Von verkorstet zu sauber: Den Verfall geothermischer Anlagen in der Schweiz umkehren

Einleitung: Die Wasserqualität beeinträchtigt die Effizienz geothermischer Anlagen

Weltweit bieten geothermische Wärmepumpen eine nachhaltige Alternative zur herkömmlichen Heizung mit fossilen Brennstoffen. Doch in rund 30 % der Schweizer Regionen verursacht hartes Wasser in Verbindung mit ungünstigen Mineralstoffverhältnissen ein hartnäckiges Problem: Geothermieanlagen verlieren durch Kalkablagerungen, Korrosion und Bakterienbefall nach und nach an Effizienz. Ohne Gegenmaßnahmen führen diese Umstände zu kostspieligen Wartungszyklen und Betriebsunterbrechungen, die die Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien untergraben. Die RELL AG, ein Betrieb in der Gemeinde Susten, stand genau vor dieser Herausforderung – und setzte eine Lösung um, die es wert ist, dokumentiert zu werden.

Die Herausforderung: Drei Wärmetauscher in Gefahr

Die Anlage der RELL AG betreibt drei Plattenwärmetauscher für ihr Geothermiesystem. Vor der Installation von AQUA4D waren diese Wärmetauscher zunehmenden Betriebsbelastungen ausgesetzt, die hauptsächlich auf zwei Ursachen zurückzuführen waren: Kalkablagerungen und bakterielle Besiedlung.

Dem Installationsbericht zufolge wurde das System entwickelt, um zwei spezifische Gefahren abzuwehren. Erstens die Ansammlung von Schlamm und Ablagerungen im Rohrleitungsnetz, in der Pumpe und in den Wärmetauschern, die sich im Laufe der Zeit ansammeln und den Durchfluss behindern. Zweitens die Vermehrung von Eisenbakterien, insbesondere Gallionella und Leptothrix, die im Grundwasser gedeihen und die Oxidation von gelöstem Eisen verursachen, was zur Bildung von Biofilmen führt.

Die Fotos der Kontrollrohre verdeutlichen das Ausmaß dieser Herausforderung: Das Rohrleitungsnetz wies zum Zeitpunkt der Installation starke Verschmutzungen auf, wobei die Innenflächen sichtbar mit starken Mineral- und Bakterienablagerungen bedeckt waren:

Querschnitt eines „Überwachungsrohrs“, das von AQUA4D verwendet wird, um Einblicke zu gewinnen, ohne die gesamte Rohrleitung entfernen zu müssen

Die Lösung: Physikalische Wasseraufbereitung an der Quelle

Die physikalische Wasseraufbereitungsanlage AQUA4D® wurde an der Entnahmestelle installiert, in der Nähe der Pumpe und stromaufwärts der drei Plattenwärmetauscher. Laut Installationsbericht dient dies dazu, Kalkablagerungen, Korrosion und Bakterienwachstum im gesamten System zu verhindern.

Im Gegensatz zu chemischen Zusätzen oder mechanischer Filtration wirkt AQUA4D durch eine physikalische Veränderung der Wasserstruktur. Das System verändert die chemische Zusammensetzung des Wassers nicht und erfordert keine fortlaufende Zugabe von Chemikalien – ein entscheidender Vorteil bei geothermischen Anwendungen, bei denen eine Grundwasserrückführung erforderlich ist und eine chemische Verunreinigung vermieden werden muss.

Über die Sichtprüfung hinaus wird die Effizienz kontinuierlich überwacht, indem die Durchflussmengen und der Wasserdruck vor und hinter den drei Plattenwärmetauschern erfasst werden. Dieser zweigleisige Ansatz – die Sichtprüfung der Kontrollrohre in Kombination mit der Durchfluss- und Drucküberwachung – liefert ein umfassendes Bild der Systemleistung über den neunmonatigen Berichtszeitraum hinweg.

Ergebnisse: Über einen Zeitraum von neun Monaten dokumentierte visuelle Veränderung

Die Inspektionen der Kontrollrohre liefern einen visuellen Nachweis für die Wirksamkeit des Systems. Im Dezember (zwei Monate später) zeigten erste Inspektionen, dass die Ablagerungen begannen, weicher zu werden und sich aufzulösen. Im März, fünf Monate nach Inbetriebnahme, war die Veränderung messbar: Die Durchflussraten hatten sich spürbar verbessert, und das ursprüngliche Rohrmaterial – zuvor unter den Ablagerungen verborgen – wurde wieder sichtbar. Im darauffolgenden Oktober, ein Jahr nach der Installation, dokumentierte die Inspektion der Kontrollrohre die Umkehrung: Stark korrodierte Oberflächen waren durch saubere Rohrwände ersetzt worden, an denen nur noch geringfügige Ablagerungsrückstände verblieben. Am bedeutendsten war, dass sich auf den Rohroberflächen eine schützende Passivierungsschicht gebildet hatte, die das Entstehen neuer Korrosion verhinderte. Die Fotos des Berichts dokumentieren diesen Verlauf von verschmutzt zu sauber und belegen damit nicht nur eine Symptombekämpfung, sondern eine tatsächliche Wiederherstellung des Systems.

