Die Erde besteht aus einem flüssigen, mehrere tausend Grad Celsius heißem Kern um den sich verschiedenste Erd- und Gesteinsschichten lagern. Die Wärme des Kerns dringt durch die Erdschichten bis an die Oberfläche. Statistisch gesehen strahlt die Erde jeden Tag das 2.5-fache unseres weltweiten Wärmebedarfs „ungenutzt“ in den Weltraum.
Erdwärmenutzung, auch unter dem Synonym Geothermie bekannt, wird weltweit immer mehr erschlossen. Bereits in der geringen Tiefe von 1.2 bis 1.4 m hält die Erde eine konstante Temperatur von 10 °C bereit. Die Temperatur steigt dann um 1 °C je 30 m Tiefe.
Es wird zwischen oberflächennaher Geothermie und Tiefengeothermie unterschieden. Die Tiefengeothermie bezeichnet die Erdwärmenutzung in einer Tiefe von mehr als 400 m, mit Temperaturen von über 100 °C. Diese Dimensionen sind für die Versorgung ganzer Städte ausgelegt, nicht für den privaten Selbstversorger.
Für Privathäuser werden Kältemittel führende Rohre in oberflächennähe (bis maximal 250 m) unter die Erde verlegt. Das Kältemittel nimmt die Bodenwärme auf und führt sie zum Kompressor der installierten Wärmepumpe im Haus. Hier wird der Druck und dadurch die Temperatur weiter erhöht. Das nun sehr heiße Kältemittel gibt die Wärme im Wärmetauscher an das Wasser des Heizungs- und Warmwassersystems ab. Danach kühlt es wieder runter und wird zurück in den Boden geleitet. Der Kreislauf ist geschlossen.
Prozessumkehrung im Sommer
Dieser Prozess kann in den Sommermonaten umgekehrt werden, sodass das Haus gekühlt wird. Dann nimmt die Kühlflüssigkeit die Wärme im Haus auf und leitet sie in das Erdreich ab.
Voraussetzungen für private Erdwärmepumpen
Für die private Nutzung von Erdwärme stehen hauptsächlich zwei verschiedene Technologien zur Verfügung. Kernbestandteile des Systems sind stets eine Wärmepumpe und das Wärme-Kollektorsystem. Die Wahl des Kollektorsystems hängt von den Voraussetzungen Ihres Grundstücks ab.
Erdkollektoren
Grafik eines Erdkollektor-Systems
Foto: Slavo Valigursky / Shutterstock
Erdkollektoren werden in nur 1.2 bis 1.5 m Tiefe in Schleifen verlegt. Hierbei handelt es sich um 2 bis 4 mm dicke Röhrchen, durch die eine 25-prozentige Glykol-Wasser-Mischung zirkuliert. In dieser Erdschicht herrschen ganzjährig Temperaturen zwischen 5 bis 10 °C. Diese Temperaturen reichen bereits aus, um Ihren Bedarf an Warmwasser ganzjährig zu decken.
Entscheidende Voraussetzungen für die Wahl von Erdwärmekollektoren: Sie benötigen viel freie Fläche um Ihr Haus. Denn es wird ungefähr das Doppelte der zu beheizenden Wohnraumfläche im Garten für die Kollektoren benötigt. Auf ihr dürfen keine Bäume und weitere Gebäude stehen.
Erdwärmesonde
Grafik eines Erdsonde-Systems
Foto: Slavo Valigursky / Shutterstock
Die zweite Variante ist die Wärmegewinnung mit einer Erdwärmesonde. Das Wärmeleitsystem wird vertikal in einen 30 bis 200 m tiefen Schacht verlegt. In diesen Tiefen hat die Erde eine konstante Wärme von 10 bis 15°.
Für dieses System wird weniger Grundstücksfläche benötigt, aber die Untergrundbeschaffenheit ist entscheidend. Ein Gutachter untersucht den Boden für die Bohrung, also welche Gesteinsschichten zu durchdringen sind und ob die Oberfläche die schweren Bohrmaschinen zur Installation tragen kann.
