Heizen mit Erdwärme

Auf dem Geothermie Kongress 2020 hat das Umweltbundesamt (UBA) Ergebnisse der RESCUE-Studie vorgestellt, in der berechnet worden ist, wie die Klimaneutralität des Gebäudebereichs auf ressourcenschonende Weise bis zum Jahr 2050 erreicht werden kann. Dies erfordert eine starke Senkung des Nutzenergiebedarfs. Zudem sind ertragreiche Wärmequellen und eine effiziente Bereitstellung, Verteilung und Nutzung geothermischer Energie erforderlich. Die Nutzung des geologischen Untergrunds, um Energie bereitzustellen und zu speichern, bildet einen zentralen Baustein effizienter Wärmeversorgungs-Systeme.

 

Die oberflächennahe Geothermie als nachhaltige und CO2-arme Energiequelle wird im Vergleich zu herkömmlichen Heizmethoden bisher wenig beachtet. Nach der Bewertung des Umweltbundesamts ist die geothermische Wärmeversorgung für Gebäude eine umweltverträgliche, verlässliche Energieversorgung, die mit dem Klimaschutz im Einklang steht. Die im Erdinneren gespeicherte Wärme ist nahezu unerschöpflich. Eine ökologische Folgenabschätzung von geothermischen Systemen sowie Planungen zu einer thermischen Untergrundbewirtschaftung bilden die Grundlage für einen umweltverträglichen Ausbau.

 

In der oberflächennahen Geothermie werden in den Wärmepumpensystemen ozonunschädliche Arbeitsmittel mit einem nur sehr geringen Grundwassergefährdungspotenzial eingesetzt.  Der Energiebedarf für den Antrieb der Wärmepumpensysteme, der sich auf etwa 20-25 % der Gesamtheizleistung beläuft, kann über Strom oder Gas gedeckt werden. Bei der Verwendung von rein regenerativ erzeugten Strom ist die oberflächennahe Geothermie klimaneutral.

 

Die Entwicklung von Wärmespeichern spielt bei der Umsetzung der Wärmewende eine wichtige Rolle. Die Speicherung von Wärme im Untergrund ist eine bisher wenig genutzte Möglichkeit, um große Wärmemengen über längere Zeiträume zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt nutzen zu können. Da Wärmespeicherung erheblich preiswerter ist als Stromspeicherung, sollte diese bevorzugt werden, wenn vorgesehen ist, die zu speichernde Energie als Wärme zu nutzen.

Die Entwicklung von Wärmespeichern spielt bei der Umsetzung der Wärmewende eine wichtige Rolle. Da Wärmespeicherung erheblich preiswerter ist als Stromspeicherung, sollte diese bevorzugt werden, wenn vorgesehen ist, die zu speichernde Energie als Wärme zu nutzen.

Für die oberflächennahe, mitteltief und tiefe Geothermie stehen verschiedene Techniken wie geschlossene Speicher über Erdwärmesondenspeicher sowie offene Aquifer- oder Grubenspeicher zur Verfügung. Bei der Auswahl der Speichertechnologien wird zwischen Kurzzeitspeichern und Langzeitspeichern unterschieden. Für eine langfristige Speicherung von großen Wärmemengen sind Erdwärmespeicher geeignet, die aus ökologischer Sicht unbedenklich sind.

 

Erdwärmespeicher sind so dimensioniert, dass sich die Untergrundtemperaturen in den Sommermonaten, in denen die Anlage nicht genutzt wird, regenerieren. Im Sommer können Erdwärmesonden zur Gebäudekühlung eingesetzt werden. Dabei wird die Wärme, die dem Gebäude entzogenen worden ist, in die Sonden geleitet, welche das umgebende Gestein erwärmen. Die dort gespeicherte Wärme kann im Winter wieder zum Heizen verwendet werden.

Im Rahmen des RESCUE-Projekts hat das Umweltbundesamt die Zusammenhänge und wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen Ressourcennutzung und Klimaschutz untersucht. Die Produktion und der Konsum von Gütern stellen die treibenden Kräfte für die Energie- und Rohstoffnutzung dar. In den herkömmlichen Energiesystemen werden fossile oder nukleare Brennstoffe als Primärenergieträger eingesetzt, auf die ein großer Anteil des Rohstoffverbrauchs entfällt, der nicht mehr für eine weitere Nutzung zur Verfügung steht.

 

In Energiesystemen, die auf erneuerbaren Energien wie Windenergie oder Photovoltaik basieren, verbleibt der größte Teil der verwendeten Rohstoffe im anthropogenen Lager, denn dieser ist in den Anlagen verbaut worden. Da dort Wind und Solarenergie als Primärenergieträger fungieren, werden im laufenden Betrieb keine Rohstoffe verbraucht. Die Materialien der Anlagen lassen sich in einer Kreislaufwirtschaft teilweise weiter nutzen. Durch das Recycling von Produktionsanlagen müssen weniger Rohstoffe importiert werden.

 

In der RESCUE-Studie wird aufgezeigt, dass Klimaneutralität und eine verringerte Nutzung von Primärrohstoffen Hand in Hand gehen, wenn treibhausgas- und ressourcenintensive Techniken und Produkte durch treibhausgas-neutrale und ressourcenarme Alternativen ersetzt werden. Dies erfordert einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energien in allen Bereichen wie Strom, Brennstoffe, Kraftstoffe und Rohstoffe für die chemische Industrie. Zudem ist eine zunehmende Kreislaufführung von Materialien sowie ein reduzierter Verbrauch von Produkten nötig, um die Treibhausgas-Emissionen als auch die Nutzung von Primärrohstoffen und Ressourcen zu senken.

 

Das Umweltbundesamt kommt in der RESCUE-Studie zu dem Ergebnis, dass eine Minderung der globalen Treibhausgase und der Rohstoffinanspruchnahme durch den Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger erreicht werden kann. Produkte, die in Deutschland in den Verkehr gebracht bzw. importiert werden, sollen den hohen Anforderungen an geringe Treibhaus-Emissionen und die Materialeffizienz in Bezug auf die gesamte Lieferkette gerecht werden, um den globalen Wandel zu Klima- und Ressourcenschutz zu stärken.