Die Sole-Wärmepumpe – Effizient & umweltfreundlich heizen mit Wärme aus dem Erdreich


Sole-Wärmepumpen nutzen Wärme aus dem Erdreich, um Heizwärme zu erzeugen. Hierdurch und durch ihre hohe Effizienz sind sie eine umweltfreundliche Heiztechnologie. Doch was sollte ich bei der Anschaffung einer Sole-Wärmepumpe beachten; und lohnt sich die Technologie?

Installation einer Wärmepumpe Altbau

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Das Funktionsprinzip einer Sole-Wärmepumpe

Sole-Wärmepumpen funktionieren im Prinzip genauso wie Luft- oder Grundwasser-Wärmepumpen: Sie entziehen ihrer Umgebung mithilfe von Strom Wärme. Die entzogene Wärme wird anschließend auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um dann zu Heizzwecken genutzt zu werden. 

  1. Im ersten Schritt wird über die Erdwärmesonde oder den Erdwärmekollektor Wärme aus dem Erdreich entzogen. 
  2. Diese entzogene Wärme wird in den Verdampfer geleitet. Dort befindet sich ein Kältemittel, das bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. 
  3. Der Wasserdampf wird anschließend in einem Verdichter verdichtet und so auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. 
  4. Ist die für die Heizkörper nötige Vorlauftemperatur erreicht, kann die Wärme an das Heizkreisverteilsystem abgegeben werden.
  5. Das Kältemittel verflüssigt sich wieder und wird zurück in den Verdampfer geleitet. Dort kann der Prozess von neuem beginnen. 
Funktionsprinzip Wärmepumpe
Funktion einer Wärmepumpe

Die zwei Varianten der Sole-Wärmepumpe: Erdsonde vs. Erdkollektor

Sole-Wärmepumpen sind in zwei unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Während Erdsonden Wärme aus bis zu 100 Metern Tiefe entziehen, nutzen Erdkollektoren oberflächennahe Wärme.

Erdsonde

Erdwärmesonden sind Rohre, die in einer Tiefe von 40 bis 100 Metern in das Erdreich eingebracht werden. Die Sonden werden mit Hilfe einer Bohrung vertikal in die Erde gelassen. Hierdurch ist ihr Platzbedarf sehr gering. 

Eine Erdwärmesonde nutzt das konstante Temperaturniveau der tieferen Erdschichten. Denn ab einer Tiefe von 10 Metern unter der Erde bleibt die Temperatur über das Jahr hinweg praktisch unverändert und liegt bei etwa 10 Grad. So kann die Erdsonde stets eine konstante und relativ hohe Temperatur abgreifen. Das macht Sole-Wärmepumpen mit Erdwärmesonde besonders effizient.

Erdkollektor

Erdkollektoren hingegen nutzen die oberflächennahe Wärme des Erdreiches. Sie sind horizontal unterhalb der Erde verlegt. Im Vergleich zu Erdwärmesonden nehmen sie eine deutlich größere Fläche ein. Als Faustformel gilt: Der Platzbedarf für einen Erdwärmekollektor ist doppelt so groß wie die zu beheizende Wohnfläche. Ist der Boden trocken (z.B. Sandboden) und kann die Wärme dadurch nicht gut gespeichert werden, fällt der Platzbedarf sogar noch höher aus. Daher kommen Erdwärmekollektoren nur in Frage, wenn ausreichend Gartenfläche zur Verfügung steht.

Der Wärmeertrag eines Erdwärmekollektors schwankt im Vergleich zu Erdwärmesonden stärker, da die oberflächennahe Erdwärme stark wetterabhängig ist. Um ein Einfrieren zu verhindern, werden die Erdkollektoren mindestens in einer Tiefe von 0,8 bis 1,5 Metern verlegt.  

Was ist bei der Installation einer Sole-Wärmepumpe zu beachten?

Platzbedarf

Erdwärmesonden benötigen nur wenig Fläche im Garten, da die Rohre in die Tiefe gehen. Sie sollten daher einen Platz von 0,5 – 2 Quadratmetern einplanen. Erdwärmekollektoren haben einen deutlich höheren Platzbedarf. Bei einer Wohnfläche von 140 Quadratmetern muss mit einer Kollektorfläche von 280 Quadratmetern gerechnet werden. Haben Sie einen trockenen und sandigen Boden, wird die Fläche sogar noch größer ausfallen.

