Alles über Grundwasser- Nutzung

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20.01.2016 | 1 Alles über GrundwasserNutzung Grundwasser-Nutzungen gehören zur untiefen Geothermie. Dabei wird die Wärme des Grundwassers genutzt. Grundwasser kann in Lockergesteinen oder im Fels bis in eine Tiefe von rund 500 Meter vorkommen. Auch Quellen können zur Wärmegewin­ nung genutzt werden. Nutzen: Heizen und kühlen für grössere Gebäude Mit Grundwasseranlagen kann geheizt und gekühlt werden. Grundwasseranlagen werden insbesondere für grössere Wohn- oder Bürokomplexe aber auch Gewerbebauten (z.B. auch Kühlung) genutzt. Je nach Anlagengrösse können mehrere Gebäude oder Quartiere über ein Wärmenetz versorgt werden. Auch in der Landwirtschaft ist ein Einsatz möglich. Grundwasseranlagen werden hingegen nur untergeordnet für Einfamilienhäuser genutzt, da solche Kleinanlagen nur in wenigen Kantonen erlaubt sind. Verbreitung und Potenzial: Überall in der Schweiz Grundwasseranlagen sind überall in der Schweiz zu finden. Die Verbreitung variiert aufgrund unterschiedlicher Bewilligungskriterien in den Kantonen. Verhältnismässig viele Anlagen gibt es etwa im Kanton Bern. Etwa 14 Prozent aller Wärmepumpen­ anlagen, die Geothermie nutzen, beziehen die Wärme aus dem Grundwasser (Jahr 2014). Das Potenzial von Grundwasser fürs Heizen und Kühlen ist sehr gross. Jedoch ist es an Gebiete mit geeigneten Grundwasservorkommen gebunden. Zudem ist die Nutzung eingeschränkt, wenn ein Grundwasservorkommen für die Trinkwasserver­ sorgung geschützt ist. Auch die Beschaffenheit des Grundwassers kann die Nutzung einschränken. Bei sauerstoffarmem Wasser mit hohen Eisen- und/ oder Mangangehalten könnte die Anlage verstopfen, bei aggressivem Wasser rosten. In manchen Gebieten ist es verboten, zum Kühlen Wärme ins Grundwasser abzugeben. Grund: Die für das Trinkwasser ideale Temperatur von 8–12 °C soll nicht überschritten werden (Bakte­rienwachs­ tum). Funktionsprinzip: Offener Kreislauf Über eine Bohrung wird das Grundwasser erschlossen und mit einer Unterwasserpumpe zur Wärme­ pumpe gefördert. Nach der Nutzung gelangt das abgekühlte Wasser über einen Versickerungs­ schacht oder Schluckbrunnen wieder ins Grund­ wasser. Die Entnahme- und Rückgabestelle müssen – damit das zurückgegebene warme respek­ tive kalte Wasser nicht unmittelbar wieder durch Alles über Grundwasser-Nutzung | 2 die Entnahmebohrung hochgepumpt wird – in Grund­wasserfliessrichtung und in ausreichendem Abstand zueinander liegen. Grundwasser-Wärme­ pumpenanlagen können das ganze Jahr über konstant hohe Wärmequellentemperaturen von rund 8 – 10 °C nutzen. Ökologie: Nahezu CO2 frei Die Nutzung von Grundwasser ist äusserst ökologisch: Grundwasser mit seiner ganzjährig konstanten Temperatur stellt eine ideale Wärmequelle dar. Wird Wasser in der Wärmepumpe um ein Grad Celsius abgekühlt, wird sehr viel mehr Wärme ans Heizsystem abgegeben als wenn Luft oder trockenes Gestein um ein Grad abgekühlt wird. Jeder kennt dies von Seen. Im Frühling erwärmen sich diese wesentlich langsamer als Luft und Boden. Im Herbst hingegen sind sie noch angenehm warm. Mit einer Wärmepumpe lässt sich viel CO2 einsparen. Die Einsparung hängt von der Qualität («Leis­ tungs­zahl») der Wärmepumpe und der Stromher­ kunft ab. Die Grundwasserwärme selbst ist nahezu CO2-frei. Nur bei der Materialherstellung und beim Anlage-Bau fällt CO2 an. Wärmepumpen sparen gegenüber modernen Öl­ kes­seln bis zu 80 Prozent und gegenüber GasBrenn­kesseln bis zu 70 Prozent CO2-Emissionen. Diese Zahlen wurden für den bayrischen Strommix abgeschätzt und können in etwa auf die Schweiz übertragen werden. Beträgt beispielsweise bei einer Öl-Heizung der CO2-Ausstoss 2‘800 kg CO2Äquivalent pro Kilowattstunde, kann dieser bei einer Wärmepumpenanlage bis auf 560 reduziert werden. Im Durchschnitt spart jede einzelne Wär­ mepumpe jährlich 2 Tonnen CO2-Äquivalent ein. Förderung: Kantonal unterschiedlich Für den Bau von Grundwasseranlagen gibt es auf Bundesebene keine Unterstützung. Hingegen fördern manche Kantone und Gemeinden solche An­ lagen. Erkundigen Sie sich bei einer Energiebera­ tungs­stelle oder konsultieren Sie verschieden Webseiten: • Kantonale Energiefachstellen und