DIE ERDWÄRMEPUMPE – GÜNSTIG UND NACHHALTIG HEIZEN DANK GEOTHERMIE


Die Erdwärmepumpe – auch Sole- oder Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt – nutzt die Energie des Erdreichs, um Ihr Haus mit nachhaltiger Wärme zu versorgen. Doch wie genau funktioniert das überhaupt? Und was sollte bei der Installation einer Erdwärmepumpe unbedingt beachtet werden?

Vaillant flexoTherm im Hauswirtschaftsraum neben der Tür
Quelle: Vaillant

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So funktioniert eine Erdwärmepumpe

Erdwärmepumpen wandeln die thermische Energie des Erdreichs mit Hilfe von Strom in nutzbare Wärmeenergie um. Das klingt vielleicht erstmal kompliziert, ist es aber nicht:

  1. Im ersten Schritt entzieht die Erdwärmepumpe dem Erdreich Wärmeenergie. Dafür kommen wahlweise Erdsonden oder Erdwärmekollektoren zum Einsatz. In diesen Kollektoren zirkuliert ein Wärmeträger (auch Sole genannt), der die Energie der tiefen Erdschichten zur Oberfläche transportiert.
  2. Die aufgenommene Erdwärme wird nun an den Verdampfer in der Wärmepumpe übertragen. In diesem befindet sich ein spezielles Kältemittel, welches schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft.
  3. Von hier aus wird das gasförmige Kältemittel in den sogenannten Kompressor geleitet und dort weiter verdichtet. Nach den Gesetzen der Thermodynamik steigt die Temperatur des Dampfes dadurch weiter an.
  4. Der heiße Kältemitteldampf gelangt nun in einen Wärmetauscher. Dort wird die Wärme des Kältemitteldampfes an das Heizsystem des Hauses übertragen. Dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder.
  5. Im letzten Schritt fließt das Kältemittel über ein Expansionsventil wieder zurück in den Verdampfer und der Kreislauf beginnt von vorne.

Das Erdreich als Energiequelle

Als Erdwärme oder Geothermie bezeichnet man die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie. In oberflächennahen Erdschichten stammt diese Energie aus der einfallenden Sonne, sowie Niederschlägen und Schmelzwasser. In tieferen Erdschichten sorgt die Energie des Erdinneren für ein ganzjährig konstantes Wärmeniveau. Dementsprechend ist Erdwärme als Energiequelle theoretisch unendlich verfügbar.

Die Temperatur des Erdreichs liegt dabei schon in wenigen Metern Tiefe konstant zwischen 7 und 12 Grad. Dank dieses ganzjährig hohen Temperaturniveaus liefert die Erdwärmepumpe auch im Winter zuverlässig und effizient Heizwärme. Ein weiterer Pluspunkt: Geothermische Energie ist zu 100% regenerativ und völlig emissionsfrei. Dementsprechend entstehen beim Heizen mit einer Wärmepumpe nur durch den Strom, der zum Betrieb benötigt wird, CO₂-Emissionen. Diese liegen derzeit bei knapp 100 Gramm pro Kilowattstunde.

Erdwärmesonde oder Flächenkollektor?

Erdwärmepumpen können die Energie des Erdreichs sowohl vertikal als auch horizontal „anzapfen“. Erdwärmesonden reichen meist über 100 Meter tief in die Erde hinein und erschließen die sogenannte Tiefenwärme der Erde. 

Flächenkollektoren hingegen werden vertikal in einer Tiefe von ca. 1,5 bis 2 Metern, also knapp unterhalb der Frostgrenze, verbaut. Da die Temperatur so nah an der Oberfläche noch deutlich niedriger ist als in 100 Metern Tiefe, muss bei Flächenkollektoren deutlich mehr Fläche zur Wärmegewinnung freigelegt werden. Abhängig von der Speichereigenschaft des Erdbodens kann diese bis zu 300 Quadratmeter oder mehr betragen.

Sonderform Ringgrabenkollektor

In seltenen Fällen kommen auch Erdwärmepumpen mit Ringgrabenkollektor zum Einsatz. Das kann nötig werden, wenn nicht genügend rechteckige freie Fläche für einen klassischen Flächenkollektor vorhanden ist. In diesem Fall bieten Ringgrabenkollektoren ein höheres Maß an Flexibilität, da sie ganz einfach in spiralförmigen, breiten Gräben verlegt werden können.

Schaubild Erdwärmepumpe mit Erdsonde
Erdwärmepumpe mit Erdsonde
Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor
Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor

Was kostet eine Erdwärmepumpe?

Im Vergleich zu einer Luft-Wasser-Wärmepumpe oder anderen regenerativen Heizungen hat eine Erdwärmepumpe sehr hohe Anschaffungskosten. Das liegt vor allem daran, dass bei der Installation umfangreiche Erdarbeiten notwendig werden. Eine Erdwärmepumpe mit Erdsonde kostet, je nach Leistung und Modell, aktuell zwischen 18.000€ und 30.000€. Erdwärmepumpen mit Flächenkollektoren sind mit Anschaffungskosten von 15.000€ bis 20.000€ zwar etwas kostengünstiger, aber auch mit einem höheren Platzbedarf verbunden.

Laufenden Kosten entstehen bei einer Wärmepumpe lediglich durch den Strom, der zum Betrieb benötigt wird. Das macht die Wärmepumpe zu einem der günstigsten Heizsysteme im Betrieb. Bei einem Einfamilienhaus mit einer Heizleistung von 15.000 Kilowattstunden würden Anfang 2022 so Heizkosten von knapp 1.000€ pro Jahr anfallen. Zum Vergleich: Eine moderne Gasheizung käme im selben Haus auf Betriebskosten von fast 1.800€.

