Im Freistaat Sachsen werden ca. 11.000 Gebäude mit Erdwärme klimatisiert. Genutzt wird die Wärme aus der Tiefe vor allem bei Ein- und Mehrfamilienhäusern zur Heizung und Warmwasserbereitung. Bei Planung und Bau von Erdwärmeanlagen sind Aspekte der Qualitätssicherung und rechtliche Vorgaben zu beachten. Interessierten Bürgern, Planern und Bohrfirmen werden u. a. folgende Fragen beantwortet: Welche Nutzungsformen der Erdwärme gibt es? Welche Qualitätsanforderungen, Richtlinien und Gesetze sind einzuhalten? Wie wird eine Anlage richtig geplant? Wo und wie werden Bohrungen bei Behörden beantragt?

Aus Thermalwässern mit Temperaturen nur wenig über der Kühltemperatur ist die Stromgewinnung bisher nicht wirtschaftlich. Ein neuartiger Konvektionsgenerator soll das ändern. Er lässt sich auch für insustrielle Rest- oder Abwärme einsetzen.

Die Broschüre ist im Projekt TransGeoTherm entstanden und bietet Bauherren, Planungsbüros, Behörden und interessierten Bürgern in der sächsisch-polnischen Neiße-Region eine Anleitung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie. Inhalt sind Informationen zum rechtlichen und planerischen Rahmen, zu verschienenen Technologien und der Funktionsweise von Erdwärmeanlagen, zu den Anforderungen an Bauausführung und Betrieb sowie Karten zur Erdwärmenutzung. Enthalten sind auch die hydrogeologischen und wasserrechtlichen Kriterien zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit sowie die für die Antragsstellung erforderlichen Formulare. / W niniejszej broszurze informacyjnej opisano sposoby wykorzystania energii geotermalnej ze szczególnym uwzględnieniem gruntowych pomp ciepła oraz określono podstawy prawne i zalecany plan czynności technicznych podczas ich instalacji. Podsumowując działania zrealizowane w ramach projektu TransGeoTherm oraz nabyte w jego efekcie doświadczenia, należy stwierdzić, że jest on istotnym świadectwem społecznej akceptacji nowych technologii i wzrastającego wykorzystania potencjału energii geotermalnej w Polsce i Saksonii oraz efektywnej współpracy instytucji z obu stron granicy polsko-niemieckiej.

Erdwärme ist eine regenerative Energieform und durch ihre vergleichsweise leichte Erschließbarkeit auch im privaten Bereich für die Energieversorgung einsetzbar. Das Merkblatt gibt einen Überblick über die Nutzung der im Grundwasser gespeicherten Wärme mit Grundwasserwärmepumpenanlagen. Diese Anlagen stellen eine Möglichkeit dar, oberflächennahe Geothermie zu nutzen. Dazu werden die hydrologischen und hydrogeologischen Aspekte sowie die Anforderungen an Planung, Bau und Betrieb dieser Anlagen dargestellt. Die Ausführungen des Merkblattes gelten sowohl für kleine Anlagen bis 30 Kilowatt Heizleistung als auch für große Anlagen (>30 Kilowatt). Es richtet sich vorrangig an Bauherren und Betreiber, Planungsfirmen, Behörden, aber auch an die interessierte Öffentlichkeit.

Die Broschüre ist im Projekt TransGeoTherm entstanden und bietet Bauherren, Planungsbüros, Behörden und interessierten Bürgern in der sächsisch-polnischen Neiße-Region eine Anleitung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie. Inhalt sind Informationen zum rechtlichen und planerischen Rahmen, zu verschienenen Technologien und der Funktionsweise von Erdwärmeanlagen, zu den Anforderungen an Bauausführung und Betrieb sowie Karten zur Erdwärmenutzung. Enthalten sind auch die hydrogeologischen und wasserrechtlichen Kriterien zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit sowie die für die Antragsstellung erforderlichen Formulare. / W niniejszej broszurze informacyjnej opisano sposoby wykorzystania energii geotermalnej ze szczególnym uwzględnieniem gruntowych pomp ciepła oraz określono podstawy prawne i zalecany plan czynności technicznych podczas ich instalacji. Podsumowując działania zrealizowane w ramach projektu TransGeoTherm oraz nabyte w jego efekcie doświadczenia, należy stwierdzić, że jest on istotnym świadectwem społecznej akceptacji nowych technologii i wzrastającego wykorzystania potencjału energii geotermalnej w Polsce i Saksonii oraz efektywnej współpracy instytucji z obu stron granicy polsko-niemieckiej.

