Erdwärmepumpe

Heizen mit Erdwärme hat nicht nur zahlreiche Vorteile, sondern schont die Umwelt und ist gut fürs Klima. Warme Bodenschichten unter dem Haus eignen sich perfekt als Wärmepumpe. Sole-Wasser-Wärmepumpen oder auch einfach als Erdwärmepumpen bezeichnet, verwenden für das Beheizen und der Warmwasserbereitung einer Immobilie die vorhandene Wärme aus der Erde.

Die Funktionsweise lässt sich ganz einfach erklären. Wie alle Wärmepumpenheizung funktionieren sie nach dem Prinzip eines Kühlschrankes, allerdings genau anders herum. Das System nimmt aus der Erde die vorhandene Wärmeenergie auf, verdichtet diese und fördert sie dahin, wo sie benötigt wird. Zur Erschließung der Wärme aus der Erde gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen können Erdkollektoren nahe der Erdoberfläche, zum anderen Erdwärmesonden tiefer im Erdbereich eingesetzt werden.

Funktionsweise einer Erdwärmepumpe

Eine Erdwärmepumpe ist ein aus den folgenden drei Kreisläufen bestehendes System:

• Sole-Kreislauf: Gewinnung von Wärme aus dem Boden
• Kältemittelkreislauf: Eigentliche Wärmepumpe
• Heizkreis: Wärmeverteilung in die Wohnräume

Im ersten Kreislauf wird die thermische Energie aus dem Boden zur Wärmepumpe transportiert. Durch die gespeicherte Sonneneinstrahlung entsteht Erdwärme bis in eine Tiefe von ca. 15 Metern. Durch aufsteigende Wärme aus dem Erdinneren und das im Boden gespeicherte Grundwasser erwärmt sich dieser in tieferen Schichten.

Dadurch liegen die Temperaturen nur wenige Meter unter der Erdoberfläche schon konstant bei mehr als zehn Grad. Selbst Sommer und Winter haben hierauf nur einen minimalen Einfluss. Dieses Energiereservoir lässt sich durch tiefe Sondenbohrungen oder flächige Kollektoren erschließen. Die Wärme des Bodens wird durch einen zirkulierenden Wärmeträger (Sole) aufgenommen, zum Wärmetauscher transportiert und hier an den zweiten Kreislauf abgegeben.

Im sogenannten Wärmepumpenkreislauf wird das Temperaturniveau erhöht. Hierfür wird ein Aufbau mit Verdampfer, Kompressor und Kondensator verwendete. Ein Wärmetauscher überträgt die höhere Temperatur letztlich auf den Heizkreislauf. Dieser versorgt die Wohnräume über die Heizflächen und kann ebenfalls ein Warmwasser-System versorgen.

Bei privaten Wohngebäuden werden Sondenbohrungen bis zu einer Tiefe von 100 Metern durchgeführt. Hier beträgt die Bodentemperatur im Durchschnitt 15 Grad. Genügt die Ausbeute für den bestehenden Energiebedarf nicht, werden mehrere Bohrungen erforderlich. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Erdwärmepumpe mit Erdkollektoren zu betreiben. Hier sind keine Bohrungen erforderlich, da diese in einer Tiefe von 1,5 Metern auf dem Grundstück verlegt werden.

Planung, Umsetzung und Bedingungen für eine Erdwärmepumpe

Das Betreiben einer Wärmepumpenheizung mit Erdwärme bringt viele Vorteile mit sich. Es müssen jedoch vier Bedingungen erfüllt sein, damit sich dieses System auch tatsächlich bezahlbar macht. Einerseits betrifft die die Energieeffizienz der Immobilie und des Heizsystems, andererseits die vorliegenden Gegebenheiten des Standortes.

Nur wenn das Gebäude eine ausreichende energieeffizient aufweist und gut gedämmt ist, erreicht die Wärmepumpe ihre höchste Wirkkraft mit Jahresarbeitszahlen von vier und mehr.

Die Vorlauftemperaturen spielen bei der Effizienz ebenfalls eine wichtige Rolle. Diese sollten nicht über 50 °C liegen. Die Ursache hierfür ist, dass der Energieverbrauch der Wärmepumpe umso niedriger ist, je geringer der Unterschied zwischen Bodentemperatur und Vorlauftemperatur ist. Die höchstmögliche Wirkkraft wird mit einer effektiven Verteilung der Wärme über Flächen-, Fußbodenheizungen oder hochwertigen, großflächigen Heizkörpern erreicht.

Nicht jeder Standort ist geologisch für die Nutzung der Erwärme geeignet. Der Erdwärmeertrag pro Meter wird durch die Beschaffenheit des Bodens bestimmt. So liefern sandige, lehmige und feuchte Böden deutlich mehr Erdwärme als poröses, trockenes Gestein. Es empfiehlt sich, die Bodenbeschaffenheit des Standortes durch einen Fachmann beurteilen zu lassen.

Letztlich muss sich das Grundstück noch eignen, um Bohrungen zu machen oder Kollektorgräben anzulegen. Umfangreiche Erdarbeiten mit schwerem Gerät können nicht auf jedem Grundstück durchgeführt werden.

