Artikel aktualisiert am 21.03.2024
von Boris Stippe | ca: 8 Min. zu lesen

Geothermie

Kann man Solarthermie-Anlagen und Geothermie kombinieren?

Hierbei handelt es sich um einen möglichen Zusatznutzen von Photovoltaikanlagen, bei dem die Abwärme der Solarzellen zum Betrieb einer Erdwärmeanlage genutzt wird. Durch die Wärmenutzung wird der Wirkungsgrad der Anlage erhöht und die Wärme kann für Heizzwecke genutzt werden.

Geothermie System (Bildquelle: vchalup – stock.adobe.com)

Unter Geothermie (auch Erdwärme genannt) versteht man die Nutzung von Wärmeenergie aus dem Erdinneren. Diese Energie kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden, z.B. zur Stromerzeugung oder als Wärmequelle für Heizzwecke. Im Zusammenhang mit der Gewinnung von Solarenergie wird häufig von „Geothermie“ gesprochen, wenn die Abwärme von Photovoltaikanlagen zum Betrieb einer Erdwärmeanlage genutzt wird. Dabei wird die Wärme der Solarzellen, die bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom entsteht, genutzt, um das Erdreich in der Umgebung der Anlage zu erwärmen.

Die Nutzung der Abwärme der Solarzellen kann den Wirkungsgrad der Anlage erhöhen und gleichzeitig eine kostengünstige Methode zur Erzeugung von Wärmeenergie darstellen. Die Erwärmung des Erdreichs in der Umgebung der Anlage kann auch genutzt werden, um ein geothermisches Heizsystem zu betreiben. Dabei wird die Wärmeenergie aus der Erde genutzt, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser zu erzeugen. Die Kombination von Photovoltaikanlage und Erdwärmeheizung bietet somit die Möglichkeit einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Energiegewinnung.

Was ist Geothermie und wie wird sie zur Gewinnung von Solarenergie genutzt?

Unter Erdwärme versteht man die Nutzung von Wärmeenergie aus dem Erdinneren. Diese Energie kann auf verschiedene Weise genutzt werden, z.B. zur Stromerzeugung oder als Wärmequelle für Heizzwecke. Im Zusammenhang mit der Erzeugung von Solarenergie wird Geothermie oft als Zusatznutzen bezeichnet, wenn die Abwärme von Photovoltaikanlagen zum Betrieb einer Erdwärmeanlage genutzt wird. Die Wärme, die bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom entsteht, wird genutzt, um das Erdreich in der Umgebung der Anlage zu erwärmen.

Die Abwärme der Solarzellen wird über ein Wärmetauscherrohr in das Erdreich geleitet, wo sie von einer Wärmepumpe genutzt wird, um das geothermische Heizsystem zu betreiben. Das Erdwärmesystem besteht aus einem geschlossenen Rohrsystem, das mehrere Meter unter der Erdoberfläche verlegt ist. Das Rohrsystem ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die bei Erwärmung durch die Abwärme der Solarzellen verdampft und über einen Kompressor in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Auf diese Weise wird der Erde Wärmeenergie entzogen und als Heizenergie für Gebäude genutzt.

Wie funktioniert die Kombination von Photovoltaikanlage und Erdwärmeheizung?

Die Kombination einer Photovoltaikanlage mit einer Erdwärmeheizung ermöglicht die effiziente Nutzung erneuerbarer Energiequellen zur Strom- und Wärmeerzeugung. Dabei wird die Abwärme der Solarzellen genutzt, um ein Erdwärmesystem zu betreiben, das zur Beheizung von Gebäuden dient. Die Funktionsweise dieser Technologie lässt sich wie folgt beschreiben:

Zunächst wird eine Photovoltaikanlage installiert, die aus Solarzellen besteht, die das einfallende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Die dabei entstehende Abwärme kann über einen Wärmetauscher in das Erdreich geleitet werden. Diese befindet sich in einem geschlossenen Rohrsystem mehrere Meter unter der Erdoberfläche. Die Wärmetauscherleitung gibt die Abwärme an das Erdreich ab, das sich dadurch erwärmt.

