Erdwärmepumpen
Über eine sogenannte Erdwärmepumpe können Hauseigentümer:innen ihr Haus heizen. Hierbei handelt es sich um eine sehr umweltschonende Wärmequelle, die vom Staat gefördert wird. Daher möchten wir dir im Rahmen dieses Artikels aufzeigen, welche Vor- und Nachteile durch den Einbau einer Erdwärmepumpe entstehen. Außerdem stellen wir die verschiedenen Arten vor. Neben den verschiedenen Fördermöglichkeiten gehen wir auch auf die Kosten einer Erdwärmepumpe ein.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Erdwärmepumpe ist eine Wärmepumpe, die Wärme aus dem Boden zieht und sie in den eigenen Heizkreislauf überträgt.
- Der Einbau einer Erdwärmepumpe verursacht hohe Investitionskosten, welche sich allerdings durch staatliche Förderungen reduzieren lassen.
- Bei der Erzeugung der Erdwärme wird nur für den Betrieb der Pumpe Strom benötigt, sodass die laufenden Kosten sehr gering ausfallen.
- Der Solekreislauf lässt sich umkehren. Das bedeutet, dass eine Erdwärmeheizung im Sommer zur Kühlung des Hauses verwendet werden kann.
- Der Einsatz einer Erdwärmepumpe lohnt sich hauptsächlich für neue Gebäude mit guter Isolierung.
Was ist eine Erdwärmepumpe?
Bei einer sogenannten Erdwärmepumpe handelt es sich um eine Wärmepumpe, die über einen Kreislauf aus Kunststoffleitungen die Wärme aus der Erde holt und dem eigenen Heizkreislauf zuführt. Das ist dadurch möglich, dass sich im Boden gespeicherte Energie befindet, die über die Erdwärmepumpe aufgenommen werden kann. Innerhalb von Deutschland beträgt die Bodentemperatur in etwa einem Meter Tiefe 7 bis 13 Grad Celsius. Eine Erdwärmepumpe kann sich diese konstanten Temperaturen zunutze machen, um daraus Heizenergie zu gewinnen.
Die Erdwärmepumpe wird manchmal auch als Erdwärmeheizung bezeichnet.
Gründe für eine Erdwärmepumpe
Es gibt einige Gründe für den Einsatz einer Erdwärmepumpe. Sie wird zu den erneuerbaren Energien gezählt und gilt demnach als besonders umweltfreundlich. Zusätzlich dazu können sich Nutzer:innen einer solchen Wärmepumpe über geringe Betriebskosten freuen. Weiterhin sind die Eigentümer:innen einer Immobilie, die die Wärme aus einer Erdwärmeheizung bezieht, unabhängiger von Gas und Öl. Auch die Notwendigkeit eines Schornsteins entfällt. Weil sich der Energieverbrauch einer Immobilie durch den Einbau einer Erdwärmepumpe verringert, wirkt sich die Nutzung einer solchen Wärmepumpe positiv auf den Energieausweis aus.
Einsatzmöglichkeiten
Soll ein Haus in Zukunft mit einer Erdwärmepumpe beheizt werden, dann stehen Immobilieneigentümer:innen gleich mehrere Einsatzmöglichkeiten zur Verfügung. Es können sogenannte Erdwärmekollektoren verwendet werden, welche dem Erdreich die erforderliche Wärme entnehmen. Der Einsatz von Erdwärmesonden ist ebenfalls möglich. Dabei verfügen beide Systeme über Vor- und Nachteile. Grundsätzlich ist eine Erdwärmesonde teurer in der Anschaffung, erzielt durch die sehr tiefen Bohrungen aber auch Leistungen, die ganzjährig konstant sind.
In der Regel eignet sich eine Erdwärmeheizung vor allem für moderne Häuser, die über eine gute Isolierung verfügen.
So funktioniert eine Erdwärmepumpe
Die Funktionsweise einer Erdwärmepumpe lässt sich über das zum Einsatz kommende 3-Kreislauf-System erklären. Im ersten Kreislauf zirkuliert die Sole als Wärmeübertragungssystem und nimmt die im Boden gespeicherte Wärme auf. Diese wird anschließend in der Wärmepumpe verdampft. Danach erfolgt die Übertragung der Wärme auf den zweiten Kreislauf. Man spricht auch vom Kältemittelkreislauf. Hierbei erwärmt sich das Kältemittel. Durch den geringen Siedepunkt verändert sich der Aggregatzustand des Kältemittels von flüssig zu gasförmig. Im Anschluss daran wird das nun gasförmige Kältemittel komprimiert, um die Temperatur zu erhöhen.
Im dritten Kreislauf, dem sogenannten Heizkreislauf, zirkuliert das Heizwasser für die Heizung. Dieses erwärmt sich aufgrund des erwärmten Kältemitteldampfes. Durch die Übertragung der Wärme kühlt das Kältemittel wieder ab, es kommt zur Kondensierung. Das bedeutet, dass sich der Aggregatzustand wieder von gasförmig zu flüssig verändert. Der durch die Erwärmung entstandene Druck senkt sich durch das Expansionsventil, während das flüssige Kältemittel zum Verdampfer zurückströmt. Dort ist es wieder dazu in der Lage, Erdwärme aufzunehmen und der Kreislauf beginnt von vorne.
