Erdwärmepumpe

Das Wichtigste in Kürze:

• Das Heizen mit Erdwärme ist umweltfreundlich, energieeffizient und deckt bei richtiger Planung ganzjährig den Bedarf an Heizenergie eines Gebäudes.
• Wie effizient eine Erdwärmepumpe arbeitet, hängt vom energetischen Zustand des Hauses, aber auch von der Art und Größe der Wärmepumpe sowie von der Bodenbeschaffenheit ab. 
• Erdwärmepumpen sind in der Anschaffung meist teurer als konventionelle Gas- und Ölheizungen. Dafür heizen sie energieeffizienter und sind emissionsarm. 

Was ist eine Erdwärme?

Erdwärme, auch Geothermie genannt, ist die im Erdinneren gespeicherte Wärme. Für das Beheizen und die Warmwasserbereitung von Wohngebäuden wird die sogenante oberflächennahe Erdwärme genutzt: Schon wenige Meter unter der Erdoberfläche hat die Erde das gesamte Jahr über konstante Temperaturen zwischen 7 und 12 °C, unabhängig von den Witterungsverhältnissen. Diese konstanten Temperaturen kann man mithilfe einer Wärmepumpe anheben und zum Heizen nutzen.

Auf der anderen Seite ist die sogenante tiefe Geothermie für die Wärmeversorgung ganzer Ortschaften oder Stadtteile geeignet. Dabei wird in der Regel in Tiefen von mehr als 400 m gebohrt. Erdwärme hat 2 entscheidende Vorteile: Sie ist unbegrenzt verfügbar und sie ist kostenlos – damit ist Geothermie ideal für eine nachhaltige und umweltfreundliche Wärmeversorgung. 

So funktioniert das Heizen mit Erdwärme

Um die Erdwärme zum Heizen zu nutzen, braucht es eine Wärmepumpe. Diese nimmt die Erdwärme auf, hebt sie um einige Grad an und gibt sie an einen Heizwasserkreislauf ab. Um die Erdwärme aus dem Boden aufzunehmen, kommen wahlweise oberflächennah verlegte Flächenkollektoren oder in die Tiefe gebohrte Erdsonden zum Einsatz. Als Energieträger wird Sole verwendet – mit Frostschutzmittel versehenes Wasser. Daher heißen Erdwärmepumpen auch Sole-Wasser-Wärmepumpen.

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Eine Erdwärmepumpe besteht aus einem unterirdisch verlegten Teil – den Flächenkollektoren oder der Erdsonde – und der eigentlichen Wärmepumpe, die elektrisch betrieben wird. Dazu kommt ein großer Warmwasserspeicher für die Heizwasser- und Brauchwasserspeicherung.

1. Durch die im Boden verlegten Leitungen zirkuliert Sole (Wasser mit Frostschutzmittel).  Die Sole nimmt die Erdwärme auf und transportiert sie zur Wärmepumpe.
2. Im Verdampfer der Wärmepumpe gibt die Sole die Wärme an ein Kältemittel ab – oft teilfluorierte Kohlenwasserstoffe oder neuerdings Propan bzw. Ammoniak.
3. Das Kältemittel verdampft, der Dampf wird in einem Verdichter komprimiert, wodurch die Temperatur ansteigt.
4. Der heiße Dampf gibt seine Wärmeenergie über einen weiteren Wärmetauscher an den Heizkreislauf ab.
5. Dabei kondensiert das Kältemittel wieder – und der Prozess beginnt von vorn.

In der Regel wird die benötigte Heizenergie zu drei Vierteln aus der Erdwärme bezogen, das letzte Viertel stellt die elektrische Energie für den Betrieb der Wärmepumpe dar.

Wärmepumpe mit Flächenkollektoren

Wenn Tiefenbohrungen nicht möglich oder nicht gewünscht sind, kann man Erdwärme auch über sog. Erdwärmekollektoren gewinnen. Dazu werden die Leitungen schlaufenförmig unterhalb der Frostgrenze in einer Tiefe von ca. 1,5 m horizontal verlegt. Die erforderliche Fläche beträgt in der Regel das Doppelte der Wohnfläche und sollte viel Sonnenlicht und/oder Niederschläge erhalten.

Erdsonde vs. Flächenkollektoren: Erdwärmepumpen im Vergleich

Wann ist eine Erdwärmepumpe sinnvoll?

