Potenziale und Herausforderungen der oberflächennahsten Geothermie

Die oberflächennahe Geothermie als solches stellt einen wichtigen Baustein für eine treibhausgasfreie Wärme- und Kälteversorgung für Neu- und Bestandsgebäude dar. Durch Verwendung von oberflächennahen Geothermiesystemen kann thermische Energie aus dem Erdreich entzogen werden. Mit Hilfe einer Wärmepumpe können die saisonal beeinflussten Temperaturen des Erdreichs auf die benötigten gebäudeseitigen Verbrauchertemperaturen angehoben werden. Dies ist abhängig von der Gebäudehülle und dem Nutzerverhalten. Der Einsatz oberflächennahe Geothermie reicht von dezentral operierenden Einfamilienhäuser, über Mehrfamilienhäuser bis hin zu Quartierlösung. Die oberflächennahe Geothermie bietet die Möglichkeit Synergien verschiedener erneuerbarer Energiekonzepte sinnvoll miteinander zu verbinden. Sei es durch innovative MRS-Steuerung, sich auf natürliche Weise regenerierende Speicherlösungen oder die Vorteile eines energetisch verlustarmen kalten Nahwärmenetzes. All diese Potenziale werden innerhalb des Workshops vorgestellt und beleuchtet.

Daneben wird auch auf die Herausforderungen eines individuellen Wärme- und Kältemarkts eingegangen. Das Nutzerverhalten innerhalb eines Wohnquartiers ist stark von den persönlichen Lebensgewohnheiten seiner Bewohner abhängig. Die Herausforderung besteht darin, die Versorgung und damit die Energieübertragung von der geothermischen Quelle zum Endverbraucher (und umgekehrt) durch Monitoring besser zu verstehen und durch innovative Technologien (z. B. deep learning, KI) zu optimieren. Die Herausforderungen der oberflächennahen Geothermiesysteme bestehen vor allem darin, dass die Dimensionierung der Anlagen von mehreren Parametern abhängt. Der wichtigste Parameter ist die thermische Leitfähigkeit, die von mehreren anderen physikalischen Eigenschaften des Bodens abhängt. Dies sind neben der Lagerungsdichte, die mit der Tiefe zunimmt, vor allem die Bodenfeuchte sowie die Korngrößenverteilung des Substrats. Hydrogeologische Bedingungen sind für die Gesamtbetrachtung einer Anlage essenziell, um die Regenerationspotenziale einer Anlage besser einschätzen zu können.