Wärmequellen (Erdwärme, Sonne und Biomasse) / 4 Sonstige Wärmequellen

Wind und Wasser als erneuerbare Energien werden vorrangig für die Stromerzeugung genutzt. Doch auch diese Wärmequellen können mittelbar als Heizungsenergie genutzt werden, wenn sie mit einer Wärmepumpe gekoppelt werden (siehe ausführlich dazu: Wärmepumpen in der Gebäudetechnik).

4.1 Wasser

Das Grundwasser ist die ergiebigste Wärmequelle für Wärmepumpen. Durch die über das Jahr relativ konstante Temperatur von 8 bis 12 °C garantiert einen optimalen Heizbetrieb. Dadurch lassen sich die im Vergleich aller Systeme höchsten Wärmeentzugsleistungen generieren. Die Wärmequelle Wasser bietet sich vor allem in Gebieten mit hohem Grundwasserspiegel an.

Um das Wasser als Wärmequelle nutzen zu können, sind zwei Brunnen erforderlich: Ein Förder- und ein Schluckbrunnen. Der Schluckbrunnen soll in Richtung des Grundwasserstromes vom Förderbrunnen fortführend mindestens 15 Meter von diesem entfernt liegen. Die benötigte Grundwassermenge beträgt für 1 kW Heizleistung in etwa 250 Liter pro Stunde. Die Ergiebigkeit ist über einen Dauerpumpversuch nachzuweisen.

Hinweis

Brunnenbohrung im Geojetting-Verfahren

Mit dem Geojetting-Verfahren können die erforderlichen Brunnenbohrungen im Vergleich zur konventionellen Technik schneller und kostengünstiger durchgeführt werden. Außerdem können damit auch bislang für Brunnen nicht erschließbare Grundstücke im Bestandsbau genutzt werden. Das neuartige Bohrverfahren macht sich die Schneidwirkung von Wasser unter Höchstdruck zu Nutze und überträgt dieses Prinzip auf die Bohrtechnik: Das Gestein wird durch die schneidende Kraft des Wassers und die im Bohrkopf befindlichen Düsen fast vollständig aufgelöst und ermöglicht dadurch eine höhere Bohrgeschwindigkeit, so dass der Zugang zur Erdwärme schneller und leichter möglich ist. Mit dem Verfahren lassen sich sogar Schrägbohrungen realisieren.

Vor der Entscheidung für Wasser als Wärmequelle sollte eine genaue Grundwasseranalyse durchgeführt werden Denn die Ab- bzw. Anlagerung von unlöslichen Eisen- und Manganverbindungen in den Rohren birgt Korrosionsrisiken, die in erster Linie durch die Wasserbeschaffenheit bestimmt wird. Wer das Risiko erst gar nicht eingehen möchte, kann im Grundwasserkreislauf einen Wärmetauscher mit Systemtrennung einsetzen. Dann ist aber eine zweite Primärpumpe notwendig. Einen Ausweg bieten elektronische geregelte Brunnenpumpen, die aber noch einen hohen Anschaffungspreis haben.

Für die Installation des Brunnens ist eine Genehmigung durch das Wasserwirtschaftsamt nötig, da auf das Grundwasser zugegriffen wird.

4.2 Wind

Eine Kleinwindkraftanlage (kurz KWA oder KWEA für Kleinwindenergieanlage) nutzt die Energie des Windes, um Strom zu erzeugen. Windkraftanlagen erzeugen vor allem in der kalten Jahreszeit Energie. Es ist somit naheliegend, sie zur Erwärmung des Brauchwassers oder zur Unterstützung der Heizung einzusetzen.

Eine Möglichkeit ist der Betrieb einer Wärmepumpe mit Hilfe des Windstroms. In den meisten Haushalten wird ein Heizkessel in Kombination mit einem Wasserspeicher vorhanden sein. Mit Hilfe einer Heizpatrone, mit der viele Pufferspeicher nachgerüstet werden können, kann der Windstrom in Wärme umgewandelt und gespeichert werden. Auch mit einer Solarthermie-Anlage kombinierte Systeme sind denkbar. Ähnlich wie bei einer Solaranlage wird die Kleinwindanlage in den meisten Fällen nur einen Teil der benötigen Wärme bereitstellen können.

Verschiedene Bauarten von Kleinwindkraftanlagen sind erhältlich:

• Horizontalachsen-Windturbinen (HAWT): Die Rotorblätter drehen sich wie bei großen Windkraftanlagen um eine horizontale Achse, die sich dem Wind meist nachfahren lässt.
• Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT): Die Rotorblätter drehen sich hier um eine vertikale Achse, ganz gleich, aus welcher Richtung der Wind kommt. Der Wirkungsgrad ist jedoch geringer als bei Anlagen mit horizontaler Drehachse.
• Darrieus-Rotoren: Hier sind zwei oder mehr halbrunde Rotorblätter an ihren Enden miteinander verbunden. Sie drehen sich um eine vertikale Achse und reagieren sogar auf Fallwinde.
• Savonius-Rotoren: Bei diesen Windkraftanlagen bestehen die Rotoren aus zwei halbrund gebogenen Flügeln, die sich um eine vertikale Achse drehen.

Während Darrieus- und Savonius-Rotoren häufig als Eigenbaulösung zum Einsatz kommen, bieten Hersteller von Kleinwindkraftanlagen überwiegend Horizontal- und Vertikalachsen-Windturbinen an.

Hinweis

Genehmigungspflicht

Wer eine große oder eine kleine Windkraftanlage installieren möchte, benötigt häufig eine Genehmigung. So ist es beispielsweise in weiten Teilen Deutschlands der Fall, wenn die Gesamthöhe 10 Meter übersteigt. In Berlin, Bremen und Niedersachsen benötigen auch kleinere Windkraftanlagen eine Genehmigung vom Bauamt. Informationen über die regionalen Gesetzmäßigkeiten gibt die jeweilige Landesbauordnung.

Der wirtschaftliche Betrieb einer Kleinwindkraftanlage erfordert dauerhaft höhere Windstärken von mindestens Stärke 3 bis 5, was einer Geschwindigkeit von 3,4 bis 10,7 Metern pro Sekunde entspricht.

Praxis-Tipp

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