Vor- und Nachteile des Heizens mit Erdwärme

Eine Erdwärmepumpe hat überzeugende Vorteile. Damit werden das Heizsystem nachhaltig aufgestellt und dauerhaft die Heizkosten gesenkt. Allerdings müssen einige Kriterien genauestens bedacht werden, damit keine Nachteile entstehen. Hier die Vorteile auf einen Blick:

• hohe Effektivität mit einer Jahresarbeitszahl von 4 und mehr
• sehr gute CO2-Bilanz, diese kann durch den Einsatz von Ökostrom sogar bis hin zur CO2-Neutralität verbessert werden
• preiswerte Wärmepumpentarife sorgen für günstige Heizkosten und einen niedrigen Stromverbrauch
• leistungsfähige und zuverlässige Warmwassererzeugung
• an vielen Standorten dank Kollektoren oder Sonde einsetzbar
• langlebig, robust und wartungsarm
• platzsparend und geräuscharm, nur ein Gerät ist notwendig
• gute Förderungsmöglichkeiten

Trotz der vielen Vorteile, sollte die Anschaffung genau durchdacht werden. Zu Beginn fallen hohe Investitionskosten an. Die Erschließung stellt einen hohen Aufwand dar. In Altbauten ist eine besondere Prüfung erforderlich. Nur durch eine genaue Planung können die zahlreichen Vorteile voll ausgeschöpft werden. In eng bebauten Gebieten ist die Umsetzung einer Erdwärmepumpe nicht immer umsetzbar. Flächenkollektoren dürfen nicht durch Pflanzen, Bauarbeiten oder ähnliches beschädigt werden. Dadurch werden die Verwendungsmöglichkeiten eines Grundstückes eingeschränkt. Des Weiteren muss bedacht werden, dass für Bohrarbeiten eine Genehmigung einzuholen ist.

Erdwärmepumpe und Umwelt

Werden konventionelle Brennstoffe eingespart, profitieren Klima und Umwelt. Erdwärmepumpen können effektiv dabei helfen, CO2 zu verringern. Sie sind wesentlich klimafreundlicher als Öl- oder Gasheizungen mit Brenntechnik. Der ökologische Wert wird durch den Einsatz von Ökostrom oder die Kombination mit einer PV-Anlage noch um ein vielfaches erhöht. Bei Korrekter Umsetzungen erleiden Boden und Erdreich keinen Schaden. Wird jedoch aufgrund falscher Planung zu viel Energie pro Meter aus dem Boden entnommen, kann sich im Laufe der Zeit das Erdreich abkühlen. Dies kommt allerdings nur in absoluten Ausnahmefällen vor.

Kosten der Heizalterative

Die Kosten für eine Erdwärmepumpe fallen höher aus, als beispielsweise bei einer neuen Gasheizung. Die Ursache hierfür sind die aufwendigen Erschließungsarbeiten der Wärmequelle im Boden. Die Anschaffungskosten und die Kosten für die Installation bewegen sich im Rahmen zwischen 12.000 Euro bis 15.000 Euro. Den größten Teil machen mit bis zu 10.000 Euro die Kosten für die Erschließung, Sondenbohrungen oder Kollektorverlegung aus. So betragen die Gesamtkosten für die Einrichtung des Systems etwa 20.000 Euro bis 25.000 Euro. An Betriebskosten sind je nach Wärmepumpen-Tarif pro Jahr etwa 625 Euro zuzüglich 150 Euro Wartungskosten einzukalkulieren.

Förderungsmöglichkeiten und Zuschüsse für Erdwärmepumpen

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) fördern Erdwärmepumpen. Das Programm „Bundesförderung effizienter Gebäude“ BEG fasst diese beiden Förderungsmöglichkeiten zusammen. Bei Modernisierungsprojekten beträgt der Fördersatz beispielsweise für den Umstieg auf Erdwärme 35 Prozent.

Zu den förderungsfähigen Kosten zählen alle Aufwendungen, die mit der Anschaffung einer Erdwärmepumpe in Zusammenhang stehen. Dies sind die Kosten von der Sondenbohrung über die Erneuerungen der Heizkörper auf eine Fußboden- oder Flächenheizung bis hin zur Einrichtung des Heizraumes. Durch den zusätzlichen Austauschbonus für Ölheizungen kann der Fördersatz sogar bis auf 45 Prozent steigen.

Der feste Fördersatz in Prozent hat einen entscheidenden Vorteil. Dadurch fällt die Förderung umso höher aus, je kostenintensiver das Heizsystem ausfällt. Hauseigentümer, die sich anstelle eines sehr günstigen Heizsystems für eine hochwertige Erdwärmepumpe entscheiden profitieren dadurch also besonders.

Vor der Umsetzung eines Wärmepumpen-Projektes sollte sich ausgiebig über die Förderungsmöglichkeiten informiert werden. Einzelne Maßnahmen, wie der Austausch der Heizung werden zum Beispiel nur in Altbauten gefördert. Für die Installation von Wärmepumpen in Neubauten ist ein Zuschuss nur über das KfW-Programm „Energieeffizient Bauen“ möglich.

Die wichtigsten Fakten zur Erdwärmepumpe auf einen Blick

• Je tiefer die Sondenbohrung, desto höher die Temperatur. In diesen geografischen Gefilden steigt die Temperatur in der Erde etwa um 3 Grad pro 100 Metern Tiefe.
• Der flüssige Kern der Erde ist Schätzungen zufolge 6.000 °C heiß.
• Im russischen Kola musste die bislang tiefste Bohrung der Welt wegen zu großer Hitze im Untergrund bei 12.262 Metern abgebrochen werden.
• In Deutschland wurden bereits in den vergangenen Jahren immer mehr Erdwärmepumpen installiert. Aufgrund der Energiekrise müssen viele Haushalte umdenken. Der Trend wird sich also auch in den kommenden Jahren fortsetzen.
• Die durchschnittliche Jahresarbeitszahl von Erdwärmeheizungen von 3,5 bis 4,5 ist sehr effizient.
• die Erdwärmepumpen sind wartungsarm
• für den Betrieb der Anlage wird kein Gas oder Öl benotigt
• für die Installation einer Erdwärmepumpe sind Zuschüsse von bis zu 40 % möglich