Erwärmung für eine aussichtsreiche nachhaltige Heiz- und Kältetechnik
Das Heizen und Kühlen macht etwa die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs in der EU aus. Ungefähr 75 % davon wird nach wie vor durch fossile Brennstoffe gedeckt. Die Verbesserung der Nachhaltigkeit beim Heizen und Kühlen könnte die Treibhausgasemissionen erheblich mindern und den Klimawandel lindern. Der Boden unter den Gebäuden kann im Winter Wärme liefern und im Sommer Kälte spenden. Doch die weitläufige Übernahme des geothermischen Heizens und Kühlens ist mit wirtschaftlichen und technischen Herausforderungen verbunden. Das EU-finanzierte Projekt Cheap-GSHPs hat diese Barrieren überwunden und gleichzeitig ein frei verfügbares Entscheidungshilfeinstrument bereitgestellt, um potenziellen Benutzern bei der Abwägung von Optionen zu helfen.
Technologische Fortschritte, geringere Kosten und besserer Nutzen
Projektkoordinatorin Adriana Bernardi erklärt: „Cheap-GSHPs zielte auf eine Reduktion der Gesamtkosten um 20 bis 30 % durch eine verbesserte Bauweise und Installation effizienter und sicherer oberflächennaher geothermischer Systeme ab.“ Das Team entwickelte schraubenförmige Erdwärmetauscher mit einem Wärmekorb mit kleinerem Außendurchmesser, um das Bohren in größeren Tiefen zu vereinfachen. Die Konstruktion wurde durch eine modifizierte Trockenbohrmethode ergänzt. Im Rahmen von Cheap-GSHPs wurden zudem koaxiale Erdwärmetauscher aus Stahl konstruiert und bestehende Technologie für die Installation vertikaler Bohrlöcher verbessert. Die letztgenannte Maßnahme resultierte in einem Patentantrag. Mehrere Pilotprojekte für beide Technologien in verschiedenen Teilen Europas demonstrierten Anstiege von 20 bis 40 % beim Austausch von Wärmeenergie im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik. Eine neuartige Wärmepumpe, die CO2 als Kältemittel für Hochtemperatur-Anschlüsse und -Leitungen nutzt, wurde entwickelt und ein Patentantrag gestellt. Hierdurch ist es nicht mehr nötig, konventionelle Heizkörper und Leitungen zu ersetzen, um die geringeren Temperaturen von üblichen Wärmepumpen mit Erdwärmetauscher auszugleichen. Die unter Aufsicht der UNESCO im Technischen Museum Nikola Tesla, Zagreb, installierte Wärmepumpe wird die Kosten für Gebäudenachrüstungen erheblich senken, insbesondere was historische und kulturelle Gebäude anbelangt.
Zugänglich für Einsteiger wie auch Sachverständige
Die für die Optimierung der Konstruktion entwickelten Software- und Modellierungsinstrumente waren ebenfalls entscheidende Bestandteile des Entscheidungshilfesystems von Cheap-GSHPs. Das Entscheidungshilfesystem ist das erste seiner Art, das eine durchgängige Machbarkeitsprüfung für oberflächennahe geothermische Installationen ermöglicht. Dies beinhaltet eine Abschätzung von Bohrbarkeit, klimatischen Daten, Gebäudebelastung, Wärmepumpen-/Wärmetauschergröße und rechtlichen Strukturen. Bernardi dazu: „Die Datenbanken und Instrumente ermöglichen die Erstellung von EUR/kW-Karten zum Vergleich der Bohrloch-Wärmetauscher von Cheap-GSHPs mit herkömmlichen [Wärmetauschern], um die Machbarkeit der oberflächennahen Geothermie abzuschätzen.“
Oberflächennahe Geothermie für eine nachhaltige Zukunft
Ein wichtiger Weg, um die Wirkung der Technologie zu steigern, bestand in der Sensibilisierung der Öffentlichkeit. Das Projekt entwickelte eine technische Broschüre und ein technisches Schulungshandbuch in acht Sprachen sowie ein technisches Handbuch in drei Sprachen, das auf historische Gebäude ausgelegt ist. Alle Instrumente sind zusammen mit dem Entscheidungshilfesystem frei auf der Projektwebsite verfügbar. Im Zuge einer innovativen und außergewöhnlichen Maßnahme wurden über das Projekt zudem kostenfreie Workshops und Schulungskurse in Ländern in ganz Europa in der jeweiligen Landessprache angeboten. Wie Bernardi zusammenfasst, hat „Cheap-GSHPs oberflächennahe Geothermielösungen in Bodenregionen mit hohen Bohrungskosten dank einer Senkung der Investitionskosten um 20 bis 30 % erschwinglicher gemacht.“ Das Projekt lieferte zudem eine neue Wärmepumpe für die Nachrüstung von Bestandsgebäuden sowie historischen Gebäuden und das Entscheidungshilfesystem. Gemeinsam können die innovativen, kostengünstigen und energieeffizienten Technologien und Instrumente von Cheap-GSHPs die Aufnahme und Minderung von CO2-Emissionen in Verbindung mit der Beheizung und Kühlung von Alt- und Neubauten in Europa erheblich verbessern.
Schlüsselbegriffe
Cheap-GSHPs, Wärme, Energie, geothermisch, Kosten, Kälte, Heizung, oberflächennah, Gebäude, Entscheidungshilfesystem, Installation, Wärmepumpe, Instrumente, historisch, Bohrung, Bohrloch, Erdwärmetauscher, koaxial, Stahl, schraubenförmige Erdwärmetauscher, Emissionen, Patent
