Geothermie Geothermie als energieeffiziente Klimaanlage in der Erde

Autor / Redakteur: Claudia Treffert / Ulrike Gloger

Mit Erdwärme zu heizen und zu kühlen, rückt insbesondere bei Neubauprojekten in den Fokus der Unternehmen. Erfahrene Projektpartner vorausgesetzt, kann sich die Investition in die wetterunabhängige regenerative Energieform und in den Klimaschutz auszahlen – trotz zusätzlicher Baukosten und dadurch längerer Amortisationszeit.

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Moderne Architektur, die den Klimaschutz nicht außen vor lässt, verlangt nach ausgeklügelten Klimatisierungskonzepten. Bild: Herrenknecht
Moderne Architektur, die den Klimaschutz nicht außen vor lässt, verlangt nach ausgeklügelten Klimatisierungskonzepten. Bild: Herrenknecht
( Archiv: Vogel Business Media )

Auf dem weitläufigen Areal mit Werkshallen und Bürogebäuden sticht das imposante Bauwerk sofort ins Auge. Dunkles, nahezu undurchsichtiges Glas und heller Beton prägen die Architektur des Baus, den die Herrenknecht AG 2006 für ihr Geschäftsfeld „Utility Tunneling“ errichten ließ.

Herkömmliche Klimaanlage ist ein Stromfresser

Eine Architektur, dank derer die Mitarbeiter an den schwülheißen Tagen der Ortenauer Sommer heftig ins Schwitzen geraten würden – gäbe es keine Außenbeschattung und keine Klimaanlage. Wer solch eine Immobilie mit üblichen Anlagen klimatisieren will, verbraucht nicht nur unglaublich viel Strom. Auch die CO2-Emissionen gehen drastisch in die Höhe.

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Solch ein Vorhaben – insbesondere bei einem Neubau – ist kaum empfehlenswert, umso weniger, als sich Politiker weltweit Klimaschutz und Reduktion des CO2-Ausstoßes auf die Fahnen schreiben und mit neuen Gesetzen und Vorschriften ihre (teilweise engagierten) Klimaschutzziele erreichen wollen. Auch deshalb stand für die Bauplaner des weltweit führenden Bohrgerätespezialisten von Anfang an fest, dass das Klimatisieren des rund 2000 m² großen Bürogebäudes umweltverträglicher vonstatten gehen müsse und dass erneuerbare Energien – speziell die Geothermie – dabei eine wesentliche Rolle spielen sollten.

Gutes Referenzprojekt durch eigene Geothermie-Anlage

Außer der für geothermische Projekte günstigen Lage im Oberrheingraben und einer berechneten jährlichen CO2-Reduktion von knapp 90 t, sprach noch ein weiterer Grund dafür, die Klimatisierung über Erdwärmesonden zu realisieren. „Für uns ist das ein gutes Referenzprojekt“, stellt Christian Fleissner, Geschäftsführer der im Juni dieses Jahres gegründeten Tochtergesellschaft Herrenknecht Geobore, klar.

Dieser neue Geschäftszweig des badischen Maschinenbauers agiert operativ am Markt, und zwar als Bohrfirma. Die Synergien und das spezifische Know-how der Muttergesellschaft nutzend, betreuen Fleissner und seine Mitarbeiter oberflächennahe Geothermieprojekte für Unternehmen und Privatkunden von der Planung bis zur Inbetriebnahme.

Der aus der Bohrbranche kommende Diplomgeologe konkretisiert das Arbeitsgebiet: „Im Projekt fühlen wir uns für alles verantwortlich, was außerhalb des Gebäudes passiert.“ Das fängt mit dem Einholen der Bohrgenehmigung bei den zuständigen Behörden an, geht über Probebohrungen, Simulationsberechnungen und thermische Tests bis hin zum Abteufen der Bohrungen für die Sonden oder das Sondenfeld, dem Einbringen der Sonden und Verfüllen des Ringraumes sowie dem Verlegen der Leitungen von den Sonden bis zum Verteilerschacht am Haus.

Die Haustechnik übernehmen Projektpartner wie Ingenieurbüros oder Installateure, die – das ist ganz wichtig – über ausgewiesene Erfahrung in Sachen Wärmepumpen sowie Heizen und Kühlen mit Geothermie verfügen. Diese liefern auch die gebäudespezifischen Daten wie Heiz- und Kühllast, von denen unter anderem Sondenzahl und Bohrtiefe abhängen.

Energie aus verborgenem Erdwärmesondenfeld

Beim Referenzprojekt in Schwanau-Allmansweier versorgt ein unter dem Parkplatz verborgenes Erdwärmesondenfeld die drei Stockwerke mit geothermischer Energie. Es besteht aus 24 jeweils knapp 100 m tief reichenden, mit Herstellerzertifikat versehenen Qualitätssonden. An kalten Tagen bringt die über Leitungen mit den Sonden verbundene Wärmepumpen-Anlage das durch die Heizdecken strömende Wärmeträgermedium auf Temperatur und sorgt so für arbeitsfreundliche Wärme. Im Sommer werden die Heizdecken zu Kühldecken umfunktioniert.

