Heizen mit Erdwärme ist eine sehr umweltfreundliche Möglichkeit seine Räume zu beheizen, da die vorhandene Wärme/Energie aus der Erde genutzt wird. Unabhängig von der Jahreszeit, findet man bereits in einer Tiefe von um die 20 m, eine konstante Temperatur von 10 °C vor. Dieses Potenzial lässt sich mit der Hilfe moderner Heiztechniken nutzen, was allerdings einige Voraussetzungen erfordert.
Wir zeigen Ihnen hier, wie das Heizen mithilfe von Erdwärme technisch funktioniert, welche Arten der Gewinnung der vorhandenen Wärme es gibt und welche Besonderheiten beim Einsatz in den eigenen vier Wänden zu beachten sind. Außerdem gehen wir kurz auf die Kosten für die Nutzung der Erdwärme ein und stellen ein paar Vor- und Nachteile vor.
Heizen mit Erdwärme: Wie funktioniert das technisch?
Beim Heizen mit Erdwärme werden oberflächennahe geothermische Systeme, wie z.B. Wärmepumpen, eingesetzt. Diese nutzen die Erdwärme in Tiefen um einen bis etwa 100 Meter. Die Wärme wird von einer Wärmepumpe aufgenommen, welche wie ein umgekehrter Kühlschrank funktioniert: Im Erdreich liegen Sonden oder Wärmekollektoren, durch die eine Kühlflüssigkeit fließt. Die Kühlflüssigkeit nimmt über die Rohrwände die Wärme auf, verdampft dabei, wird als Gas von der Wärmepumpe verdichtet, erwärmt sich dabei nochmals, entspannt sich dann an der Oberfläche wieder zur Flüssigkeit und gibt dabei die Wärme ab. Ein Wärmetauscher überträgt die Erdwärme auf das Wasser im Heizsystem.
Wärmepumpen können übrigens auch die Wärme aus der Luft beziehen. Es gibt aber auch Wärmepumpen, welche das Grundwasser als Wärmequelle nutzen. Brötje, einer der führenden Hersteller, bietet auf seiner Website einen guten Überblick über die verschiedenen Arten von Wärmepumpen.
Erdwärme für das Eigenheim: Arten der Gewinnung
Die Gewinnung von Erdwärme für ein normales Gebäude wie das Eigenheim kann direkt unter der Oberfläche mit Flachkollektoren oder in größerer Tiefe (bis rund 100 m) mit Sonden erfolgen.
Bei Flachkollektoren wird das Erdreich nur einen reichlichen Meter tief abgetragen, dann verlegt man die Kollektoren schlangenförmig und horizontal. Das kostet weniger als eine Tiefenbohrung und schont das Grundwasser, erfordert aber Platz. Damit sich die Erdwärme für ein Haus rechnet, ist für die Flachkollektoren mindestens eine freie Fläche von der Größe der Wohnfläche erforderlich. Dieses Mindestmaß genügt bei gut gedämmten Neubauten, bei Bestandsimmobilien darf es gern noch mehr Platz sein. Zu beachten sind die erforderlichen Baumaßnahmen: Ein Garten würde praktisch komplett umgegraben werden. Die Fläche darf zudem später weder verdichtet noch bebaut werden. Die Menge der auf diese Weise gewonnenen Erdwärme hängt von der Wärmeleitung und Wasserdurchlässigkeit des Bodens, der Größe der Anlage, der Außentemperatur und der Sonnenbestrahlung des Bodens ab. Etwa ein Drittel aller Wärmepumpen beziehen Erdwärme aus Flachkollektoren.
Die tiefer eingegrabenen Sonden machen das Gros der Anlagen aus, gebohrt wird nach Bodenbeschaffenheit – je tiefer, desto besser. Bei 100 Metern Tiefe können sich die Betreiber auf stabile 10 – 15 °C ganzjährig verlassen. Besonders gut gelingt die Planung so einer Anlage in einem geologisch gut erkundeten Gebiet. Das trifft auf viele Teile Deutschlands – besonders Ostdeutschlands – zu. So eine Sondenbohrung muss beim geologischen Dienst und beim Wasserwirtschaftsamt, manchmal zusätzlich auch beim Bergbauamt (je nach Geologie) beantragt werden. Kollektoren in geringer Tiefe sind dagegen in der Regel nicht anzeigepflichtig.