Energieberatungsstellen: http://www.bfe.admin.ch/dossiers/00677/index.html?lang=de • Bundesamt für Energie: http://www.bfe.admin. ch/dienstleistungen/05822/index.html?lang=de • Energie Schweiz: http://www.energieschweiz. ch/de-ch/home.aspx Ökonomie: Wirtschaftlichkeit abhängig von Tiefe Grundwasseranlagen haben ganzjährig 8–12 °C warmes Wasser zur Verfügung. Dies ermöglicht hohe Jahresarbeitszahlen (bis 5). Dadurch sind Grundwasseranlagen ab rund 10 Kilowatt Heizleis­ tung wirtschaftlicher als Erdwärmesonden. Ist ein geeignetes oberflächennahes Grundwasservor­ kommen vorhanden, empfiehlt sich eine Nutzung. Da Bau- und Betriebskosten mit zunehmender Tiefe stark steigen, liegt die Wirtschaftlichkeits­ grenze für grosse Einzelobjekte (Mehrfamilien­ häuser etc.) bei 20 bis 50 Meter Tiefe, je nach An­ lagengrösse und Untergrundverhältnissen. Grundwassernutzungen können über Nah- oder Fernwärmenetze grössere Quartiere versorgen. In solchen Fällen sind auch grössere Tiefen ökonomisch. Der Übergang zu den mitteltiefen Grund­ wassernutzungen (hydrothermale Anlagen) ist fliessend. Der Anteil der zugeschalteten Wärme­ pumpe wird dabei immer kleiner. Planung und Installation: Fachgerecht ausführen Grundwasseranlagen sind nach der SIA-Norm 384/7 und allfälligen kantonalen Vorschriften zu planen und installieren. Zu berücksichtigen sind der Wärme- bzw. Kältebedarf und die hydrogeologischen Verhältnissen vor Ort. Allenfalls sind Sondie­ rbohrungen mit Pumpversuchen nötig. Zwischen Wasserentnahme und -rückgabe braucht es einen genügend grossen Abstand. Die Rückgabe des abgekühlten Wassers muss oberflächennah, z. B. in einer Versickerungsgalerie, erfolgen. Schluck­­­brunnen mit Rückgabe des Wassers direkt in den Grundwasserleiter können in manchen Kantonen nur in begründeten Ausnahmen bewilligt werden. Anlagen mit grösserer Leistung werden meist professionell betrieben. Deshalb ist ihre Betriebs­ sicher­heit in der Regel höher als bei Kleinanlagen für Einfamilienhäuser. Alles über Grundwasser-Nutzung | 3 Bewilligungsverfahren: Kantonal unterschiedlich Ist die Trinkwasserversorgung weder beeinträchtigt noch gefährdet, kann die Wärme des Grundwas­ sers prinzipiell genutzt werden. Die Grundwasser­ temperatur zwischen 8 und 12 °C sollte sich grossräumig nicht ändern. Zu berücksichtigen sind auch von Menschen verursachte Einflüsse (z.B. Erwär­ mung unter Städten). Kühl-Anlagen sind aufgrund des Wärmeeintrages ins Grundwasser in manchen Kantonen nur bedingt möglich. Gleich zu Beginn sollte die Bauherrschaft abklären, ob eine Anlage am gewünschten Standort gewässerschutzrechtlich zulässig ist oder nicht. Die Anfrage richtet sich an das zuständige kantonale Amt. Gewöhnlich sind das die Ämter für Umwelt oder Energie. Die Kantone geben Auskunft über jene Aspekte, die für die Beurteilung eines Projekts relevant sind. Unter Umständen sind für hydrogeologische Abklärungen Sondierbohrungen und Pumpversuche nötig. Diese müssen separat bewilligt werden. Die Bewilligung erfolgt im Rahmen des Baubewilli­ gungs­verfahrens und ist in den meisten Kantonen bei der zuständigen Gemeindebehörde einzureichen. Zudem benötigt die thermische Nutzung von Grundwasser in der Regel eine Konzession. Die meisten Kantone geben auf ihren Webseiten eine Übersicht über Zulassungskriterien und Bewilligungsverfahren. Sie stellen Merkblätter und Formulare zum Download bereit. Vorteile • Erneuerbare Energie. • Heizen und kühlen mit der gleichen Anlage. • Sehr kleiner Platzbedarf an der Oberfläche. • Konstante und auch im Winter gleichmässig hohe Temperaturen der Wärmequelle. • Hoher Wirkungsgrad. Je höher die Wärmequellentemperatur und je tiefer die Nutzungstemperatur (Heizungsseite) sind, umso besser ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage. • Einfach in der Auslegung. • Geringe jährliche Kosten über die Lebensdauer gerechnet. • Hohe Zuverlässigkeit. • Hohe Lebensdauer. • Heizen und Kühlen möglich. • Unabhängigkeit. Nachteile • Vorabklärungen sind umfangreich. • Relativ aufwändig im Bau. • Bei kleinen Einfamilienhäusern sind Investitionskosten unter Umständen ungünstig hoch. • Abhängig von nutzbarem Grundwasser. • Je nach hydrogeologischen Verhältnissen nur eingeschränkt einsetzbar.