temperatur.

bringt die gewonnene, niedrig temperierte (etwa 10-12° C) Erdwärme auf eine zu Heizzwecken geeignete Temperatur.

 Ein Icon mit der Zahl 6 in Orange.

Um sich nicht gegenseitig zu beeinflussen,

müssen die Erdwärmesonden bei Längen über 50 Metern mindestens 5 bis 6 Meter Abstand zueinander haben.

müssen die Erdwärmesonden bei Längen über 50 Metern mindestens 5 bis 6 Meter Abstand zueinander haben.

 Ein Icon mit der Zahl 7 in Orange.

Erdsondenfelder

sind zur Wärmegewinnung und zur Kühlung einsetzbar. Überschüssige Gebäudewärme wird dabei zur Regeneration des Erdreiches im Sommer genutzt. 

sind zur Wärmegewinnung und zur Kühlung einsetzbar. Überschüssige Gebäudewärme wird dabei zur Regeneration des Erdreiches im Sommer genutzt. 



Fazit

Der Aufwand, den die Bohrungen bedeuten können, lohnt sich. Dank ihrer Flexibilität bei Lage und Abstand zueinander, lassen sich Erdsonden sehr gut für die Wärmeversorgung von Quartieren einsetzen sowie mit anderen Nutzungen kombinieren. 

Themenübersicht auf hamburg.de