Erdwärmesonden

Erdwärmesonden nutzen die fühlbare Wärme eines Erdkörpers als Energiequelle. Die entnommene fühlbare Wärme wird über die Wärmeleitung jeweils etwa zur Hälfte

• aus dem Erdinneren und
• der Aufheizung des Erdkörpers aus der Solarstrahlung

nachgefüllt.
In Deutschland nehmen die Berechnungen üblicherweise eine Temperatur von 0 °C für Erdwärmekollektoren bzw. Erdwärmesonden und von 8 °C für Grundwasser an.

Erdwärmesonden mit Erdwärmekollektoren

sind in geringer Tiefe (zirka 1 bis 1,5 m, Abstand zirka 1 m) im Erdboden verlegte „Heizschlangen“. Diese können bei mangelhafter Auslegung im Winter massive Schäden hervorrufen, da bei lange anhaltendem Wärmeentzug sich um die Schlangen ein Eisklotz (eine Art Permafrost) bildet. Bei zu sehr beanspruchten Kollektoren taut das Kollektorfeld dennoch auch im Sommer meist vollständig auf. Die Wärme wird im Wesentlichen durch versickerndes Regenwasser oder durchströmendes Grundwasser eingetragen, weshalb oberflächennahe Kollektoren nicht unter versiegelten Flächen verlegt werden sollten.

Die Entzugsleistung hängt sehr von oberflächlichen Gegebenheiten ab, wie zum Beispiel Sonneneinstrahlung, Regen, Frost, etc. Oberflächennahe Kollektoren sollten so geplant sein, dass die Sensible Bodenwärme für die Versorgung ausreichend ist. Eine Vereisung der Umgebung stellt dann eine Art „Reserve“ dar, die zusätzlich erhebliche Wärmemengen (Latenzwärme) liefern kann, allerdings bei fallender Soletemperatur (Mit jedem Grad weniger Soletemperatur steigt der Strombedarf um ca. 2,5 %)

Erdwärmesonden mit Bohrlöchern als Wärmetauscher

(z. B. CO₂-Sonden) sind Bohrungen in den Boden bis zu mehreren 100 Metern. Die meisten Bohrungen werden bis 50 Meter ausgeführt. Reicht die Leistung einer Erdwärmesonde nicht aus, werden mehrere Bohrungen auf Basis der berechneten Entzugsleistung gesetzt. Bohrungen sind eine einfache und zuverlässige Methode, eine Wärmepumpe zu betreiben, da nicht der ganze Garten umgegraben werden muss (wie bei Kollektoren) und auch die Entzugsleistung am höchsten ist. Nachteilig sind die hohen Kosten für die Bohrungen.

Erdwärmesonden mit Spiralkollektor oder Erdwärmekörben als Wärmetauscher in großer Tiefe

Spiralkollektoren

vereinen den Vorteil der Erd(wärme)sonden (geringer Flächenbedarf) mit denen der Flächenkollektoren/Erdwärmekollektoren (preiswerter als Tiefenbohrung). Besonders bei kleineren Grundstücken, die weder freien Platz für Flächenkollektoren noch eine breite LKW-Zufahrt für ein darauf montiertes Erdsonden-Tiefenbohrgerät haben, sind Spiralkollektoren daher eine Alternative.

Erdwärmegewinnung aus Tunneln

Vermehrt werden Tunnel zur Gewinnung von Geothermie benutzt. Entweder ausfließendes Wasser direkt oder über Wärmepumpen. Auch die Tunnelwände werden zum Sammeln von Erdwärme genutzt. Laut einer Untersuchung des schweizerischen Bundesamtes für Energie aus 1995 könnten aus 130 der 600 Tunnel und Stollen der Schweiz rund 30 MW an Wärme gewonnen werden.