Umweltenergie- und Umweltwaermeblog

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Einfaches Prinzip: die Petrothermie

Ein sehr einfaches Prinzip ist die Petrothermie. In Tiefen zwischen 3.000 und 7.000 Metern, befinden sich Gesteinsschichten mit Temperaturen von über 130  Grad Celsius. Diese Schichten werden zunächst angebohrt. Im Anschluss wird unter hohem Druck, Wasser durch das Gestein gepresst. Bei diesem Vorgang entstehen Fließkanäle und es wird die Oberfläche zur Wärmeabgabe vergrößert.

Petrothermie kann gesamten Bedarf Deutschlands decken

Später im laufenden Betrieb, wird Oberflächenwasser in die Gesteinsschicht geführt, dort erwärmt und über ein zweites Bohrloch wieder nach oben geführt. Nun kann über ein weiteres Verfahren z.B. die Verstromung mittels Generatoren Energie erzeugt werden. Experten gehen davon aus, dass bei systematischer Nutzung der Petrothermie, genügend Energie und Wärme  zur Verfügung gestellt werden können, um den gesamten Bedarf Deutschlands für die nächsten 10.000 Jahre zudecken.

Kilowattstunde noch sehr teuer

Ein Problem ist, dass diese Art der Energiegewinnung noch sehr teuer und damit noch nicht rentabel ist. Aus diesem Grund haben sich nur wenige Unternehmen mit dem petrothermischen System beschäftigt. Die Kilowattstunde kostet derzeit noch zwischen 15 und 30 Cent. Diese Kosten auf ein erträgliches und damit wirtschaftlich lohnendes Verhältnis zubringen ist Aufgabe von Wissenschaftlern, die die Energieausbeute steigern wollen.

Kostentreiber die Tiefenbohrungen

Dabei sind die größten Kostentreiber die Bohrungen. Das Erschließen in großen Tiefen ist sehr teuer und erfordert den Einsatz von spezieller Ausrüstung. Auch in diesem Bereich wird schon seit Jahren geforscht.

Unabhängig von Öl- und Gaspreisen

Da geothermisch erzeugter Strom unabhängig von Wind und Wetter zur Verfügung gestellt werden kann, würde dies langfristig viele Vorteile für den Wirtschaftsstandort Deutschland bringen. Denn günstigen Strom, aus eigenen Energiequellen zu produzieren und unabhängig zu sein, von weltweiten  Öl- und Gaspreisen, bringt Sicherheit und Wohlstand.  Vor diesem Hintergrund sind auch die enormen Kosten von ca. 100 Millionen Euro pro Anlage zu vertreten.

Wärmepumpe – nutzen, was die Natur uns gibt

Wärmepumpen nutzen die Wärme der Umwelt für das Beheizen eines Hauses. Sie nehmen also Wärme aus der Luft, aus dem Wasser oder aus dem Erdreich und steigern deren Temperaturniveau, bevor die Wärme dann dem Hausinneren etwa über eine Fußbodenheizung zur Verfügung gestellt wird. Es gibt unterschiedliche Arten von Wärmepumpen, die beispielsweise Namen wie Luft/Wasser-Wärmepumpe oder Sole/Wasser-Wärmepumpe tragen. Das erste Element steht dabei für dasjenige Element, aus dem die Wärme gewonnen wird: bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe wäre das also die Luft. Das zweite Element – in diesem Fall also das Wasser – dient als Medium, das die Wärme transportiert. In der Regel handelt es sich nicht um reines Wasser, sondern um eine mit Frostschutz versehene Flüssigkeit.

Wärmepumpe – Funktionsweise

Die Wärmeträgerflüssigkeit (Kältemittel) im geschlossenen Heizkreislauf nimmt die Umweltwärme – etwa aus der Erde – auf und wechselt im so genannten Verdampfer der Wärmepumpe vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.

Im Verdichter der Wärmepumpe wird das Kältemittel verdichtet, was seine Temperatur deutlich erhöht.

Im Verflüssiger gibt das nun deutlich wärmer gewordene Kältemittel seine Wärme ans Heizsystem des Hauses ab und wird wieder flüssig. Es fließt zurück in den Verdampfer und der Kreislauf beginnt erneut.

Die richtige Wärmepumpe finden: Wärmepumpen-Konfigurator

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Moderne Heiztechnik ist der Schlüssel

Moderne Heizungen braucht das Land – darin sind sich Regierung, Umweltverbände und auch die meisten Hauseigentümer einig. Das hochgesteckte Ziel: eine ausgeglichene Energiebilanz bei Neu- und Bestandsbauten bis zum Jahr 2020. Doch zwei Fragen bleiben dabei offen: Wird es auch künftig noch staatliche Fördermittel für den Neu- und Umbau von Heizanlagen geben? Und: Mit welchem Anlagentyp lohnt sich die Investition wirklich?

