Über die Grenzen klassischer Geothermie hinaus: Effiziente Systeme für Großprojekte.
Großvolumige, gemischt genutzte Gebäude gelten als Vorzeigeobjekte der Energiewende. Fossilfrei, CO₂-neutral, mit Photovoltaik am Dach und Erdsonden im Boden – das klingt nach einem klaren Konzept. In der Praxis zeigt sich jedoch zunehmend: Standardlösungen stoßen bei komplexen Lastprofilen schnell an physikalische und wirtschaftliche Grenzen.
Genau das offenbarte sich bei einem aktuellen Mixed-Use-Projekt in Wien mit über 33.000 m² Nutzfläche und einer thermischen Gesamtleistung von mehr als 1 MW. Ursprünglich war eine klassische Kombination aus Erdsondenfeld und Wärmepumpen vorgesehen, ergänzt durch eine großflächige Photovoltaikanlage. Fossile Energieträger waren ausgeschlossen, Fernwärme stand nicht zur Verfügung, Rückkühler am Dach waren aus Platz- und Fördergründen keine Option.
Was auf dem Papier funktionierte, geriet unter realen Bedingungen ins Wanken.
Wenn das Lastprofil die Planung überholt
Im Verlauf der Projektentwicklung veränderten sich die Nutzungsparameter erheblich. Höhere Lüftungsraten, steigende interne Lasten und differenzierte Anforderungen einzelner Mieter führten zu einem deutlich erhöhten Energiebedarf – insbesondere im Bereich Kühlung und Lufttechnik.
Simulationen zeigten: Das verfügbare Erdsondenfeld war langfristig unterdimensioniert. Eine überwiegende Entladung im Heizfall hätte zu einer thermischen Degeneration des Erdreichs geführt, sinkende Quellentemperaturen wären die Folge gewesen – mit entsprechend reduzierten Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpen. Die typische Reaktion in solchen Fällen ist bekannt: mehr Sonden oder zusätzliche Rückkühler. Doch beides war hier keine realistische Option.
An diesem Punkt wurde die APESS GmbH in die Planung eingebunden.
Der Perspektivenwechsel: Das Erdreich ist kein unendlicher Energiespeicher
Der entscheidende Paradigmenwechsel bestand darin, das Erdsondenfeld nicht ausschließlich als Wärmequelle zu betrachten, sondern als saisonale Energiespeicher mit aktivem Management.
Anstatt dem Boden ganzjährig Energie zu entziehen, wurde ein bilanzorientiertes Be- und Entladekonzept entwickelt. Überschüssige Wärme aus Kühlprozessen, aus der Fortluft der Lüftungsanlagen sowie aus internen Abwärmeströmen wird gezielt in das Erdreich zurückgeführt. Das Sondenfeld wird damit im Sommer regeneriert und thermisch stabilisiert.
Das Ergebnis: kein statisches Geothermiesystem, sondern ein dynamisch geführter saisonaler Speicher mit kontrollierter Temperaturführung. Simulationen bildeten dabei die Grundlage für die Dimensionierung und die Optimierung der Sondenanzahl – mit signifikanten Auswirkungen auf die Investitionskosten.
Multivalente Wärmepumpenarchitektur
Technisch umgesetzt wurde das Konzept mit Großwärmepumpen, die über zwei Verdampfer und zwei Kondensatoren verfügen und damit mehrere Energiequellen parallel einbinden können. Diese Architektur erlaubt es, unterschiedliche Temperaturniveaus gleichzeitig zu bedienen und interne Energieverschiebungen zu realisieren – also dort Wärme bereitzustellen, wo sie benötigt wird, während an anderer Stelle Kühlung erfolgt.
Die Abgabe erfolgt über Niedertemperatursysteme, unter anderem Beton-kernaktivierung. Dadurch bleiben die erforderlichen Vorlauftemperaturen niedrig, was sich unmittelbar positiv auf die Leistungszahlen auswirkt.
Mit einer thermischen Gesamtleistung von über 1 MW arbeitet die Anlage vollständig ohne Gas, Öl oder Fernwärme – bei gleichzeitig hoher Jahres-arbeitszahl.
Schema der Energiezentrale: nachhaltig und wirtschaftlich
Der eigentliche Innovationskern: die Regelung
So anspruchsvoll die Hardware ist, der entscheidende Mehrwert liegt in der übergeordneten Systemregelung. Statt Einzelkomponenten isoliert zu optimieren, wird das Gesamtsystem bilanziell geführt. Außentemperaturen, Sondentemperaturen, Lüftungszustände, interne Lasten und Photovoltaikerträge werden kontinuierlich erfasst und in einer zentralen Steuerungslogik verarbeitet.
Das Ziel ist nicht maximale Effizienz in einem Betriebspunkt, sondern eine ganzjährige Optimierung über das gesamte Temperaturspektrum hinweg.
Damit verschiebt sich der Fokus von der reinen Geräteperformance zur Systemintelligenz.
Ein Modell für die nächste Generation urbaner Energiezentralen?
Das Projekt zeigt exemplarisch, dass monovalente Geothermiekonzepte bei komplexen Gebäudestrukturen schnell an systemische Grenzen stoßen können. Entscheidend ist nicht allein die Wahl erneuerbarer Energiequellen, sondern deren intelligente Kopplung, bilanzielle Führung und regelungstechnische Integration.
Die Zukunft großer, fossilfreier Gebäude liegt weniger in immer größeren Sondenfeldern oder leistungsstärkeren Einzelmaschinen – sondern in integrierten, simulationsgestützten Gesamtsystemen, wie sie im Portfolio der APESS GmbH seit vielen Jahren erfolgreich geführt werden.