Erforderliche Baumaßnahmen für Erdwärmepumpen
Bei der Verlegung von Erdkollektoren ist es essentiell, einen erfahrenen Profi zu engagieren, da hier viele technische Vorgaben zu beachten sind und das Fehlerpotential hoch ist.
Zwischen den Rohren und zu anderen Wasserleitungen und Bauten müssen Mindestabstände eingehalten werden, damit sie dem Boden nicht zu viel Wärme entziehen. Bei Missachtung der Verlegungsvorgaben vereist der Boden, Regenwasser kann nicht mehr abfließen und der Garten verschlammt. Ähnliche Konsequenzen hat die falsche Dimensionierung der Kollektorfläche und der Wärmepumpe. Wenn solche Schäden behoben werden müssen, kann das gesamte Projekt im schlimmsten Fall unrentabel werden.
Sandböden leiten Wärme schlechter als schwere, feuchte Böden. Die Größe der Kollektorfläche ist unter Berücksichtigung des geologischen Gutachtens anzulegen.
Der Umfang der Bohrungen für Erdsonden hängt von der geologischen Beschaffenheit des Grundstücks, der Höhe des Grundwasserspiegels sowie der benötigten Wärme ab. Die Erdsonden benötigen weniger Platz auf Ihrem Grundstück. Ist der Grundwasserspiegel zu hoch oder die Bodenbeschaffenheit nicht ideal, können mehrere Erdsonden in einzelnen Bohrungen verlegt werden. Der Mindestabstand der Bohrschächte liegt bei fünf Metern.
Nicht nur im Garten, sondern auch im Haus benötigen Sie Platz für das System. Die Wärmepumpe ist etwa 0.5 bis 2 m3 groß. Um mit Erdwärme effizient zu heizen, sind Flächenheizungen (Fußbodenheizung) erforderlich. Diese möglichen Umbauten und Sanierungen (interne Verlinkung) sollten Sie in die Planung einkalkulieren.
Kosten und Förderung privater Erdwärme-Projekte
Die höchsten Kosten entstehen im Installationsprozess. In der Nutzungszeit fallen keine zusätzlichen Heizungs- oder Warmwasserkosten an. Lediglich die Wärmepumpe benötigt Strom. Dabei ist das Verhältnis 1:4, also zur Erzeugung von 4 Einheiten Wärme benötigt die Wärmepumpe 1 Einheit Strom. Bei einem Einfamilienhaus sind das durchschnittliche Stromkosten von 400 bis 600 Euro im Jahr. Die Wartungskosten fallen mit ca. 50 Euro pro Jahr sehr gering aus.
Die Anschaffungskosten einer Wärmepumpe liegen bei ca. 5.000 bis 12.000 Euro. Die Kosten für die Erschließung des Grundstückes und das Zubehör für Erdkollektoren beläuft sich auf 2.000 bis 5.000 Euro, für die Erdsonde auf 3.500 bis 6.000 Euro. Die Erdwärmesonde ist in der Anschaffung deutlich teurer, erzielt jedoch höhere Wirkungsgrade und somit eine schnellere Amortisation.
Wärmepumpenprojekte werden in Deutschland vom BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) gefördert. Ausschlaggebende Bedingung für die Förderung ist seit 2011 der COP-Wert des Systems. Der COP (Coefficient of Performance) setzt die Wärmepumpenleistung ins Verhältnis ihrer Stromaufnahme. Die Pumpen werden im Labor geprüft und erhalten das sogenannte EHPA-Gütesiegel, mit dem der Bauherr die geeignete Pumpe für das Projekt wählen kann, um so die Förderungsbedingung zu erfüllen.
Die Erdwärmepumpen (auch Sole-Wärmepumpen), werden gefördert mit:
- 800 Euro bis 10kW
- 800 Euro + 120 Euro je weiteres kW bis 20kW
- 800 Euro + 100 Euro je weiteres kW bis 100 kW
Für die Finanzierung Ihrer Erdwärmepumpe sollten Sie neben den günstigen Krediten der KfW, auch Ihren lokalen Stromversorger anfragen. Diese bieten zum Teil Sonderkredite und Zuschüsse an.
