Artikel erstellt am 24.05.2023
von Boris Stippe | ca: 10 Min. zu lesen

Tiefenbohrung

Wie wird Erdwärme für Wärmepumpen gewonnen?

Tiefenbohrung bezieht sich auf das Bohren eines tiefen vertikalen oder geneigten Lochs in den Boden, um Wärme aus dem Boden für den Betrieb einer Wärmepumpe zu gewinnen. Durch diese Bohrung wird eine ausreichende Tiefe erreicht, um die Erdwärme effizient zum Heizen oder Kühlen eines Gebäudes zu nutzen.

Geothermieanlage mit Tiefenbohrung
Geothermieanlage mit Tiefenbohrung (Bildquelle: visdia – stock.adobe.com)

Tiefenbohrung ist ein Begriff, der im Zusammenhang mit der Installation und dem Betrieb von Wärmepumpen verwendet wird. Unter Tiefenbohrung versteht man das Bohren eines tiefen vertikalen oder schrägen Lochs in den Boden, um die Wärmeenergie aus dem Erdreich für den Betrieb einer Wärmepumpe zu gewinnen.

Die Tiefenbohrung ermöglicht den Zugang zu einer ausreichenden Tiefe, in der die Erdwärme effizient genutzt werden kann. Dieses Verfahren wird in der Regel von spezialisierten Unternehmen durchgeführt, die über die erforderlichen Kenntnisse und Geräte verfügen. Die Tiefe der Bohrung kann je nach geografischer Lage und geologischen Bedingungen variieren, liegt aber in der Regel zwischen 50 und 150 Metern.

Die Tiefenbohrung ist ein wesentlicher Bestandteil des geothermischen Systems einer Wärmepumpe. Nach dem Bohren wird ein Rohrsystem, bestehend aus einem geschlossenen Kreislauf aus Kunststoffrohren, in die Bohrung eingeführt. Dieses Rohrsystem ist mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt, die die Erdwärme aufnimmt und zur Wärmepumpe transportiert. Dort wird die Wärmeenergie genutzt, um das Kältemittel in der Wärmepumpe zu verdampfen und so Wärme zum Heizen oder Kühlen eines Gebäudes zu erzeugen.

Wie funktioniert eine Tiefenbohrung für eine Wärmepumpe?

Eine Tiefenbohrung für eine Wärmepumpe ist ein Verfahren zur Gewinnung der für den Betrieb der Wärmepumpe erforderlichen Erdwärme. Der Ablauf einer Tiefenbohrung besteht aus mehreren Schritten.

Zunächst wird ein geeigneter Standort für die Bohrung ausgewählt. Dabei werden Faktoren wie Zugänglichkeit, geologische Verhältnisse und Abstände zu anderen Gebäuden oder Versorgungsleitungen berücksichtigt. Wichtig ist, dass der Standort den Anforderungen der Wärmepumpe und den örtlichen Vorschriften entspricht.

Ist der Standort festgelegt, beginnt der eigentliche Bohrprozess. In der Regel werden spezielle Bohrgeräte eingesetzt, die in der Lage sind, ein tiefes Loch in den Boden zu bohren. Die Tiefe der Bohrung kann je nach den örtlichen Gegebenheiten und den Anforderungen der Wärmepumpe variieren, liegt aber in der Regel zwischen 50 und 150 Metern.

Ist die gewünschte Tiefe erreicht, wird das Bohrloch mit einem Rohrsystem versehen. Dieses Rohrsystem besteht aus Kunststoffrohren, die in das Bohrloch eingebracht werden. Diese Rohre sind in der Regel ringförmig angeordnet und dienen dem Transport der Wärmeträgerflüssigkeit, die die Erdwärme aufnimmt.