Ausreichend Wärme vorhanden?

Lassen Sie vor dem Kauf einer Sole-Wärmepumpe durch Experten prüfen, ob auf Ihrem Grundstück ausreichend Wärme vorhanden ist. In der Regel wird ein Bodengutachten erstellt, welches die Bodenqualität beurteilt. Vor allem bei Sonden kann das lokale Wärmevorkommen die Bohrtiefe entscheidend beeinflussen. 

Wenn Sie sich vorab selbst informieren möchten, können Sie sich sogenannte Potenzialkarten beim geologischen Dienst Ihres Bundeslandes besorgen. Diese geben einen ersten Überblick über die lokale Beschaffenheit des Erdreiches.

Genehmigung notwendig?

Entscheiden Sie sich für eine Erdwärmesonde, dringen Sie in tiefliegende Erdschichten vor. Meist ist hier eine Genehmigung der Wasserbehörde Ihres Bundeslandes erforderlich. Haben Sie eine Erlaubnis für eine Tiefenbohrung erhalten, müssen Sie die Bohrung zudem dem geologischen Dienst Ihres Bundeslandes anzeigen. 

Eine Genehmigung nach Bergbaurecht ist meist nicht nötig, da diese erst ab 100 Metern Bohrtiefe anfällt. Erdwärmesonden für Privatgebäude überschreiten diese Grenzen in den meisten Fällen nicht.

Vor- und Nachteile von Sole-Wärmepumpen

Vorteile

Sole-Wärmepumpen sind effizienter als Luft-Wärmepumpen. Während Luft-Wasser-Wärmepumpen unter günstigen Umständen aus einer Kilowattstunde Strom 3 bis 4 Kilowattstunden Wärme erzeugen (Jahresarbeitszahl (JAZ) = 3-4), erreichen Sole-Wärmepumpen nicht selten Jahresarbeitszahlen von über 4. Das liegt daran, dass Sole-Wärmepumpen mit der Erde als Energiequelle grundsätzlich ein höheres Wärmeniveau zur Verfügung steht. 

Nutzt die Sole-Wärmepumpe eine Erdwärmesonde, kommt noch der Vorteil der Beständigkeit hinzu. Denn während die Außenluft über das Jahr hinweg Temperaturschwankungen von 50 Grad erfährt, ist die Temperatur ab 10 Metern unter der Erde konstant. 
Die hohe Effizienz der Sole-Wärmepumpe führt außerdem dazu, dass Sie mit einer Sole-Wärmepumpe etwas niedrigere Heizkosten haben als mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Denn jede Kilowattstunde Strom, die nicht zum Betrieb der Wärmepumpe benötigt wird, spart Kosten.

Nachteile

Doch Sole-Wärmepumpen haben auch viele Schattenseiten. Entscheiden Sie sich für einen Erdwärmekollektor, benötigen Sie viel Platz im Garten bzw. vor dem Haus.

Zudem sind sowohl bei einem Kollektor als auch bei einer Sonde größere Erdarbeiten vonnöten. Gerade wenn die Wärmepumpe in einem Bestandsgebäude nachgerüstet wird, kann dies dazu führen, dass Sie Ihren Garten neu anlegen müssen. 

Bei einer Erdwärmesonde kommt hinzu, dass unter Umständen mehrere Bohrungen notwendig sind, um die passende Stelle für die Sonde zu identifizieren. Hinzu kommt der bürokratische Aufwand. Bohrarbeiten, die auf das Grundwasser einwirken können, sind anzeigepflichtig. Gegebenenfalls muss zusätzlich eine Genehmigung eingeholt werden. 

Nicht zuletzt kann eine Sole-Wärmepumpe auch Auswirkungen auf die Gartenflora haben. Denn da Erdwärmekollektoren ihrem Garten großflächig Wärme entziehen, ist es möglich, dass sich das Wachstum Ihrer Pflanzen verzögert. Ein verspätetes Blühen als in der Umgebung ist oberhalb einer Kollektorfläche so nicht unüblich. Doch keine Panik! Grundsätzlich können Sie den Garten oberhalb der Kollektorfläche jedoch weiter nutzen.