Besonderheiten beim Einsatz von Erdwärme in den eigenen vier Wänden
Leistungsbilanz einer Wärmepumpe
Die Wärmepumpe fördert das Kühlmittel
, sie steht im Hauswirtschaftsraum oder Keller und läuft in der Regel mit elektrischem Strom. Dieser Strom ist gegen die gewonnene Energie aus der Erdwärme zu verrechnen, um die Effizienz der Anlage zu ermitteln. Dabei spielen die beiden Kenngrößen Temperaturhub (überwundene Temperaturdifferenz) und Jahresarbeitszahl eine Rolle.
Letztere beziffert die Relation zwischen erzeugter Wärmemenge und eingesetzter elektrischen Energie. Als gute Zielgröße gilt eine Jahresarbeitszahl von vier. Sie bedeutet, dass eine Kilowattstunde Strom für die Förderung von vier Kilowattstunden Wärme genügt. Da die Differenz von drei Kilowattstunden aus der kostenlosen Erdwärme stammt, gewinnt der Betreiber auf der Kostenseite. Auch eine Jahresarbeitszahl von zwei wäre demnach noch gewinnbringend, doch dann würde sich die vergleichsweise teure Anschaffung erst sehr spät amortisieren.
Eine gute Jahresarbeitszahl ist nur bei einer entsprechenden Auslegung der Heizung im Gebäude zu erreichen. Ihre Vorlauftemperatur sollte recht niedrig sein, damit die Wärmepumpe effizient arbeiten kann – unter 50 °C wäre ein guter Wert. Niedrige Vorlauftemperaturen sind durch eine energieeffiziente Gebäudehülle und durch Flächenheizkörper wie z.B. der Fussbodenheizung zu erreichen. Das kann im Neubau, der von vornherein mit Erdwärme beheizt werden soll, eingeplant werden. Im Altbau sind allerdings manchmal erhebliche Umbauten nötig. Bei diesen ist der erste Schritt immer die Optimierung des Heizungssystems. Es kann durchaus Szenarien geben, bei denen sich der Einsatz einer Erdwärmepumpe im Altbau nicht lohnt. Doch das kann nur ein Fachmann ausrechnen.
Kosten einer Erdwärmepumpe
Die Standard-Erdwärmepumpe für das Eigenheim mit bis zu 120 m² Wohnfläche kostet inklusive Sonde rund 19.000 bis 22.500 Euro. Hierfür gibt es Fördermittel der KfW
, des Marktanreizprogramms für erneuerbare Energien der Bundesregierung und auch von regionalen Stellen. Die Pumpe muss zur Art der Erdwärmegewinnung (Erdkollektor oder Erdsonde) passen. Pauschale Aussagen sind zwar immer recht schwierig, weil sich jede Anlage sehr individuell rechnet. Eine grobe Faustregel besagt aber, dass sich eine Erdwärmeheizung gegenüber der Gasheizung in rund zehn Jahren amortisiert, gegenüber der Ölheizung sogar schon in rund fünf Jahren. Nach dieser Zeit hat die Erdwärmeheizung die gegenüber den beiden anderen Heizungsarten teureren Anschaffungskosten durch ihre Ersparnis bei den laufenden Betriebskosten eingespielt.
Vor- und Nachteile der Heizung mit Erdwärme
Nachfolgend stellen wir Ihnen ein paar Vor- und Nachteile der Nutzung von Erdwärme vor. Eine umfangreichere Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile des Heizens mit Erdwärme finden Sie bei der Zeitung „Die Welt“.
Vorteile
- sehr umweltfreundlich
- Fördermittel erhätlich
- amortisiert sich früher oder später
Nachteile
- höhere Anschaffungskosten
- relativ aufwendige Installation
Fazit zur Heizung mit Erdwärme
Erdwärme ist grundsätzlich zu empfehlen allein schon wegen des Umweltgedankens. Wenn eine moderne Wärmepumpe sehr lange wartungsarm arbeitet, wird sich zudem die Investition immer rechnen. Das Idealszenario wäre die Wärmepumpe für die Heizung mit Erdwärme und eine Solaranlage auf dem Dach mit Fotovoltaikmodulen für den Strom (der auch die Erdwärmepumpe antreibt) und Solarkollektoren für die Warmwasser- und Heizungsunterstützung. So ein Haus hätte eine absolut neutrale Klimabilanz und könnte energetisch autark funktionieren. Es sind nur die Anfangsinvestitionen zu beachten.
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