Je tiefer man in die Erde vordringt, desto wärmer wird es. Und mit steigender Gesteins- und Wassertemperatur («Quellentemperatur») erhöhen sich Energiegewinnung und Wirkungsgrad einer Anlage. Allerdings steigen auch die Investitionskosten, wodurch die Realisierung einer «tiefen» Erdwärmesonde nur bei grösseren Heizobjekten wirtschaftlich vertretbar ist.

Sowohl durch die Nutzung bereits bestehender - aber nicht mehr gebrauchter - Bohrlöcher zur Installation von «tiefen» Erdwärmesonden als auch aufgrund von Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Tiefbohr-Technologie können die ansonsten hohen Investitionskosten gesenkt werden.

Erdwärmesonden sind vertikale Erdreich-Wärmetauscher - meist U-Rohre -, in denen eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert. Derartige Anlagen haben sich technisch und wirtschaftlich sehr bewährt. Bis heute befinden sich in der Schweiz schon über 30.000 Erdwärmesonden in Betrieb.

«Tiefe» Erdwärmesonden dringen in Tiefen von 500 m bis 2'000 m vor, wo Temperaturen von bis zu 70 °C herrschen. Bei geschlossenen Tiefen-Erdwärmesonden zirkuliert Wasser in geschlossenen Rohrsystemen. Bei halboffenen Systemen können auch warme Tiefenwässer in den Kreislauf miteinbezogen werden. In beiden Fällen kann die erwärmte Trägerflüssigkeit an der Oberfläche entweder direkt oder mit nachgeschalteten Wärmepumpen zur Energiegewinnung für Heizung und Wassererwärmung verwendet werden.

Erdregister bestehen aus horizontalen, bis in eine maximale Tiefe von 3 m verlegten Rohrsystemen, die dem Erdreich Wärme entziehen. Die Funktionsweise ist dabei praktisch identisch mit derjenigen von Erdwärmesonden. Dieses System wird zunehmend weniger verwendet.

Thermalbäder stellen wohl die älteste Form der geothermischen Energienutzung dar. Verwendete man ursprünglich ausschliesslich heisse Quellaustritte an der Erdoberfläche, versuchte man bald mit Hilfe von Bohrungen und Brunnen sowohl die Schüttung als auch die Temperatur zu erhöhen. Heute wird mittels geothermischen Tiefbohrungen

Thermalwasser an die Oberfläche gepumpt und nach dem Prinzip der «Kaskadennutzung» unterschiedlichen Heizzwecken zugeführt

Funktionsweise einer Doubletten-Anlage: Eine Förderbohrung pumpt warmes Thermalwasser mit Hilfe einer Tauchpumpe an die Oberfläche, wo ein Wärmetauscher und eine nachgeschaltete Wärmepumpe zur Anhebung auf die gewünschte Heiztemperatur eingesetzt werden. Der Heizkreislauf beliefert in Form einer Fernwärmeleitung den Verbraucher. Das abgekühlte Wasser wird mit einer Injektionsbohrung in den Aquifer zurückgeführt
(Quelle: Erdwärme Neustadt-Glewe GmbH, Schwerin [Deutschland])