Erdwärmepumpe: Vorteile, Funktion und Planung
Die warmen Bodenschichten unter Ihrem Haus sind eine kostenlose Energiequelle. Heizen mit Erdwärme bringt große Vorteile für Sie als Hauseigentümer und schont dabei Umwelt und Klima. Lesen Sie jetzt, wo sich Erdwärmepumpen als Heizsystem eignen und was Sie bedenken müssen, damit Sie die Vorteile einer neuen Erdwärmeheizung in vollem Umfang ausnutzen können!
Was ist eine Erdwärmepumpe?
Erdwärmepumpen, auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt, nutzen vorhandene Wärme aus der Erde zum Heizen der Wohnräume sowie zur Warmwasserbereitung. Sie funktionieren wie alle Wärmepumpenheizungen dabei nach dem Prinzip eines Kühlschranks – nur umgekehrt. Vereinfacht gesagt nimmt das Gerät vorhandene Wärmeenergie aus der Erde auf, verdichtet sie und transportiert sie an einen anderen Ort, wo Sie es gerne warm haben wollen – zum Beispiel in Ihren Wohnräumen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wärme aus der Erde zu erschließen:
- Erdkollektoren (nahe der Erdoberfläche)
- Erdwärmesonden (tiefer im Erdreich)
Wie funktioniert das Heizen mit Erdwärme?
Der Aufbau einer Erdwärmepumpe lässt sich als System aus drei Kreisläufen beschreiben:
- der Sole-Kreislauf zur Gewinnung von Wärme aus dem Boden.
- der Kältemittelkreislauf der eigentlichen Wärmepumpe
- der Heizkreis zur Wärmeverteilung im Wohnraum
Der erste Kreislauf transportiert die thermische Energie aus der Erde zur Wärmepumpe. Erdwärme entsteht bis in eine Tiefe von etwa 15 Metern durch die gespeicherte Sonneneinstrahlung. In tieferen Schichten erwärmt sich der Boden und das darin gespeicherte Grundwasser durch aufsteigende Wärme aus dem Erdinneren.
Schon in wenigen Metern Tiefe liegt die Temperatur des Bodens konstant über 10 Grad und wird kaum noch durch die Jahreszeiten beeinflusst. Über tiefe Sondenbohrungen oder flächige Kollektoren lässt sich dieses Energiereservoir erschließen. Ein zirkulierender Wärmeträger (Sole) nimmt die Wärme des Bodens auf, fließt zu einem Wärmetauscher und gibt sie dort an den zweiten Kreislauf ab.
Der Wärmepumpenkreislauf hat die Aufgabe, das Temperaturniveau zu erhöhen. Dafür kommt ein Aufbau mit Verdampfer, Kompressor und Kondensator zum Einsatz.
Die höhere Temperatur überträgt ein Wärmetauscher schließlich auf den Heizkreis. Der versorgt über die Heizflächen den Wohnraum und kann auch ein Warmwasser-System versorgen.
Was ist bei der Planung einer Erdwärmepumpe zu beachten?
Mit Geothermie eine Wärmepumpenheizung zu betreiben hat viele Vorteile. Allerdings müssen vier Voraussetzungen gegeben sein, damit sich die Investition wirklich auszahlt. Das betrifft einerseits die Energieeffizienz des Gebäudes und das Heizsystem und andererseits die Gegebenheiten am Standort.
1. Ist das Gebäude ausreichend energieeffizient und gut gedämmt?
Nur so erreicht die Wärmepumpe ihre höchste Effizienz mit Jahresarbeitszahlen von 4 und mehr.
2. Mit welchen Vorlauftemperaturen wird die beste Effizienz erreicht?
Die Vorlauftemperaturen sollten 50 °C nicht überschreiten, aus folgendem Grund: Je niedriger der Unterschied zwischen Bodentemperatur und Vorlauftemperatur, desto weniger Energie verbraucht die Wärmepumpe. Die höchste Effizienz erreichen Sie mit einer effizienten Wärmeverteilung über Flächenheizungen, Fußbodenheizung oder hochwertige, großflächige Heizkörper.
