Bei der Nutzung von Erdwärme, auch oberflächennahe Geothermie, zapft man die im Erdreich gespeicherte Wärme an und bedient sich so des natürlichen Temperaturniveaus im Untergrund. Dieses liegt abhängig von den klimatischen und geologischen Verhältnissen in Mitteleuropa bei etwa 10°C. Der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Vorlauftemperatur der Heizung ist damit auch im Winter gering, was einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe erlaubt. Dafür stehen zwei verschiedene Wärmequellenanlagen zur Verfügung: vertikale Erdwärmesonden oder horizontale Erdwärmekollektoren. Beide Anlagen zählen zu den sogenannten geschlossenen Systemen.
Als Geothermie – oder Erdwärme bezeichnet man die unterhalb der Erdoberfläche vorhandene Wärmeenergie. Diese Energie stammt aus unterschiedlichen Quellen: Der flüssige Kern unseres Planeten ist etwa 6000 °C heiß, diese Energie ist ein Relikt aus der Entstehungsphase der Erde und stammt letztlich aus den unvorstellbaren Energiemengen, die bei der Entstehung unseres Sonnensystems gewirkt haben. Der natürliche radioaktive Zerfall von langlebigen radioaktiven Elementen im Erdmantel produziert ebenfalls Wärme in nach menschlichem Ermessen unerschöpflichen Mengen.
Durch Wärmeleitung, aber auch durch zirkulierende Gase und Flüssigkeiten wird diese Wärme an die Oberfläche transportiert. Per Saldo strahlt die Erde Tag für Tag etwa das 2,5-fache des weltweiten Energiebedarfs der Menschen ungenutzt in den Weltraum ab. Hinzu kommt die Energie der Sonneneinstrahlung mit 165 W/m2, was weltweit etwa dem 5000-fachen des menschlichen Bedarfs entspricht. Ein Teil dieser Sonnenenergie trägt direkt oder indirekt durch versickerndes Oberflächenwasser ebenfalls zur Erwärmung der oberflächennahen Schichten bei: Bis zu einer Tiefe von ca. 15 m schwanken die Temperaturen in unseren Breiten je nach der Jahreszeit, unterhalb von 15 m herrschen unabhängig von der Jahreszeit konstante Temperaturen, die mit zunehmender Tiefe um ca. 3 °C je 100 m steigen.

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