Das Rohrsystem ist mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt, häufig einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel. Diese Flüssigkeit zirkuliert durch das Rohrsystem und nimmt die Erdwärme auf. Die Wärme wird dann zur Wärmepumpe transportiert, wo sie zum Verdampfen des Kältemittels verwendet wird. Bei diesem Prozess entsteht Wärmeenergie, die zum Heizen oder Kühlen eines Gebäudes genutzt werden kann.

Tiefenbohrungen bieten den Vorteil einer konstanten und zuverlässigen Wärmequelle, da die Temperaturen in tieferen Erdschichten weniger von jahreszeitlichen Schwankungen beeinflusst werden. Durch die effiziente Nutzung der Erdwärme trägt die Tiefenbohrung zur Energieeinsparung und zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei.

Wie tief muss gebohrt werden und wie wird die Tiefe bestimmt?

Die erforderliche Tiefe einer Tiefenbohrung für eine Wärmepumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der geografischen Lage, den geologischen Bedingungen und den spezifischen Anforderungen der Wärmepumpe. In der Regel liegt die Tiefe einer Tiefenbohrung jedoch zwischen 50 und 150 Metern.

Die genaue Tiefe hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Ein wesentlicher Faktor ist die so genannte „Jahresmitteltemperatur des Erdreichs“. Je nach Klimazone und geographischer Lage kann die Temperatur in tieferen Bodenschichten relativ konstant sein und weniger von jahreszeitlichen Schwankungen der Außentemperatur beeinflusst werden. Eine höhere Jahresmitteltemperatur des Bodens kann eine geringere Bohrtiefe erfordern.

Eine geologische Untersuchung des Bodens ist ebenfalls wichtig, um die geeignete Tiefe der Tiefenbohrung zu bestimmen. Verschiedene Bodenarten haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und die Tiefe der Bohrung kann beeinflusst werden, um eine optimale Wärmeübertragung zu gewährleisten. Ein Boden mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann eine geringere Bohrtiefe erfordern als ein Boden mit geringerer Wärmeleitfähigkeit.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Tiefe ist die Größe des zu beheizenden oder zu kühlenden Gebäudes. Größere Gebäude benötigen in der Regel eine größere Menge an Erdwärme, was eine tiefere Bohrung zur Deckung des Wärmebedarfs erforderlich machen kann.

Was sind die Voraussetzungen für eine Tiefbohrung?

Für eine Tiefenbohrung im Zusammenhang mit einer Wärmepumpe müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein, damit das Verfahren erfolgreich durchgeführt werden kann.

Zunächst ist eine gründliche Standortbewertung erforderlich. Ein geeigneter Standort für die Tiefenbohrung muss ausgewählt werden, wobei Aspekte wie Zugänglichkeit, Abstände zu anderen Gebäuden oder Versorgungsleitungen sowie geologische Bedingungen zu berücksichtigen sind. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Standort den örtlichen Vorschriften und Genehmigungen entspricht und dass es keine Hindernisse gibt, die den Bohrprozess beeinträchtigen könnten.

Eine weitere Voraussetzung sind geeignete geologische Verhältnisse. Eine geologische Untersuchung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der Boden die für die Bohrung erforderliche Tragfähigkeit und Stabilität aufweist. Verschiedene Bodenarten können unterschiedliche Schwierigkeiten und Anforderungen mit sich bringen. Lehmiger Boden kann beispielsweise eine größere Herausforderung darstellen als sandiger oder kiesiger Boden. Geologen können den Boden genau untersuchen und die geologischen Bedingungen bewerten, um die Durchführbarkeit der Tiefbohrung zu beurteilen.

Darüber hinaus müssen Genehmigungen eingeholt und rechtliche Voraussetzungen erfüllt werden. Je nach geografischer Lage und örtlichen Vorschriften können für die Durchführung einer Tiefenbohrung besondere Genehmigungen oder Anmeldungen erforderlich sein. Es ist wichtig, sich über die örtlichen Bau- und Umweltvorschriften zu informieren und sicherzustellen, dass alle erforderlichen Genehmigungen vorliegen.

Was kostet eine Tiefbohrung?