3. Ist der Boden geologisch für die Erdwärmenutzung geeignet?
Die Beschaffenheit des Bodens bestimmt den Erdwärmeertrag pro Meter. Feuchte, lehmige und sandige Böden liefern deutlich mehr Wärme, als trockenes, poröses Gestein. Ihr Bosch Wärmepumpenexperte kann den Standort für Sie beurteilen.
4. Ist das Grundstück geeignet, um Bohrungen oder Kollektorgräben anzulegen?
Schwere Geräte und umfangreiche Erdarbeiten sind nicht auf jedem Grundstück möglich. Vor allem bei der Sanierung müssen Sie abwägen, ob Sie zum Beispiel bestehende Gartenflächen aufgraben möchten.
Vor- und Nachteile einer Erdwärmeheizung
Die Vorteile einer Erdwärmepumpe sind sehr überzeugend. Sie stellen damit Ihr Heizsystem nachhaltig auf und sichern sich niedrige Heizkosten. Doch es gibt Punkte, die Sie genau beachten müssen, damit Sie keine Nachteile haben.
- hohe Leistung mit einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4 und mehr
- gute CO2-Bilanz, die sich mit Ökostrom bis zur CO2-Neutralität verbessern lässt
- niedriger Stromverbrauch sowie günstige Heizkosten dank preiswerter Wärmepumpentarife
- günstige Heizkosten mit preiswerten Wärmepumpentarifen und hoher Wärmeausbeute pro kWh eingesetztem Strom
- zuverlässige und leistungsfähige Warmwassererzeugung
- passive Kühlung im Sommer möglich – preiswerte und nachhaltige Klimatisierung Ihres Wohnraums fast ohne Energieaufwand
- mit Sonde oder Kollektor an vielen Standorten einsetzbar
- ergänzt sich sehr gut mit Photovoltaik und erhöht die Rentabilität der PV-Anlage
- wartungsarm, robust und langlebig
- geräuscharm und platzsparend, da nur ein Gerät (keine Außenaufstellung) notwendig
- hohe Fördermöglichkeiten
- Zu Beginn hohe Investitionskosten
- im Vergleich zu anderen Wärmepumpen hoher Aufwand für Erschließung – dadurch im Altbau oft besondere Prüfung notwendig
- exakte Planung notwendig, um die Vorteile voll auszunutzen
- in eng bebauten Gebieten schwer umsetzbar
- Flächenkollektoren dürfen nicht durch Bauarbeiten, Pflanzen und ähnliches beschädigt werden
- Bohrungen genehmigungspflichtig
Wie umweltfreundlich ist das Heizen mit Geothermie?
Umwelt und Klima profitieren, wenn konventionelle Brennstoffe eingespart werden. Beim aktuellen Strommix vermeiden Wärmepumpen ab einer JAZ von 3,5 effektiv CO2. Erdwärmepumpen erreichen JAZ von 4 und mehr. Sie sind damit wesentlich klimafreundlicher, als beispielsweise Gas- oder Ölheizungen mit Brennwerttechnik. Ökostrom oder Photovoltaik-Strom vom eigenen Dach vervielfachen den ökologischen Wert.
Auch der Boden und das Erdreich werden bei korrekter Planung nicht in Mitleidenschaft gezogen. Nur, wenn durch falsche Planung pro Meter zu viel Energie entnommen wird, kann sich das Erdreich im Laufe der Jahre abkühlen. Doch das ist die absolute Ausnahme.
Kosten einer Erdwärmepumpe
Die Anschaffungs- und Installationskosten einer Erdwärmepumpe fallen höher aus, als zum Beispiel bei einer neuen Gasheizung. Das liegt vor allem an der aufwendigen Erschließung der Wärmequelle im Boden.
* Beispielgebäude Neubau: JAZ 4, 120 m² beheizte Fläche, Gesamtwärmebedarf 10.000 kWh im Jahr, Wärmepumpentarif mit 0,25/kWh
Mehr zu den Kosten einer Erdwärmepumpe erfahren Sie in unserem Ratgeber- Artikel Erdwärmepumpe Kosten.
Das sind die Fördermöglichkeiten
Erdwärmepumpen werden entweder vom BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) oder der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) gefördert: Zusammengefasst sind die beiden Möglichkeiten unter der “Bundesförderung effiziente Gebäude” (BEG). Die Zuschüsse erleichtern den Umstieg auf Erdwärme und Geothermie immens, denn der Fördersatz beträgt beispielsweise 35 Prozent der förderfähigen Kosten in der Modernisierung.