„Solange wir nur mit den Erdwärmesonden kühlen, arbeiten wir mit minimalem Energieeinsatz“, erläutert Fleissner. „Aber wir können so die Temperatur in den Räumen lediglich um 3 bis maximal 5 °C absenken.“ Strenggenommen ist das keine echte Klimatisierung, doch für normalwarme Sommertage lässt sich damit ein angenehmes Raumklima schaffen.

Wird es heißer, tritt die Wärmepumpe in Aktion, die dann als Kältemaschine im reversiblen Betrieb arbeitet. Sie muss dazu über eine Kühlfunktion verfügen, was bislang allerdings nur wenige Hersteller serienmäßig anbieten. Fleissner macht noch auf eine weitere Besonderheit des Klimatisierens mit Erdwärme aufmerksam: Anders als bei Klimaanlagen wird die Luft nicht entfeuchtet. Das sei auch nicht notwendig, sofern die Gebäudetechnik so konzipiert ist, dass es nicht zu Taupunkt-Unterschreitungen (und damit zu Kondenswasser) kommt.

Klimatisieren: ein Thema für Unternehmen

Während das Kühlen von Einfamilienhäusern mit Erdwärme bislang nur in Ausnahmefällen nachgefragt wird, gehört es bei Büro-, Verwaltungs- und Industriegebäuden fast ausnahmslos zum Projektumfang. Als Argument dafür spricht, dass sich damit die Regenerationsphase des Erdreichs verkürzt. Das kommt insbesondere bei Untergründen mit schlechter Wärmeleitfähigkeit positiv zum Tragen, weil dort ohne die Kühlfunktion mit einer stetigen Abnahme des Wärmeflusses zu rechnen ist. Mit längeren Erdwärmesonden – das heißt tieferen Bohrungen – und damit höheren Kosten ließe sich das teilweise kompensieren.

Besser ist es jedoch, in der warmen Jahreszeit die aus den Räumen abgeführte Wärme gezielt ins Erdreich zurückzuführen und dort zu speichern. So steht sie im Winter zum Heizen zur Verfügung. Eine wesentliche Rolle bei der Entscheidung für geothermisches Klimatisieren spielt jedoch die Amortisationszeit.

Aufgrund der zusätzlichen Baukosten für das Bohren und Setzen der Sonden liegt sie bei geothermischen Projekten trotz höherer Effizienz der Wärmepumpen nach wie vor bei deutlich mehr als zehn Jahren. Der geringere Stromverbrauch schlägt bei den Wirtschaftlichkeitsberechnungen positiv zu Buche, was den Entscheidern die Zustimmung für das Gesamtprojekt erleichtert.

Beim Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen rechnete man allerdings mit sehr viel kürzeren Amortisationszeiten. „Unsere österreichischen Projektpartner von der Enercret Nägele Energietechnik haben rund sechs Jahre prognostiziert“, erinnert sich der Leiter Umweltschutz im Unternehmen, Hans-Eckard Thies.

Dass sich das bei dem 2001 fertiggestellten Forschungszentrum tatsächlich realisieren lässt, liegt an der Förderung des Projekts durch die öffentliche Hand und vor allem an den baulichen Besonderheiten. Denn aufgrund eines „schlechten“, wenig tragfähigen Baugrundes musste der Bau auf 389 Betonpfählen mit 18 bis 20 m Länge errichtet werden. Davon 315 als Energiepfähle zu nutzen und sie mit wasserführenden Kunststoffleitungen auszustatten, verursachte alles in allem Mehrkosten von rund 150 000 Euro.

Denen stehen jährliche Betriebskosteneinsparungen von 22 500 Euro gegenüber. Zweifellos wären die Mehrkosten für geothermisches Heizen und Kühlen ohne die notwendige Pfahlgründung sehr viel höher ausgefallen. „Dann hätten wir uns eventuell anders entschieden“, gibt Thies unumwunden zu.

Nicht nach dem günstigsten Anbieter Ausschau halten

Allerdings: Die Kosten für das Gesamtprojekt und für das Bohren im Besonderen senken zu wollen, indem man nach dem günstigsten Anbieter Ausschau hält – von diesem Vorgehen raten Geothermieexperten und der Bundesverband Geothermie (GTV-BV) ganz entschieden ab. „Lassen Sie sich eine Anlage nur von seriösen Unternehmen errichten“, lautet ihr Credo. Denn wer am falschen Ende spart und unqualifizierten Projektpartnern den Auftrag erteilt, die nicht genau wissen, was sie tun, erhält günstigstenfalls nur eine schlecht funktionierende Erdwärmesondenanlage. Doch auch ein Totalausfall ist möglich – und schlimmer noch: Durch unsachgemäßes Bohren können zudem Altlasten von morgen produziert werden.

Claudia Treffert ist Fachjournalistin in Offenburg

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