Die Kosten einer Tiefenbohrung in Verbindung mit einer Wärmepumpe können in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren stark variieren. Im Allgemeinen setzen sich die Kosten für eine Tiefenbohrung aus folgenden Komponenten zusammen:

  • Bohrtiefe: Je tiefer gebohrt werden muss, desto höher sind die Kosten. Die Preise werden in der Regel pro Meter berechnet und liegen im Durchschnitt zwischen 80 und 150 Euro pro Meter. Bei einer typischen Bohrtiefe von 50 bis 150 Metern können die Kosten allein für die Tiefbohrung zwischen 4.000 und 22.500 Euro liegen.
  • Bodenbeschaffenheit: Die Bodenbeschaffenheit kann die Schwierigkeit der Bohrung und damit die Kosten beeinflussen. Schwieriges Terrain, wie lehmiger Boden oder Fels, kann die Bohrarbeiten erschweren und zusätzliche Ausrüstung oder spezialisierte Techniken erfordern, was die Kosten erhöhen kann.
  • Zugänglichkeit des Standorts: Wenn der Standort für die Tiefbohrung schwer zugänglich ist, z. B. aufgrund von beengten Platzverhältnissen oder unebenem Gelände, kann dies zusätzliche Kosten verursachen. Es können zusätzliche Vorkehrungen oder Maschinen erforderlich sein, um die Bohrausrüstung an den Standort zu bringen und den Bohrvorgang durchzuführen.
  • Vorarbeiten und Genehmigungen: Es können zusätzliche Kosten für Vorarbeiten wie Standortbewertungen, geologische Untersuchungen oder die Beantragung von Genehmigungen anfallen. Diese Kosten variieren je nach Umfang und Anforderungen des jeweiligen Projekts.
  • Transport und Material: Die Kosten für den Transport der Bohrausrüstung zum Standort sowie für das benötigte Material wie Rohrleitungen, Wärmeträgerflüssigkeit und andere Komponenten müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Kosten für die Tiefenbohrung nur einen Teil der Gesamtkosten für die Installation einer Wärmepumpe ausmachen. Weitere Kostenpositionen können die Wärmepumpeneinheit selbst, die Installation im Gebäude, Elektroarbeiten, Heizungsanpassungen und eventuell die Entsorgung des Bohrmaterials umfassen.

Gibt es Alternativen zur Tiefbohrung?

Ja, für den Einsatz einer Wärmepumpe zur Nutzung von Erdwärme gibt es alternative Methoden zur Tiefenbohrung. Die Wahl der geeigneten Methode hängt von verschiedenen Faktoren wie Standort, verfügbarer Fläche, Bodenbeschaffenheit und individuellen Bedürfnissen ab. Im Folgenden sind einige gängige Alternativen zur Tiefenbohrung aufgeführt:

  • Flächenkollektoren: Bei dieser Methode werden Kunststoffrohre in einem horizontalen Graben oder in Schleifen auf einer Fläche in der Nähe des Gebäudes verlegt. Die Rohre sind mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt, die die Erdwärme aufnimmt. Diese Methode benötigt eine größere Fläche, ist aber weniger invasiv als eine Tiefenbohrung. Die Effizienz kann von der Größe der verfügbaren Fläche und der Bodenbeschaffenheit abhängen.
  • Grundwasser-Wärmepumpen: Wenn ein geeigneter Brunnen in der Nähe des Gebäudes vorhanden ist, kann eine Grundwasser-Wärmepumpe eingesetzt werden. Dabei wird das Grundwasser als Wärmequelle genutzt. Dazu wird ein Brunnen gebohrt und das Wasser entweder direkt aus dem Brunnen entnommen oder durch einen geschlossenen Kreislauf gepumpt.
  • Luft-Wasser-Wärmepumpen: Die Wärmepumpe entzieht der Luft Wärme und wandelt sie in nutzbare Energie um. Sie benötigt keine Bohrungen oder Grabungen und ist daher eine kostengünstigere Alternative. Luft-Wasser-Wärmepumpen eignen sich besonders gut, wenn genügend Platz für die Aufstellung der Außeneinheit vorhanden ist und die klimatischen Bedingungen stimmen.
  • Solarthermie: Eine weitere Alternative zur Nutzung von Erdwärme ist die Installation von Solarthermieanlagen, die Sonnenenergie zur Erwärmung von Wasser nutzen. Diese Systeme können zur Unterstützung der Warmwasserbereitung oder zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden. Solarthermie ist eine umweltfreundliche Option, erfordert jedoch ausreichende Sonneneinstrahlung und die Installation von Solarkollektoren.

