Projektseite oberflächennaheste Geothermie in Bayern
Natürliche Wärme aus der Erde – für 97 % der Flächen nutzbar
Erneuerbare Energien zur Wärmeerzeugung gewinnen für Gemeinden in ländlichen Regionen Bayerns zunehmend an Bedeutung. Es stellt sich die Frage: Welche Wärmequellen eignen sich besonders dafür? Und: Gibt es Alternativen zu Hackschnitzel und Co? Nur wenige Meter unter unseren Füßen liegt bereits die Antwort: Erdwärme.
Unser gemeinsames Projekt mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zeigt das enorme Potenzial oberflächennahester Geothermie in Bayern und wie Gemeinden diese klimafreundliche Technik ganzjährig nutzen können.
Potenziale für Landkommunen
In Bayerns ländlichem Raum bieten die bodenkundlichen und klimatischen Bedingungen hervorragende Voraussetzungen für diese Technologie. Die Systeme Platz, dieser ist am Land vorhanden. Erdwärme ist saisonal eingelagerte Sonnenenergie. Sie ist regenerativ, emissionsfrei und ganzjährig nutzbar, denn bereits in wenigen Metern liegen die Bodentemperaturen konstant zwischen etwa 5°C und 17°C. Dank der Kopplung mit Wärmepumpen, liefert die Erdwärme im Winter durchgehend Wärme und kann im Sommer sogar Gebäude kühlen. Damit leistet sie nicht nur einen wichtigen Beitrag zur Energiewende, sondern zugleich zur klimaangepassten Dorfentwicklung.
97% der Flächen sind nutzbar – wir zeigen, wo
Im Auftrag der Bayerischen Verwaltung für Ländliche Entwicklung hat die Arbeitsgruppe um Dr. David Bertermann eine umfassende Potenzialkarte für die oberflächennaheste Geothermie in ganz Bayern erstellt. Die Ergebnisse sind beeindruckend: Mehr als 97 % der nutzbaren Fläche Bayerns eignen sich effizient für die Anwendung dieser Technologie. Entscheidend ist die Wärmeleitfähigkeit des Bodens, welche von Bodenmerkmalen wie Dichte und Wassergehalt abhängt. Die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit liegt in Bayern zwischen 1,2 und 1,3 W/mK und ist somit für die oberflächennaheste Geothermie besonders gut geeignet. Das FAU-Team berechnete die Wärmeleitfähigkeit mithilfe eines speziellen Algorithmus aus Bodendaten und Klimadaten. So wurde die Wärmeleitfähigkeit mit einer sehr feinen räumlichen Auflösung von 1:5000 bestimmt - Kommunen und Planer erhalten somit eine sichere Planungsgrundlage.
Unterschiedliche Systeme im Praxistest
Neben der Potenzialanalyse war das Projekt darauf ausgerichtet, sechs verschiedene Systeme der oberflächennahesten Geothermie zu testen und ihre Praxistauglichkeit zu evaluieren. Auf einem Testfeld in Schmerldorf bei Bamberg untersuchte Bertermann die verschiedenen Kollektorsysteme, vom klassischen Flächenkollektor bis zu kompakten Ringgrabenkollektoren oder vertikal verlegten Erdwärmekörben.
Das erste System wurde im Mai 2022 installiert – ein vertikal verlegtes Kollektorsystem, das deutlich weniger Platz beansprucht als herkömmliche horizontale Systeme. Bei horizontalen Systemen wird Erde mit einem Bagger flächig abgehoben, bevor die Module verlegt werden können. Bei dem vertikalen System kommt dagegen eine Erdschlitzfräse zum Einsatz.
Ein Beispiel: Eine Erdschlitzfräse fräst schmale, ca. 3,20 Meter tiefe Schlitze in den Boden, die anschließend mit Erde und Wasser verfüllt werden. Das gewährleistet optimale Wärmeleitung und Stabilität. Für ein Einfamilienhaus genügen, je nach Bodenart, in der Regel acht bis zehn solcher Kollektoren, die in weniger als einer halben Stunde pro Stück installiert werden können.
Bis September 2022 wurden auf dem Testfeld weitere Kollektorsysteme installiert. Zwei Doktoranden der Arbeitsgruppe arbeiteten vor Ort, um die Heiz- und Kühlleistung der einzelnen Systeme unter realen Bedingungen zu messen und zu vergleichen. Dabei dokumentierten sie auch Einbau, Betrieb und Leistung – und entwickelten daraus einen Leitfaden für die Praxis.
Noch ist die oberflächennaheste Geothermie in Deutschland eher unbekannt, doch Bertermann nimmt steigendes Interesse wahr: „Eine nachhaltige Wärmeversorgung wird immer wichtiger und rückt durch gestiegene Kosten für fossile Brennstoffe nochmal mehr in den Fokus. Einmal eingebaut bekommt man von der oberflächennahen Geothermie nichts mehr mit, denn man kann sie weder sehen noch hören.“ Deshalb soll das Testfeld in Zukunft auch dazu genutzt werden, die unterschiedlichen Kollektorsysteme vorzustellen und die Technologie bekannter zu machen.
Häufige Fragen
Die Systeme sind vor allem für Flächen mit ausreichend Platz geeignet, besonders auf landwirtschaftlichen oder sickerfähigen Nutzflächen wie Parkplätzen.
Je nach Bodenbeschaffenheit und Dämmstandard zwischen 8 und 10 Stück.