VORTEILE

NACHTEILE

besonders effizient

hoher Platzbedarf (v.a. Erdwärmekollektoren)

konstante Wärmequelle

aufwendige Installation

Heizkosten sparen

größere Erdarbeiten und ggf. Bohrungen notwendig

umweltfreundlich

Installation mit Risiken verbunden

Sole-Wärmepumpe oder Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Wärmepumpen, die das Erdreich als Wärmequelle nutzen, sind im Vergleich zu Luft-Wasser-Wärmepumpen deutlich weniger beliebt. So waren 2021 nur weniger als 20% der Heizungswärmepumpen Erdwärmepumpen und über 80% der installierten Wärmepumpen hatten die Luft als Wärmequelle. Während der Absatz von Sole-Wärmepumpen in den vergangenen Jahren nahezu konstant geblieben ist, steigen die Absatzzahlen für Luft-Wasser-Wärmepumpen immer weiter an.

Absatz_Heizungswärmepumpen

Doch warum ist das so? Luft-Wasser-Wärmepumpen lassen sich im Gegensatz zu Sole-Wärmepumpen in nahezu jedem Einfamilienhaus unterbringen (sofern dieses über einen ausreichenden Energiestandard verfügt). Sie benötigen keine Gartenfläche zur Platzierung von Kollektoren und sind auch nicht von Genehmigungs- oder Prüfverfahren abhängig. Die Investition in eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist daher kalkulierbar und risikofrei, während eine Sole-Wärmepumpe Unwägbarkeiten mit sich bringt. Außerdem treiben die zusätzlichen Installationskosten die Gesamtkosten der Wärmepumpe in die Höhe. 

Zwar sind Sole-Wärmepumpen tendenziell effizienter als Luft-Wasser-Wärmepumpen, doch da der Effizienzvorteil nur gering ist, wiegt dies die Nachteile der Sole-Wärmepumpe nicht ausreichend auf.

Kosten einer Sole-Wärmepumpe

Anschaffungskosten

Sole-Wärmepumpen mit einer Erdwärmesonde kosten zwischen 20.000 € und 40.000 €. Installieren Sie eine Sole-Wärmepumpe mit Kollektor, fallen nur Kosten von 20.000 € bis 35.000 €, da hier die Erdarbeiten weniger umfangreich sind. Außerdem muss nicht gebohrt werden. 

Bei den Anschaffungskosten sollten Sie berücksichtigen, dass Wärmepumpen von der Bundesregierung gefördert werden und Sie sich bis zu 40% der Anschaffungskosten erstatten lassen können. Die übliche Förderung beträgt 25% der Kosten. Ersetzen Sie eine funktionierende Heizung (Öl, Nachtspeicher, Kohle oder eine mehr als 20 Jahre alte Gasheizung) durch eine Wärmepumpe, steigt die Förderung auf 35% der Anschaffungskosten. Zusätzlich ist bei Installation einer Sole-Wärmepumpe ein Effizienz-Bonus von 5% verfügbar.

Kosten im Betrieb

Sole-Wärmepumpen erreichen eine Jahresarbeitszahl von 3,5 bis 4. Kalkulieren wir die Heizkosten für einen Neubau mit 12.000 kWh Heizwärmebedarf und einer Jahresarbeitszahl von 4, ergeben sich bei einem Strompreis von 30 Cent (Wärmepumpenstromtarif) jährliche Heizkosten von 900 €.

Jährliche Heizkosten Neubau = (12.000 kWh / 4) x 0,3 € = 900 €

Bei einem älteren Bestandsgebäude mit 18.000 kWh Heizwärmebedarf und einer Jahresarbeitszahl von 3,5 können die Heizkosten aber auch schnell auf 1.500 € oder mehr steigen.

Jährliche Heizkosten Bestand = (18.000 / 3,5) x 0,3 € = 1.543 €

Fazit

Sole-Wärmepumpen nutzen die Wärme des Erdreiches zu Heizzwecken. Da die Temperatur dort relativ hoch ist, sind sie effizienter als Luft-Wärmepumpen und auch besonders umweltfreundlich. In der Praxis sollten sie dennoch Luft-Wasser-Wärmepumpen den Vorzug geben, denn diese sind fast ebenso effizient. Dafür haben Sie geringere Anschaffungskosten und weniger Aufwand bei der Planung und Installation der Wärmepumpe.

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