Wie effizient ist eine Tiefenbohrung im Vergleich zu anderen Wärmequellen?

Eine Tiefenbohrung für eine Wärmepumpe gilt als eine der effizientesten Methoden, die Erdwärme als Wärmequelle zu nutzen. Im Vergleich zu anderen Wärmequellen bietet eine Tiefenbohrung mehrere Vorteile:

  • Konstante Temperatur: Die Erdwärme in tieferen Erdschichten ist im Vergleich zur Außentemperatur konstanter und unterliegt weniger jahreszeitlichen Schwankungen. Dadurch kann die Wärmepumpe das ganze Jahr über auf eine stabile und zuverlässige Wärmequelle zurückgreifen. Im Gegensatz dazu kann die Leistung von Luft- oder Wasserquellen-Wärmepumpen je nach Außentemperatur schwanken.
  • Höhere Jahresarbeitszahl: Die Jahresarbeitszahl ist ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe und gibt an, wie viel Wärmeenergie im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Energie erzeugt wird. Durch die Nutzung der konstanten Erdwärme aus einer Tiefenbohrung kann eine Wärmepumpe eine höhere Jahresarbeitszahl erreichen, da weniger Energie für den Ausgleich von Temperaturschwankungen aufgewendet werden muss.
  • Geringere Abhängigkeit von Umwelteinflüssen: Im Vergleich zu luft- oder wasserbasierten Wärmepumpen ist eine Tiefenbohrung weniger abhängig von externen Umweltfaktoren wie der Verfügbarkeit von Luftströmungen oder Wasserquellen. Die Erdwärme steht unabhängig von den klimatischen Bedingungen zur Verfügung, was zu einer zuverlässigeren und stabileren Wärmeversorgung führt.
  • Platzsparende Installation: Im Vergleich zu anderen Wärmequellen wie Flächenkollektoren oder Grundwasserwärmepumpen benötigt eine Tiefenbohrung weniger Platz. Da die Bohrung vertikal oder schräg verläuft, kann sie auch in beengten städtischen Gebieten oder auf kleinen Grundstücken installiert werden.

Fazit

Die Tiefenbohrung ist eine sehr effiziente Methode zur Nutzung der Erdwärme für den Betrieb einer Wärmepumpe. Im Vergleich zu anderen Wärmequellen bietet sie eine konstante Temperaturquelle mit weniger jahreszeitlichen Schwankungen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Wärmeversorgung das ganze Jahr über. Darüber hinaus kann mit einer Tiefenbohrung eine höhere Jahresarbeitszahl erreicht werden, da die Erdwärme konstant ist und weniger Energie für den Temperaturausgleich aufgewendet werden muss. Dies ermöglicht eine effizientere und kostengünstigere Wärmeerzeugung. Im Vergleich zu luft- oder wasserbasierten Wärmequellen ist eine Tiefenbohrung auch weniger abhängig von Umwelteinflüssen wie der Verfügbarkeit von Luftströmungen oder Wasserquellen. Zudem benötigt eine Tiefenbohrung weniger Platz als andere Wärmequellen wie Flächenkollektoren oder Grundwasserwärmepumpen, da sie in der Regel im Erdreich oder im Keller durchgeführt wird.

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