Zusätzlich stehen Ihnen verschiedene Renovierungs- und Modernisierungskredite verschiedenster Anbieter zur Verfügung. Damit können Sie den Eigenkapitalanteil der Anschaffungskosten geringhalten. Beide Kreditarten sind zweckgebunden, das heißt, dass Sie die ausgezahlten Gelder nur für den im Kreditvertrag angebenden Zweck verwenden können. Diese Einschränkung wird mit niedrigen Zinsen belohnt.
Welcher Kredit für Ihr energetisches Bauprojekt am besten geeignet ist, finden Sie mit einem Kreditvergleich heraus. Auch hier können zweckgebundene Kredite mit einbezogen werden.
Gesetze und Steuern
Erbrachte Erhaltungs-, Modernisierungs- und Renovierungsarbeiten können Sie in Ihrer Einkommenssteuererklärung geltend machen. Beträge bis 3.000 Euro können bis zu 20 Prozent geltend gemacht werden. Voraussetzung ist eine steuerlich korrekte Handwerkerrechnung.
Vor der Installation einer Erdwärmeanlage mit Erdsonde, bedarf es Genehmigungen von der Unteren Wasserbehörde und der Bergbehörde.
Bei Neubau eines Einfamilienhauses ist das EEWärmeG zu erfüllen. Darin sind auch Bedingungen an eine installierte Wärmepumpe enthalten. Diese sind vom Bauherrn einzuhalten.
Vor- und Nachteile privater Erdwärmepumpen
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
|
|
Weitere Wärmepumpensysteme
Wärmepumpen sind grundsätzlich Systeme, die einem Medium mit niedriger Temperatur wie Luft, Erde oder Wasser die Wärme entziehen und diese auf ein beheizendes System mit höherer Temperatur übertragen. Neben den Erdwärmepumpen sind als weitere Anwendungen zu finden: Luftwärmepumpen, Grundwasserwärmepumpen und Gaswärmepumpen.
Das System der Grundwasserwärme ist ähnlich dem der Erdwärme. Grundwasser hat ganzjährig Temperaturen von 10 bis 12° C. Dieses wird durch einen Brunnen zutage gefördert und das Kühlmittel erwärmt. Nach Übertragung der Wärme auf das Wasser des Heizungssystems, wird das erkaltete Grundwasser durch einen zweiten Brunnen dem Erdreich wieder zugeführt.
Luftwärmesysteme sind die günstigste und häufigste Form der Wärmepumpen. Sie zeichnen sich durch geringe Anschaffungskosten aus, da keine Erdarbeiten notwendig sind. Die Luftwärmepumpe wird im Garten auf ein Betonfundament oder im Keller aufgestellt. Wie der Name schon sagt, nutzt sie die Wärme der Umgebung, um Warmwasser- oder Heizungssysteme zu versorgen. Die Betriebskosten sind bei ihr jedoch ein wenig höher und die Leistung nicht so ergiebig.
Gaswärmepumpen haben keine eigenen Systeme für die Wärmegewinnung, sondern nutzen ebenso Erde, Luft und Grundwasser als Primärwärmequelle. Der Unterschied zu den anderen Modellen liegt in ihrem Inneren: Sie werden nicht mit Strom, sondern mit Gas betrieben. Diese Pumpen existieren seit den 90er Jahren in gewerblichen Betrieben und finden zunehmend auch in Ein-und Mehrfamilienhäusern Verwendung. Sie haben den Vorteil, dass sie höhere Leistungsbereiche bedienen und somit auch in Altbauten mit traditionellen Heizkörpern nachgerüstet werden können.
Welche Wärmepumpe für Ihr Haus geeignet ist, sollten Sie unbedingt mit geeignetem Fachpersonal klären und vergleichen. Jedes Grundstück und Gebäude bringt seine eigenen Voraussetzungen und Bedürfnisse in die Planung ein.