Dank Geothermie beheizen Sie Ihr Haus kostengünstig und umweltschonend. Damit das funktioniert, benötigt das Gebäude allerdings eine gute Wärmedämmung und moderne Flächenheizkörper. So erreichen Sie eine möglichst geringe Vorlauftemperatur – das ist die Temperatur, auf die das Wasser im Heizkreislauf erwärmt werden muss, um Ihr Zuhause effizient zu beheizen. Für eine Wärmepumpenheizung hat die Vorlauftemperatur idealerweise 30 °C und max. 50 °C, ansonsten verbraucht die Erdwärmepumpe zu viel Strom. 

Wann ist Erdwärme nicht möglich?

Mittlerweile werden Erdwärmepumpen auch in Bestandsbauten installiert – kombiniert mit einer entsprechenden energetischen Sanierung ist das kein Problem. Dennoch gibt es einige Fälle, in denen der Einbau einer Erdwärmepumpe nicht möglich ist.

Tiefenbohrungen für eine Erdsonde sind nicht möglich, wenn

• das Grundstück im Trinkwasserschutzgebiet, in bzw. nahe einer Bergbauregion oder im Bereich von Grundwasserstockwerksbau (übereinander verlaufende Grundwasserleiter) liegt.
• das Grundwasser stark mineralisiert ist (Gefahr für Füllung und Leitung durch aggressives Wasser) oder Kohlendioxideinschlüsse enthält.

Flächenkollektoren sind nicht möglich, wenn

• das Grundstück ein zu starkes Gefälle hat.
• das Grundstück zu klein für schwere Baumaschinen oder nicht tragfähig ist.

Zusätzlich gelten je nach Bundesland und Region zusätzliche Vorschriften.

Erdwärmepumpe vs. Luftwärmepumpe – was ist besser?

Im Gegensatz zur Erdwärmepumpe nutzt eine Luftwärmepumpe die Umgebungsluft als Energiequelle. Eine kleine Übersicht über die Unterschiede:

Was kostet eine Erdwärmepumpe?

Erdwärmepumpen sind in der Anschaffung meist teurer als herkömmliche Gas- oder Ölheizungen. Auch im Vergleich zur Luftwärmepumpe fallen die Kosten i. d. R. höher aus.

Anschaffungskosten:

abhängig von Leistungsklasse und Ausführung 10.000–15.000 €

Erschließungskosten:

• bei Tiefenbohrung abhängig von erforderlicher Tiefe und Bodenbeschaffenheit 4.000–12.000 €
• bei Kollektorverlegung 2.000–6.000 €

Installationskosten:

2.000–3.000 €

Insgesamt kostet eine Erdwärmepumpe mit Erdsonde also 20.000 – 30.000 €. Eine Erdwärmepumpe mit Flächenkollektoren kostet zwischen 15.000 – 25.000 €.

Wie hoch sind die Betriebskosten einer Wärmepumpenheizung?

Da Erdwärmepumpen kostenlose Erdwärme nutzen, zahlen Sie nur die Stromkosten für den Betrieb der Wärmepumpe. Diese sind abhängig von der Leistung und der Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe, von der Größe des zu beheizenden Gebäudes und nicht zuletzt vom energetischen Zustand:

• Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus rechnen Sie mit 1.500 – 1.800 € an Stromkosten pro Jahr.
• Durch spezielle Wärmepumpentarife reduzieren sich diese Kosten um ca. 20 % auf 1.200 – 1.540 € im Jahr.
• Kalkulieren Sie dazu 100 – 150 € für die jährliche Wartung der Wärmepumpe ein.

Welche Förderungen gibt es für das Heizen mit Erdwärme?

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) unterstützt im Rahmen der „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ die Anschaffung und den Einbau von Wärmepumpenheizungen in Bestandsgebäuden:

• Zuschuss in Höhe von 30 % der gesamten Anschaffungskosten.
• Zusätzlich die Austauschprämie in Höhe von weiteren 10 %, wenn Sie dabei eine funktionsfähige Heizung (Öl, Kohle oder Nachtspeicher sowie Gas, wenn älter als 20 Jahre) ersetzen.

Insgesamt ist die Förderung auf max. 60.000 € pro Haus/Wohneinheit und Jahr begrenzt.