Das Erdwärmesystem nutzt die Wärmeenergie aus dem Erdreich, um Gebäude zu beheizen. Dazu wird eine Wärmepumpe eingesetzt, die die Erdwärme dem Rohrsystem entzieht und auf ein höheres Temperaturniveau bringt. Die erhöhte Temperatur wird dann zum Heizen von Gebäuden und zur Warmwasserbereitung genutzt.

Die Erdwärmeanlage kann auf zwei Arten betrieben werden: Entweder als Sole-Wasser-System oder als Sole-Sole-System. Beim Sole-Wasser-System wird das Erdreich über das Rohrsystem mit einem Frostschutzmittel durchströmt. Das erwärmte Frostschutzmittel gibt seine Wärme über einen Wärmetauscher im Gebäude ab und kühlt so das Gebäude. Beim Sole-Sole-System hingegen wird eine zweite Bohrung in den Boden eingebracht, in der ein weiteres Rohrsystem verlegt wird. Durch dieses fließt das erwärmte Kältemittel und gibt die Wärme an die Umgebung ab.

Welche Vorteile bietet die Nutzung von Geothermie in Kombination mit Solarenergie im Vergleich zu anderen Methoden der Energiegewinnung?

Die Kombination von Geothermie und Solarenergie bietet im Vergleich zu anderen Methoden der Energiegewinnung mehrere Vorteile. Zunächst handelt es sich bei beiden Energiequellen um erneuerbare und saubere Energiequellen, die dazu beitragen können, den CO2-Ausstoß zu reduzieren und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.

Ein weiterer Vorteil der Kombination von Geothermie und Solarenergie ist, dass die Abwärme der Solarzellen für den Betrieb einer Geothermieanlage genutzt werden kann. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage und bietet eine kostengünstige Möglichkeit zur Erzeugung von Wärmeenergie, die zur Beheizung von Gebäuden und zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann.

Die Kombination von Geothermie und Solarenergie kann auch als Backup-System dienen, da beide Energiequellen im Idealfall unabhängig voneinander genutzt werden können. So kann die Erdwärmeanlage auch dann betrieben werden, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, um die Photovoltaikanlage mit ausreichend Energie zu versorgen. Umgekehrt kann die Photovoltaikanlage auch nachts oder bei schlechtem Wetter Strom erzeugen, wenn die Geothermieanlage nicht benötigt wird.

Die Kombination von Geothermie und Solarenergie eignet sich auch für den Einsatz in abgelegenen Regionen, in denen eine zuverlässige Strom- und Wärmeversorgung oft schwierig ist. Insbesondere in ländlichen Gebieten, in denen es keinen Anschluss an das Stromnetz gibt, kann die Kombination von Geothermie und Solarenergie eine kostengünstige Möglichkeit der Energieversorgung darstellen.

Ist die Nutzung von Erdwärme in Kombination mit Solarenergie eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode der Energiegewinnung?

Ja, die Nutzung von Erdwärme in Kombination mit Solarenergie ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode der Energiegewinnung. Beide Energiequellen sind erneuerbar und sauber, d.h. sie verursachen im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen keine Treibhausgasemissionen und tragen somit zum Klimaschutz bei.

Die Kombination von Geothermie und Solarenergie bietet zudem den Vorteil der lokalen Verfügbarkeit. Während konventionelle Energieträger oft von weit her importiert werden müssen, können Erdwärme und Sonnenenergie direkt vor Ort genutzt werden. Dies reduziert den Transport und die Lagerung von Brennstoffen und damit die Umweltbelastung durch den Transport fossiler Brennstoffe.