Neu ist der SolarEis-Speicher

Zumindest auf die zweite Frage haben Wissenschaftler nun eine Antwort gefunden. Im Wirrwarr der zahlreichen Angebote umweltschonender Heizsysteme wie Pelletkessel, herkömmlicher Wärmepumpen oder sogenannter Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen kristallisiert sich eine besonders innovative Technologie als möglicher Favorit heraus: der SolarEis-Speicher.

Speicher für regenerativen Energiequellen

Dabei handelt es sich um einen unterirdischen Wassertank, der Energie gleich aus mehreren regenerativen Energiequellen speichert: aus Sonnenkraft, Lufttemperatur und Erdwärme. Gewonnen werden diese Energien durch einen auf dem Dach montierten Luft-/Sonnenkollektor und über die Erdwärme in unmittelbarer Umgebung des – meist unter der Garage versenkten – Eisspeichertanks. Schließlich wird die auch über längere Zeit speicherfähige Energie durch einen Wärmetauscher in einer Art „umgekehrter Kühlschrankfunktion“ in Heizwärme verwandelt und über eine Wärmepumpe an das Gebäude abgegeben.

Wärmepumpe hat nur geringen Bedarf an Energie

Die Wärmepumpe selbst wird – bei äußerst geringem Bedarf an Betriebsenergie – mit Gas (zum Beispiel Biogas) betrieben. Um die übrigen natürlichen Energiequellen Sonne, Luft und Erdwärme besonders effizient nutzen zu können, greift das SolarEis-System auf den physikalischen Effekt der sogenannten Kristallisationswärme zurück, der beim Gefrieren von Wasser auftritt: Bei diesem Prozess wird eben soviel Energie frei wie sie auch dann entsteht, wenn man 80 Grad heißem Wasser die Wärme bis auf Null Grad entzieht. Auf diese Weise können die Heizkosten für Einfamilienhäuser auf circa 30 Euro pro Monat gesenkt werden. Im Sommer fungiert der SolarEis-Speicher zusätzlich als nahezu kostenneutrale „Klimaanlage“. Damit gelang dem Erfinder Alexander von Rohr ein Durchbruch auf dem Gebiet der Heiz- und Klimatechnik. Mit seiner Firma isocal HeizKühlsysteme GmbH aus Friedrichshafen kann sich einmal mehr ein deutsches Unternehmen in der Welt als Technologieführer in Sachen nachhaltiges Bauen und energieeffiziente Gebäudetechnik präsentieren.

Eisspeicherheizung wird im ARD-Ratgeber „Bauen und Wohnen“ vorgestellt

Auch für Dr. Sylvia Schädlich vom Institut für Energie-, Kälte- und Klimatechnik (InEKK) in Gladbeck gehört die Eisspeicher-Heizung zu den wichtigsten Entwicklungen auf dem Gebiet der CO2-neutralen Gebäudetechnik: „Bei normalen Solaranlagen wird Wärme mit hoher Temperatur genutzt … aber die Solaranlage liefert auch noch Wärme, wenn die Temperatur zu niedrig ist für eine direkte Nutzung im Heizsystem. Der Vorteil der Eisheizung liegt einfach darin, dass man diese geringe Wärme durch einen Eisspeicher in Verbindung mit einer Wärmepumpe auch noch ausnutzen kann,“ so Institutsleiterin Sylvia Schädlich im ARD-Ratgeber „Bauen und Wohnen“.

DBU macht gerade Praxistest

Im Auftrag der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) untersucht das InEKK derzeit die Wirkungsweise und Effizienz des Eisspeicher- Systems in der Praxis. Als Untersuchungsobjekt für die auf 30 Monate angelegte Feldstudie dient den Wissenschaftlern dabei ein 4-Sterne-Hotel am Bodensee: Der Heiz- und Kühlbedarf der 55 Zimmer, drei Konferenzräume, einer Bar, zwei Restaurants, zwei Küchen und eines Wellnessbereichs mit Swimmingpool wird vollständig durch einen SolarEis-Speicher der Firma isocal abgedeckt – insgesamt 500 Kilowatt.In einer ersten Zwischenbilanz stellte das Team um Dr. Sylvia Schädlich dabei eine erstaunliche Energieeffizienz des SolarEis-Speichersystems fest: „Durch die Kombination aus Gas-Absorptionswärmepumpe und saisonalem Eisspeicher kann aufgrund der gleichzeitigen Nutzung von Wärme und Kälte eine Gesamteffizienz von über 200 Prozent, bezogen auf die eingesetzte Primärenergie, erreicht werden,“ so das InEKK in einer Stellungnahme.

