Kleine Fläche, maximale Energie
Die senkrecht in 1,5 Meter Tiefe stehenden GeoCollect-Absorberstränge bestehen aus jeweils zehn miteinander verschweißten GeoCollect-Modulen. Ihre große Fläche deckt ein großes Erdreichvolumen ab, aus dem sie die Quellenenergie für eine Erdwärmepumpe entziehen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Erdkollektoren benötigt sie bloß ein Sechstel der Fläche.
In gemäßigten Breitengraden erfolgt die Regeneration des Erdreiches durch den jahreszeitlichen Zyklus. Im Sommerhalbjahr führt die Sonne etwa 1.000 kWh pro Quadratmeter dem Boden zu. Das GeoCollect-System ist während der Heizperiode in der Lage, etwa 20 bis 25 Prozent davon zu ernten, also zwischen 200 und 250 kWh pro Quadratmeter unversiegelter Grundstücksfläche.
Wenn der Winter kommt
Zu Beginn der Heizperiode, Mitte bis Ende September, betragen die Quellentemperaturen des Erdreichs zwischen 12 und 15° Celsius. In der Heizperiode liegen die Temperaturen bis in den Dezember hinein bei etwa 0° Celsius. Die Feuchtigkeit im Erdreich beginnt zu vereisen. Wird aus Wasser Eis, setzt dieser Prozess so viel Energie frei, die benötigt würde, die gleiche Menge Wasser um fast 80 Grad zu erwärmen.
Bis zum Ende des Winters, Ende Februar bis Mitte März, vergrößert sich die Vereisung um das GeoCollect-Modul. Dabei erreicht die Soletemperatur minus 3 bzw. minus 4° Celsius, nach einem strengen Winter auch minus 5 oder minus 6° Celsius. Der Eisaufbau am GeoCollect-Modul verstärkt die Wärmeleitfähigkeit des Erdreiches. Weitere Wärme wird aus den Erdschichten nach oben geleitet. Dieser Prozess endet im Frühling. Im März scheint die Sonne kräftiger, so dass wieder Regenerationsenergie zugeführt wird.
Durch den Verlegeabstand von mindestens 70 Zentimeter zwischen den GeoCollect-Strängen wird nach dem einsetzenden Frühlingswetter, Ende April bis Mitte Mai, so viel Energie dem Erdreich zugeführt, dass die Quellentemperaturen zur Wärmepumpe meist über 0° Celsius liegen.
Wenn der Sommer kommt
Über das Sommerhalbjahr regeneriert sich das Erdreich zu 100 Prozent. Zu Beginn der Heizperiode steht eine vollständig mit Sonnenenergie aufgeladene Quelle zur Verfügung. Bei einer nach Vorgabe ausgelegten GeoCollect-Anlage beträgt die Quellentemperatur über die gesamten Betriebsstunden der Wärmepumpe durchschnittliche 0° Celsius. Bei einem Flächenheizsystem werden Jahresarbeitszahlen zwischen 4,5 und 5 erreicht. Für die Produktion von 4,5 bis 5 kWh Wärme werden 1 kWh elektrischer Strom aufgewendet. Wird dieser Strom durch eine Photovoltaik-Anlage selbst erzeugt, kommt man so einer autarken Versorgung sehr nahe.
Besitzer von Bestandsimmobilen ohne Flächenheizung kombinieren unsere Anlage mit einer solarthermischen Quelle oder einer PV-Anlage mit thermischer Nutzung der Abwärme. Diese Erträge heben über das Jahr die Quellentemperatur um bis zu 5 Grad an. Damit arbeitet eine Erdwärmepumpe auch bei Heizungsvorlauftemperaturen von 45 bis 50 Grad absolut wirtschaftlich.