Ein weiterer Vorteil der Kombination von Geothermie und Solarenergie ist, dass sie eine flexible Energieversorgung ermöglicht. Die Solarenergie liefert tagsüber Strom, während die Geothermie als konstante Wärmequelle zur Verfügung steht, um den Bedarf an Heizenergie zu decken. Die Kombination dieser beiden Energiequellen gewährleistet eine zuverlässige Energieversorgung, die unabhängig von Wetterbedingungen oder anderen externen Faktoren ist.

Darüber hinaus bietet die Kombination von Geothermie und Solarenergie auch die Chance, Arbeitsplätze zu schaffen. In vielen Regionen können lokale Unternehmen, die auf die Installation und den Betrieb von Geothermie- und Solaranlagen spezialisiert sind, Arbeitsplätze schaffen. Dies trägt zur wirtschaftlichen Entwicklung der Region bei und erhöht die Unabhängigkeit von teuren Energie- und Brennstoffimporten.

Wie hoch sind die Kosten für die Installation und den Betrieb einer solchen Anlage und lohnt sich die Investition langfristig?

Die Kosten für die Installation und den Betrieb einer Anlage, die Geothermie und Solarenergie kombiniert, variieren je nach Größe, Leistung und Standort der Anlage. In der Regel sind die Kosten für die Installation einer solchen Anlage höher als bei herkömmlichen Energieerzeugungsmethoden. Langfristig kann sich eine solche Investition jedoch als sehr rentabel erweisen, da die Energiekosten durch die Nutzung erneuerbarer Energien langfristig gesenkt werden können.

Die Kosten für die Installation einer Photovoltaikanlage hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe und Leistung der Anlage und der Qualität der verwendeten Materialien. Die Kosten für eine durchschnittliche Photovoltaikanlage liegen zwischen 5.000 und 10.000 Euro pro Kilowatt installierter Leistung. Hinzu kommen die Kosten für den Netzanschluss sowie für Wartung und Reparatur der Anlage.

Die Kosten für die Installation einer Erdwärmeanlage hängen von der Tiefe der Bohrung, dem Umfang des Rohrsystems und der Art der Wärmepumpe ab. Die Kosten für eine Sole-Wasser-Anlage liegen bei etwa 8.000 bis 15.000 Euro pro installierter Leistung. Bei einem Sole-Sole-System können die Kosten höher liegen, da hier zwei Bohrungen erforderlich sind. Zusätzlich sind auch hier die Kosten für Anschluss und Wartung zu berücksichtigen.

Es ist jedoch zu beachten, dass die Investitionskosten für eine Anlage, die Geothermie und Solarenergie kombiniert, in der Regel höher sind als für konventionelle Energieerzeugungsmethoden. Dennoch kann eine solche Investition langfristig sehr rentabel sein, da die Energiekosten durch die Nutzung erneuerbarer Energien langfristig gesenkt werden können.

Bei der Kombination von Geothermie und Solarenergie können auch staatliche Förderprogramme genutzt werden, um die Investitionskosten zu senken. In einigen Ländern gibt es auch steuerliche Anreize für die Nutzung erneuerbarer Energien. Dies kann dazu beitragen, die Kosten für die Installation und den Betrieb einer solchen Anlage zu senken.

Fazit

Die Kombination von Geothermie und Solarenergie ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode der Energiegewinnung. Die Abwärme der Solarzellen wird genutzt, um ein geothermisches Heizsystem zu betreiben, das zur Beheizung von Gebäuden eingesetzt wird. Diese Technologie ist flexibel und bietet eine zuverlässige Energieversorgung unabhängig von äußeren Faktoren. Die Investitionskosten für eine solche Anlage können höher sein als bei konventionellen Methoden, aber langfristig kann sich die Investition lohnen, da die Energiekosten durch die Nutzung erneuerbarer Energien gesenkt werden können. Darüber hinaus gibt es staatliche Förderprogramme und steuerliche Anreize für die Nutzung erneuerbarer Energien, die zur Kostensenkung beitragen können.

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