Die weiteste Verbreitung haben
geschlossene Erdwärmetauschersysteme (sogenannte "Sonden-" oder "Kollektoranlagen"), als Sonderform die ebenfalls in geschlossenen Rohren direkt verdampfenden Systeme. Es wird an der Grenzfläche zum Erdreich und in
unmittelbarer Umgebung eine ausgeprägte Temperaturveränderung erzeugt und der Energietransport fast ausschließlich durch (konduktive) Wärmeleitung vermittelt.
U Sonde Koaxial Sonde
Offene Anlagen werden in direktem Kontakt des Wärmeträgers mit dem Erdreich betrieben, wodurch sich die effektive Wärmetauscherfläche erheblich vergrößert und nahezu verlustfrei die Temperatur des Erdreich zur Verfügung gestellt werden kann. Dazu wird über einen Förderbrunnen Grundwasser gefördert und in einen Verpressbrunnen reinjeziert. Diese Anlage sind bekannt als "Saug-Schluckbrunnen-Anlagen", auch das "Hot-Dry-Rockverfahren" beruht auf diesem Prinzip. Hier ist die Verpressung ausreichend großer Volumen allerdings nicht immer zu realisieren.
Saug - Schluckbrunnen Anlage
Eine Sonderform der Zirkulation zwischen zwei Brunnen ist die Zirkulation zwischen zwei übereinander gelegenen Filterstrecken im "Grundwasserzirkulationsbrunnen", der auch zur Dekontamination von verseuchten Untergründen eingesetzt wird. Der Druckausgleich in einem solchen System und andere konstruktive Merkmale verhindern chemische Reaktionsprozesse und Ausfällungsreaktionen.
Die Leistung eines Grundwasserzirkulationsbrunnen definiert sich im Wesentlichen aus der Grundwasserströmung und dem Kaliber der Wassser führenden Schicht. Sie erfordert ab ca. 20 kW eine numerische Simulation zur sicheren Bestimmung der langfristigen Entzugsleistung.
GEOHIL - System im Aquifer
Im Festgestein steigert die Zirkulation des Wärmeträgers in einem "offenen" Bohrloch die Leistungs-
ausbeute und kann durch Teilableitung des Wärmeträgers noch erhöht werden. Diese Bauform wurde zu Tausenden in den USA in Form der "Standing Column Wells" realisiert.
Standing Column Well
Ist der Untergrund nicht stabil genug kann der Ringraum mit Kies verfüllt werden, muss dann aber durch Shunt-Rohre mit zusätzlichen Wegsamkeiten ausgerüstet werden, um den Volumendurchsatz zu gewährleisten. Gleichzeitig wird damit eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Strömungsprofil des Ringraum erzielt und damit der Wärmeeintrag gesteigert. Diese Technologie wurde unter dem Namen "Geohil" entwickelt.
Geohil System