Die Broschüre beschreibt Möglichkeiten der Wärmeversorgung von sächsischen Gartenbaubetrieben mit Geothermie in Abhängigkeit von geologischen Standortfaktoren und Betriebsstrukturen/ Nutzungskonzepten. Ziel des Projektes war, für die Beheizung von Gewächshäusern den Einsatz von Geothermie zur Grundlastversorgung zu untersuchen. Hervorzuheben ist hierbei die Verknüpfung der geologischen/geothermisch und gärtnereitechnischen Komponente. Die Ergebnisse zeigen, welches geothermische System die wirtschaftlichste Variante für Gewächshäuser und deren Nutzung ist. Das Projekt stellt eine Entscheidungsgrundlage für die Nutzung von Geothermie in sächsischen Gartenbaubetrieben dar.

In the context of energy transition, geothermics play an important role for the heating and cooling supply of both residential and commercial buildings. Thereby, the increasingly and intensive utilisation of shallow geothermal resources bears the risk of over-exploitation and thus poses a future challenge to ensure the sustainability and safety of such systems. Particularly, the well-established technology of borehole heat exchanger-coupled ground source heat pumps is applied for the thermal exploitation of the shallow subsurface. Due to the complexity of the involved physical processes, numerical modelling proves to be a powerful tool to enhance process understanding as well as to aid the planning and design processes. Simulations can also support the management of thermal subsurface resources, planning and decision-making on city and regional scales. In this work, the so-called dual-continuum approach was adopted and enhanced to develop a coupled numerical model considering flow and heat transport processes in both the subsurface and borehole heat exchangers as well as the heat pumps’ performance characteristics, and including the relevant phenomena influencing the underlying processes. Beside the temperature fields, the efficiency and thus the consumption of electrical energy by the heat pump is computed, allowing for the quantification of operational costs and equivalent carbon-dioxide emissions. The model is validated and applied to a number of numerical studies. First, a comprehensive sensitivity analysis on the efficiency and sustainability of such systems is performed. Second, a method for the quantification of technically extractable shallow geothermal energy is proposed. This procedure is demonstrated by means of a case study for the city of Cologne, Germany and its implications are discussed. / Im Rahmen der Energiewende nimmt die Geothermie eine besondere Rolle in der thermische Gebäudeversorgung ein. Die zunehmende, intensive Nutzung oberflächennaher geothermischer Ressourcen erhöht die Gefahr der übermäßigen thermischen Ausbeutung des Untergrundes und stellt damit eine wachsende Herausforderung für die Nachhaltigkeit und Sicherheit solcher Systeme dar. Zur Erschließung oberflächennaher geothermischer Energie wird insbesondere die etablierte Technologie Erdwärmesonden-gekoppelter Wärmepumpen eingesetzt. Aufgrund der daran beteiligten komplexen physikalischen Prozesse erweisen sich numerische Modelle als leistungsfähiges Werkzeug zur Erweiterung des Prozessverständnisses und Unterstützung des Planungs- und Auslegungsprozesses. Zudem können Simulationen zum Management thermischer Ressourcen im Untergrund sowie zur Planung und politischen Entscheidungsfindung auf städtischen und regionalen Maßstäben beitragen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde, basierend auf dem sogenannten ”dual-continuum approach” und unter Berücksichtigung des Einflusses der Wärmepumpe, ein erweitertes gekoppeltes numerisches Modell zur Abbildung der in Erdwärmesonden und dem Untergrund stattfindenden Strömungs- und Wärmetransportprozesse entwickelt. Das Modell ist in der Lage, alle relevanten Einflussfaktoren zu berücksichtigen. Neben den Temperaturfeldern im Untergrund und der Erdwärmesonde werden die Effizienz und damit der Stromverbrauch der Wärmepumpe simuliert. Damit können sowohl die Betriebskosten als auch der äquivalente CO 2 -Ausstoß abgeschätzt werden. Das Modell wurde validiert und in einer Reihe numerischer Studien eingesetzt. Zuerst wurde eine umfassende Sensitivitätsanalyse zur Effizienz und Nachhaltigkeit entsprechender Anlagen durchgeführt. Weiterhin wird ein Verfahren zur Quantifizierung des technisch nutzbaren, oberflächennahen geothermischen Potentials vorgestellt und anhand einer Fallstudie für die Stadt Köln demonstriert, gefolgt von einer Diskussion der Ergebnisse.