Markus Schwery, der das Projekt leitete, bemerkt: „Betrachtet man den Zustand der Rohrleitungen zum Zeitpunkt der Installation, so kann man sagen, dass dies ein sehr gutes Ergebnis ist. Nicht nur wurden die massiven Ablagerungen aufgelöst, sondern auch neue Schlammablagerungen verhindert. Darüber hinaus wird durch das regelmäßige Ausspülen von Schlamm aus den Rohrleitungen die Durchflussrate kontinuierlich erhöht und neue Ablagerungen sowohl in den Rohrleitungen als auch in den Plattenwärmetauschern verhindert. Die Grafik zeigt, dass die Durchflussmenge innerhalb kurzer Zeit um 40 % gesteigert werden konnte.“

Links: bei der Installation, Oktober 2024. Rechts: Begutachtung im Oktober 2025

„Wir haben heute eine weitere Messung durchgeführt. Das System hat positive Fortschritte gezeigt. Die Durchflussmenge hat sich um etwa 40 Prozent erhöht.“
– Manuel Schnyder, RELL AG, 6 Monate nach der Installation

Ergebnisse: Über einen Zeitraum von neun Monaten dokumentierte visuelle Veränderung

Die Inspektionen der Kontrollrohre liefern einen visuellen Nachweis für die Wirksamkeit des Systems. Im Dezember (zwei Monate später) zeigten erste Inspektionen, dass die Ablagerungen begannen, weicher zu werden und sich aufzulösen. Im März, fünf Monate nach Inbetriebnahme, war die Veränderung messbar: Die Durchflussraten hatten sich spürbar verbessert, und das ursprüngliche Rohrmaterial – zuvor unter den Ablagerungen verborgen – wurde wieder sichtbar. Im darauffolgenden Oktober, ein Jahr nach der Installation, dokumentierte die Inspektion der Kontrollrohre die Umkehrung: Stark korrodierte Oberflächen waren durch saubere Rohrwände ersetzt worden, an denen nur noch geringfügige Ablagerungsrückstände verblieben. Am bedeutendsten war, dass sich auf den Rohroberflächen eine schützende Passivierungsschicht gebildet hatte, die das Entstehen neuer Korrosion verhinderte. Die Fotos des Berichts dokumentieren diesen Verlauf von verschmutzt zu sauber und belegen damit nicht nur eine Symptombekämpfung, sondern eine tatsächliche Wiederherstellung des Systems.

Markus Schwery, der das Projekt leitete, bemerkt: „Betrachtet man den Zustand der Rohrleitungen zum Zeitpunkt der Installation, so kann man sagen, dass dies ein sehr gutes Ergebnis ist. Nicht nur wurden die massiven Ablagerungen aufgelöst, sondern auch neue Schlammablagerungen verhindert. Darüber hinaus wird durch das regelmäßige Ausspülen von Schlamm aus den Rohrleitungen die Durchflussrate kontinuierlich erhöht und neue Ablagerungen sowohl in den Rohrleitungen als auch in den Plattenwärmetauschern verhindert. Die Grafik zeigt, dass die Durchflussmenge innerhalb kurzer Zeit um 40 % gesteigert werden konnte.“

Der größere Zusammenhang: Herausforderungen und Erfolgsgeschichten im Bereich der Geothermie

Die RELL AG ist nicht das einzige Unternehmen, das mit Herausforderungen hinsichtlich der geothermischen Effizienz konfrontiert ist. Im Installationsbericht wird darauf hingewiesen, dass hartes Wasser und ungünstige mineralische Bedingungen in bis zu einem Drittel der Schweiz eine zuverlässige Nutzung oberflächennaher geothermischer Energie verhindern. Drei viel beachtete geothermische Anlagen liefern relevante Hintergrundinformationen zu den Erfahrungen der RELL AG.