Fördermöglichkeiten

Im Rahmen der Energiewende fördert der Gesetzgeber den Einbau regenerativer Heizsysteme. Dazu zählen neben solarthermischen Anlagen und Pelletheizungen auch Wärmepumpen. Hier beträgt die Förderung 25% der Anschaffungskosten. Wird eine funktionstüchtige Ölheizung oder eine mehr als 20 Jahre alte funktionstüchtige Gasheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt, sind sogar noch einmal 10% mehr Zuschuss möglich. Außerdem ist bei Erdwärmepumpen ein Wärmepumpenbonus von 5% verfügbar. Somit sind maximal 40% Förderung möglich.

Das sollten Sie bei der Planung & Installation einer Erdwärmepumpe beachten

Sowohl die Installation, als auch die Planung einer Erdwärmepumpe ist mit einem hohen Aufwand verbunden. Das liegt vor allem an den folgenden Gründen:

  • Anträge und Prüfverfahren: Bei der Installation einer Erdwärmepumpe fallen umfangreiche Erdarbeiten an. In den meisten Fällen müssen diese Arbeiten jedoch erst einmal durch die lokalen Behörden geprüft und überhaupt genehmigt werden. Achtung: Sondenbohrungen sind in allen Fällen genehmigungspflichtig und bei einer Bohrtiefe von über 100 Metern nach dem Bergrecht sogar gebührenpflichtig.
  • Bodenbeschaffenheit: Für den effizienten Betrieb der Erdwärmepumpe spielt die Wärmeleitfähigkeit des umliegenden Erdreiches eine entscheidende Rolle. Bei feuchtem, sandigem Lehm ist die Leitfähigkeit besonders hoch. Trockene Sandböden eignen sich hingegen kaum für den Betrieb einer Erdwärmepumpe.
  • Hoher Dämmstandard: Erdwärmepumpen lohnen sich vor allem in gut gedämmten Neubauten. Hier muss die Wärmepumpe eine deutlich geringe Vorlauftemperatur erreichen, was die Kosten im laufenden Betrieb erheblich senkt. Außerdem kann der benötigte Flächenkollektor bei einem Neubau direkt in der offenen Baugrube verlegt werden. Das spart zusätzliche Kosten bei der Installation.

Die Alternativen zur Erdwärmepumpe

Neben der Erdwärmepumpe gibt es noch zwei weitere, vollwertige Wärmepumpentypen: Die Luft-Wasser-, sowie die Grundwasser-Wärmepumpe. 

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe funktioniert dabei vom Prinzip her genauso wie eine Erdwärmepumpe, nur dass hier nicht das Erdreich, sondern die Umgebungsluft als Energieträger genutzt wird. Das macht die Luft-Wasser-Wärmepumpe zwar im Vergleich etwas weniger effizient, dafür aber deutlich einfacher und kostengünstiger in der Installation. Daher ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe auch seit Jahren die mit Abstand beliebteste Wärmepumpe in Deutschland.

Die Grundwasser-Wärmepumpe bezieht ihre Energie, ähnlich wie die Erdwärmepumpe, aus dem Erdinneren. Allerdings wird hier statt der Erdwärme die Wärme des Grundwassers zum Heizen genutzt. Durch dessen hohes Temperaturniveau ist die Grundwasser-Wärmepumpe besonders effizient. Dafür ist diese Ausführung der Wärmepumpe allerdings mit noch mehr Kosten und einem noch höheren Planungsaufwand verbunden, als dies bereits bei Erdwärmepumpe der Fall ist.

Vor- und Nachteile der Erdwärmepumpe im Überblick

VorteileNachteile
Konstant hohe Effizienz im JahresverlaufInstallation ist mit umfangreichen Erdarbeiten verbunden
Niedrige Betriebskosten bei hohem DämmstandardSehr hohe Installationskosten
Erdwärme ist emissionsfrei und regenerativTeilweise genehmigungspflichtig (Erdsonden)
Nahezu keine GeräuschentwicklungFür manche Grundstücke grundlegend ungeeignet

Fazit – Wann lohnt sich die Anschaffung einer Erdwärmepumpe?

Mit einer Erdwärmepumpe können Sie Ihr Haus das ganze Jahr über effizient und kostengünstig mit Wärme versorgen. Gleichzeitig schützen Sie dank der geringen CO₂-Emissionen aktiv das Klima. Der große Haken bei der Sache ist allerdings: Erdwärmepumpen sind mit einem sehr hohen Aufwand verbunden, sowohl was die Planung als auch die Installation angeht. In manchen Fällen lässt sich die Wärme des Erdreichs wegen fehlender Freifläche oder ausbleibender Genehmigungen sogar überhaupt nicht erschließen.

Wenn Sie trotzdem kostengünstig und nachhaltig heizen möchten, können Sie auch auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe setzen. Hier fallen weder aufwendige Erdarbeiten noch langwierige Prüfverfahren durch die örtlichen Behörden an. Dadurch sinken auch Ihre Installationskosten um gleich mehrere tausend Euro. Im Vergleich zur Erdwärmepumpe erreicht die Luft-Wasser-Wärmepumpe dafür bei kalten Temperaturen keine ganz so hohe Effizienz mehr. Aber keine Sorge: Ein wirtschaftlicher Betrieb der Luft-Wasser-Wärmepumpe ist auch bei Temperaturen von bis zu -20°C noch problemlos möglich.

Eigene Wärmepumpe planen und nachhaltig heizen

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