Bessere Jahresarbeitszahl

Ein weiteres unabhängiges Institut bescheinigte dem SolarEis-Speicher unterdessen ebenfalls einen besonders hohen Wirkungsgrad: Demnach liegt die am kompletten System ermittelte Jahresarbeitszahl – vor allem dank der angeschlossenen Solaranlage – mit einem Wert von 5,46 deutlich über dem Wirkungsgrad einer herkömmlichen Erdsonden-Wärmepumpe. Errechnet wurde dieser bislang unerreichte Wert auf Basis der Richtlinie 4650 des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). Damit stößt der SolarEis-Speicher nun auch die bisherige Nummer eins in Sachen energieeffizientes Heizen vom Thron – und kann zugleich mit weiteren Vorteilen aufwarten: „Von einem unterirdischen Wasserspeicher gehen keine Gefahren für das Grundwasser aus, ein Genehmigungsverfahren wie bei Erdbohrungen entfällt,“ so isocal-Geschäftsführer Alexander von Rohr.

Öffentliche Einrichtungen interessiert

Kein Wunder, dass nicht nur zahlreiche Unternehmen auf den SolarEis-Speicher setzen, sondern auch öffentliche Einrichtungen wie etwa das „Kompetenzzentrum für Erdgasgewinnung“ der Handwerkskammer Hamburg oder das in einem Wasserschutzgebiet gelegene neue Stuttgarter Stadtarchiv. Neben solchen Großprojekten kommt der SolarEis-Speicher jedoch hauptsächlich in Eigenheimen zum Einsatz.

Weitere Infos: isocal.de

Weitere Beiträge zum Thema moderne Heizungen im Solaranlagen-Portal

Die richtige Wärmepumpe finden: Wärmepumpen-Konfigurator

Wie wird die Bohrtiefe für Erdwärmepumpen berechnet?

Erdwärme-Sonden werden senkrecht in den Boden eingelassen. Bei der Planung werden die Tiefe und die Anzahl der Sonden bereits festgelegt. In der Regel beträgt die Länge der einzelnen Erdwärmesonden in Deutschland 40 bis 99 Meter. Eine Bohrung tiefer als 100 Meter ist in Deutschland nur in Ausnahmefällen möglich, da ab dieser Tiefe das deutsche Bergbaurecht greift.

Unverbindliche Berechnung der Bohrtiefe jetzt möglich!

Nun stellt sich für den Bauherren oder Immobilienbesitzer die Frage, wie tief gebohrt werden muss. Um diese Frage beantworten zu können, sollte man beim Heizungsbauer die benötigte kW-Zahl der Wärmepumpe erfragen. Im nächsten Schritt, schaut man im Bodengutachten nach welche Gesteinssichten im Bereich des Grundstücks vorhanden sind. Mit dem kleinen Programm können Sie anschließend errechnen, welche Bohrmeter für die Wärmepumpe benötigt werden. Der Rechnung gibt natürlich nur eine unverbindliche und ungenaue Beispielrechnung ab mit der man die groben Kosten besser abschätzen kann.

Hier kostenlos die Bohrtiefe und Anzahl der Erdwärmesonden berechnen: Kostenloser Bohrtiefenrechner

Hier die richtige Wärmepumpe finden:  Wärmepumpen-Konfigurator

Isländer erhalten 170 Mio EUR

Die Europäische Investitionsbank (EIB) gewährt dem Energieversorger von Reykjavik Orkuveita Reykjavikur 170 Mio EUR für den Ausbau seiner geothermischen Kraftwerkskapazitäten. Der Finanzierungsvertrag wurde schon im Novemeber in Reykjavik von EIB-Vizepräsidentin Eva Srejber, dem Verwaltungsratsvorsitzenden des Energieversorgers, Guðlaugur Gylfi Sverrisson, und dem CEO Hjörleifur B. Kvaran unterzeichnet.

Durch Ausbau zusätzlich 90 MW

Das Projekt betrifft den Ausbau der Kapazitäten des Erdwärmekraftwerks in Hellisheiði um zusätzliche 90 MW sowie den Bau eines neuen Erdwärmekraftwerks in Hverahlíð mit einer Kapazität von 90 MW. Diese neuen Kraftwerke sollen hauptsächlich die steigende Stromnachfrage exportorientierter Wirtschaftsbranchen decken und vor allem die Versorgung einer bestehenden und einer neuen Aluminiumhütte sichern. Daher steht das Projekt in Einklang mit dem Ziel der EU, die Nutzung erneuerbarer Energieträger weltweit zu fördern, um dem Klimawandel entgegenzuwirken.

Island soll sich wirtschaftlichen Erholung

„Mit unseren Finanzierungsmitteln unterstützen wir ein Projekt, bei dem Umwelttechnik zum Einsatz kommt. Das Vorhaben wird zur wirtschaftlichen Erholung in Island beitragen, und wir knüpfen dabei an unsere Zusammenarbeit mit unserem langjährigen Partner Orkuveita Reykjavikur an“, bemerkte EIB-Vizepräsidentin Eva Srejber.

Weitere Informationen über die Europäische Investitionsbank

Thema Klimawandel vom Politbuch