1. FANUC (Industrieanlage):

Bei FANUC Schweiz, einem Produktionsstandort, der eine Grundwasser-Wärmepumpe betreibt, kam es immer wieder zu einer Besiedlung durch Eisenbakterien. Verschiedene Reinigungsmethoden – chemische Behandlung, Hochdruckwasserstrahlen und mechanische Reinigung – erwiesen sich nur als vorübergehend wirksam. Die Anlage musste mehrmals pro Jahr komplett zerlegt und gereinigt werden. Nach dem Einbau von AQUA4D-Aufbereitungsanlagen in die Grundwasserversorgungsleitung änderte sich die Situation dramatisch. Innerhalb von 18 Betriebsmonaten waren keine weiteren Wartungseinsätze mehr erforderlich, und als die Wärmetauscher schließlich erneut inspiziert wurden, waren sie sauberer als bei ihrer Erstinstallation – die Oberflächen glänzten. Die Anlage läuft nun 365 Tage im Jahr ohne Probleme.

2. Brigerbad (Wohnheim)

In Brigerbad kam es in einem neuen Wohngebäude im Wallis, das mit einer geothermischen Heiz- und Kühlanlage ausgestattet war, kurz nach der Installation zu Verstopfungen durch Eisenbakterien, was den vorübergehenden Einsatz eines energieintensiven Elektroboilers erforderlich machte. Nach der Installation von AQUA4D im Januar 2022 zeigten die Daten über einen Zeitraum von drei Monaten stabile Vorlauftemperaturen von 47 Grad, was auf eine wiederhergestellte Systemstabilität hindeutet.

3. KUSPO/Lenk (kommunale Sportanlage)

Als kommunale Sportanlage, die ständig genutzt wird und ganzjährig konstante Temperaturen erfordert, musste das Kurs- und Sportzentrum (KUSPO) in Lenk alle 4 bis 6 Wochen eine obligatorische Reinigung des Wärmetauschers durchführen lassen, deren Kosten sich pro Reinigungszyklus auf 4.000 CHF beliefen und zu Betriebsunterbrechungen führten. Nach der Installation von AQUA4D wurde der Reinigungsschwellenwert nicht mehr erreicht. Seit der Installation musste der Wärmetauscher nie wieder gereinigt werden – was vom beratenden Ingenieur als voller Erfolg bezeichnet wurde und sich in bemerkenswert kurzer Zeit amortisiert hat.

4. Aeschbach Chocolatier (Produktionsstätte in der Schweiz)

Bei den Plattenwärmetauschern dieses Schokoladenherstellers wurde eine starke Ablagerung von „rötlichem Schlamm“ festgestellt, der durch Eisenbakterien verursacht wurde und eine regelmäßige (und kostspielige) professionelle Reinigung erforderte. Bereits wenige Monate nach der Installation von AQUA4D zeigten sich deutliche Ergebnisse: Die Techniker stellten deutlich geringere Schlammablagerungen, eine geringere Verfärbung und einen Wärmetauscher fest, der so wenig Verschmutzungen aufwies, dass er geschlossen bleiben konnte. Wartungsunternehmen, die an Hochdruckreinigungen gewöhnt waren, bemerkten den Unterschied sofort. Aeschbach schätzt, dass sich die Investition in weniger als zwei Jahren amortisiert, wenn sich die Reinigungshäufigkeit lediglich halbiert, und bei den derzeitigen Leistungswerten möglicherweise sogar innerhalb eines Jahres.

Fazit: Eine vielversprechendere Zukunft für die Geothermie

Diese Anlagen in der ganzen Schweiz zeigen, dass Kalkablagerungen und bakterielle Besiedlung keine unlösbaren oder kostspieligen Probleme mehr sind. Durch die physikalische Aufbereitung des Wassers an der Quelle – ohne Chemikalien, Zusatzstoffe oder aufwendige Wartungsmaßnahmen – können geothermische Anlagen den Verschleißzyklus vermeiden, der normalerweise Reinigungszyklen und Betriebsunterbrechungen erforderlich macht.

Für die Schweiz, wo etwa 30 % der Regionen mit Hartwasserbedingungen zu kämpfen haben, die für den geothermischen Betrieb ungeeignet sind, bietet dieser Ansatz einen Weg zu einer breiteren Einführung nachhaltiger Wärmepumpentechnologie. Es gibt mittlerweile zahlreiche praktische Belege dafür, dass eine Wasseraufbereitung am Einlass des geothermischen Systems den Wirkungsgrad über Jahre hinweg wiederherstellen und aufrechterhalten kann, wodurch eine verborgene technische Einschränkung zu einem gelösten Problem wird.

Interview mit der Pärli AG, dem Installateur des AQUA4D-Systems bei FANUC in der Schweiz