Die Nutzung oberflächennaher geothermischer Energie besitzt ein großes energetisches und - im Sinne von Klimaschutz und Schadstoffemissionen in die Atmosphäre - ökologisches Potenzial. Gleichzeitig stellen die damit verbundenen Eingriffe in den Untergrund ein potenzielles Risiko für Boden und Grundwasser dar. Im Falle erdgekoppelter Wärmepumpen, also Anlagen mit Erdwärmesonden, Erdreichkollektoren, Energiepfählen oder anderen erdberührten Bauteile, besteht ein derartiges Risiko im möglichen unkontrollierten Austritt der Wärmeträgerflüssigkeit in das Erdreich bzw. Grundwasser. Aus diesem Grunde ist aus wasserrechtlicher Sicht „ausschließlich Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit einzusetzen“ bzw. wird außerhalb von Wasserschutzgebieten der Einsatz von „Wärmträgerflüssigkeiten der WGK 1 (Glykol …) als vertretbar eingestuft“
Seitens der Anlagentechnik (Wärmepumpen) wird jedoch grundsätzlich der Einsatz frostsicherer Wärmeträgerflüssigkeiten gefordert. Ein Betrieb mit Wasser, d. h. mit Betriebstemperaturen sicher oberhalb 0 °C, ist zwar möglich, meist jedoch mit einem höheren Aufwand in Planung und Installation sowie ggf. einem höheren Risiko eines Anlagenschadens verbunden, weshalb die Zahl von Anlagen ohne Frostschutzmittel sehr gering ist. Dass diese Diskrepanz zwischen den Belangen des Grundwasserschutzes und der Anlagentechnik mitunter zu Lösungen führt, die nicht für alle Seiten befriedigend sind oder die sogar Anforderungen außer Acht lassen, dürfte hinlänglich bekannt sein.
Standard bei den Wärmeträgerflüssigkeiten sind derzeit verschiedene Gykol-Wasser-Mischungen. Es werden zwar verschiedene alternative Wärmeträgerflüssigkeiten (auf Salz- oder organischer Basis) angeboten, sie sind aber bei Wärmepumpenanlagen in Baden - Württemberg nur wenig verbreitet. Dies hat z. T. Kostengründe, resultiert aber auch aus einer Unsicherheit, inwieweit diese „unbekannteren“ Wärmeträgerflüssigkeiten in Ihren Betriebseigenschaften von üblichen Wärmeträgerflüssigkeiten abweichen bzw. welche planerischen und ausführungstechnischen Änderungen erforderlich sind. Ebenso ist ungeklärt, wie sich unterschiedliche/alternative Wärmeträgerflüssigkeiten im Falle eines Austritts aus den Sondenrohren durch die Verfüllung der Erdwärmesonden hindurch in den Untergrund und das Grundwasser hinein ausbreiteten. Das Projekt möchte zur Klärung der offenen Fragen in diesen beiden Bereichen beitragen und damit eine verbesserte Bewertungsgrundlage für den Einsatz unterschiedlicher Wärmeträgerflüssigkeiten liefern: 

1. Schaffung einer neutralen und konsistenten Vergleichbasis für die anlagentechnischen Einsatzbereiche und Konsequenzen verschiedener Wärmeträgerflüssigkeiten bei erdgekoppelten Wärmepumpenanlagen durch Analyse vorhandener Daten, vergleichende Betriebsversuche in einer Versuchsanlage sowie qualitative und quantitative Verallgemeinerung der Ergebnisse.
2. Untersuchung verschiedener Wärmeträgerfluide im Hinblick auf ihren „Durchgang“ durch Bohrlochverfüllungen und ihre Ausbreitungsfahnen im Erdreich. In Erdwärmesondenfragestellungen angepassten Labor und Technikumsversuchen werden Wärmeträgerfluide auf ihre Grundwassergefährdung hin untersucht.

Die in den Laborversuchen ermittelten Stoff- und Bodenparameter können in Transport- und Strömungsmodellierungen einfließen. Mit Hilfe der Modellierung können unterschiedliche geologische Situationen betrachtet und auf verschiedene Anwendungsszenarien angepasst werden (Abb.1).