Das schließt alle Kosten ein, die mit der Anschaffung der Erdwärmepumpe in Verbindung stehen: Von der Sondenbohrung über die Modernisierung der Heizkörper auf eine Flächen- oder Fußbodenheizung bis zur Ausstattung des Heizraums. Mit dem Austauschbonus für Ölheizungen kann die Förderung auf bis zu 45 Prozent steigen.
Der feste Prozentsatz kommt den etwas kostspieligeren Erdwärmepumpen besonders zugute, denn: Je höher der Preis, desto höher die Förderung. Hier profitieren somit Hausbesitzer, die anstelle sehr günstiger Heizsystemen eine hochwertige Anlage anschaffen und damit mehr in den Klimaschutz investieren.
Einzelmaßnahmen wie der Heizungstausch werden allerdings nur in Altbauten gefördert, ein Zuschuss für den Einsatz von Wärmepumpen in Neubauten ist nur noch über das KfW-Programm “Energieeffizient Bauen” möglich.
Jetzt Förderung nutzen
5 Fakten zu Geothermie und Wärmepumpen
- Je tiefer, desto wärmer: Hierzulande steigt die Temperatur in der Erde pro 100 Meter um rund 3 Grad.
- Der flüssige Kern unseres Planeten ist schätzungsweise 6.000 Grad heiß.
- Die bisher tiefste Bohrung der Welt im russischen Kola musste bei 12.262 Meter wegen der großen Hitze im Untergrund gestoppt werden.
- Geothermie auf Erfolgskurs: Rund 20.500 Erdwärmepumpen wurden 2020 verkauft. 18 Prozent mehr als im Vorjahr.
- Einfach effizient: Erdwärmeheizungen haben eine durchschnittliche Jahresarbeitszahl von 3,5 bis 4,5.
FAQ
Ihre Erdwärmeheizung zu Hause basiert auf oberflächennaher Geothermie. Hierfür werden Erdwärmesonden bis zu einer Tiefe von maximal 100 Metern verlegt. Bei der tiefen Geothermie hingegen sind Bohrungen von drei bis fünf Kilometern Tiefe nötig. Übrigens: Tiefe Geothermie kann hierzulande neben Wärmeversorgung auch für Stromerzeugung genutzt werden. Geothermie funktioniert in letzterem Fall so, dass heißes Wasser aus der Tiefe nach oben befördert und in Dampf umgewandelt wird, der anschließend Turbinen eines Kraftwerks in Bewegung setzt. Die Turbine treiben wiederum einen Generator an, der Strom erzeugt.
Für private Wohngebäude sind Sondenbohrungen von bis zu 100 Metern üblich. Wenn die Ausbeute für den herrschenden Bedarf nicht genügt, sind mehrere Bohrungen nötig. Als Alternative besteht außerdem die Möglichkeit, die Erdwärmepumpe mit Erdkollektoren zu betreiben. Diese werden in einer Tiefe von 1,5 m auf dem Grundstück verlegt, eine Bohrung ist daher nicht notwendig.
In dieser Tiefe beträgt die Bodentemperatur im Mittel 15 Grad. In 2.000 Metern Tiefe liegen die Temperaturen bereits bei heißen 60 bis 80 Grad.
Nein, beim Einsatz von Erdwärmepumpen besteht keine Gefahr von Schadstoffen oder Radioaktivität. Anlagen für die Heizung mit Erdwärme sind durch die geringe Tiefe von maximal 100 Metern nicht betroffen.
Grundsätzlich ist eine Erdwärmepumpe auch bei Altbauten möglich. Die Eignung von Grundstück und Erdboden kann ein Experte oder auch das Landratsamt und die untere Wasserbehörde mit geringem Aufwand für Sie beurteilen.
Flächenheizungen sind für die Wärmeverteilung mit niedriger Vorlauftemperatur optimal, aber keine zwingende Voraussetzung. Viele Hausbesitzer nutzen die Vorteile einer Erdwärmepumpe mit einem passend eingestellten Heizkreis und geeigneten Heizkörpern.