Arten
Es gibt einige verschiedene Arten von Erdwärmepumpen, welche wir dir im Rahmen der folgenden Abschnitte genauer vorstellen möchten.
Flächenkollektor
Bei einem sogenannten Flächenkollektor handelt es sich um einen Erdwärmetauscher, der horizontal verlegt wird. Hierbei wird die Wärme über Soleleitungen zur Wärmepumpe transportiert. Der Flächenkollektor wird als günstige Alternative zur Bohrung von Erdsonden betrachtet, allerdings benötigen Hauseigentümer:innen ein großes Grundstück, damit sich diese Art von Erdwärmepumpe lohnt.
Hauseigentümer:innen können einen Flächenkollektor auch selbst verlegen.
Ringgrabenkollektor
Der sogenannte Ringgrabenkollektor stellt eine kostengünstige sowie flexible Lösung dar, wenn Erdwärme über eine Sole-Wasser-Wärmepumpe gewonnen werden soll. In der Regel erfolgt die Verlegung der Rohre in Schlaufen am Grund eines Grabens. Dabei verläuft der Graben im Normalfall um das Grundstück herum. Diese Rohre sind mit Sole (einem Gemisch aus Salz und Wasser) gefüllt und ziehen Umgebungswärme aus dem Erdreich. Die so gewonnene Wärme wird an die Erdwärmepumpe weitergeleitet.
Erdsonde
Unter einer Erdsonde versteht man lange Doppelrohre, die aus hochbeständigem Polyethylen bestehen und in tiefe Erdbohrungen eingelassen werden können. Hierdurch wird ein geschlossenes System gebildet, in welchem entweder Sole oder Glykol (Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser) zirkuliert. Diese dienen als Trägerflüssigkeit. Dabei nimmt die Sole die Wärmeenergie des tiefen Erdreichs auf und leitet sie an die Wärmepumpe weiter.
Spiralkollektoren
Bei einem Spiralkollektor handelt es sich um eine besondere Bauform eines Erdwärmekollektors, der sich nahe an der Oberfläche befindet. Dieser zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass er sehr platzsparend ist. Eingesetzt werden solche Kollektoren, um Wärme aus den oberen Erdschichten zu generieren. In der Regel werden Spiralkollektoren in Kombination mit einer Wärmepumpe verwendet, die entweder zum Heizen oder zum Kühlen eingesetzt wird.
Schlauchsonden
Eine Schlauchsonde wird manchmal auch als Packersonde bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine Erdwärmesonde, welche aus einem blähfähigen Schlauch besteht. Die Schlauchsonde ist selbstabdichtend, was bedeutet, dass eine Verfüllung des Ringaumes nicht erforderlich ist. Somit sind negative Frost-Tau Wechselwirkungen nicht möglich. Ein Vorteil dieser Sonde besteht darin, dass sie den Bohrlochquerschnitt vollständig ausnutzt. Dies führt zu bis zu 30% höheren Entzugsleistungen.
CO2-Sonde
Über eine CO2-Sonde wird dem Boden Wärme entzogen. Als Wärmeträger wird in diesem Fall Kohlendioxid eingesetzt. Indem Erdwärme aufgenommen wird, kommt es zur Verdampfung von flüssigem CO2 im Sondenrohr. Das führt dazu, dass dieses aufsteigt und die Erdwärme an die Wärmepumpe abgibt. Durch die Abgabe der Wärme verflüssigt sich das CO2 wieder und strömt innerhalb des Sondenrohrs nach unten, sodass der Kreislauf von neuem beginnen kann.
Direktverdampfer-Sonde
Wenn eine Direktverdampfer-Sonde zur Wärmeerzeugung genutzt wird, dann verlagert sich der Verdampferteil der Wärmepumpe in die Erdwärmesonde. Um dies zu gewährleisten, muss ein Wärmeträgerfluid mit einem niedrigen Siedepunkt verwendet werden.
Erdgebundene Betonbauteile
Bei erdgebundenen Betonbauteilen handelt es sich um Wände oder Betonpfähle, die eine vor allem bei industriellen Bauten verwendete Alternative zur Erdwärmesonde darstellen. Werden die erdgebundenen Betonbauteile in Kombination mit einer Erdwärmepumpe genutzt, dann kann hiermit sowohl geheizt als auch gekühlt werden. Diese Art von Wärmequelle ist insbesondere dann sinnvoll, wenn nur Bauteile herangezogen werden, die man aus statischen Gründen sowieso benötigt. Dementsprechend entstehen keine zusätzlichen Bohrarbeiten, wie dies zum Beispiel bei Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren der Fall ist.
Erdwärmepumpe und Umwelt
Eine Erdwärmepumpe führt langfristig betrachtet nicht nur zu entsprechenden Kosteneinsparungen, sondern schützt auch die Umwelt. Denn die auf diese Weise erzeugte Erdwärme sorgt weder für CO2- noch für Feinstaub-Emissionen. Setzen Hauseigentümer:innen “grünen Strom” ein, dann kann eine Erdwärmeheizung sogar zu 100% klimaneutral betrieben werden.
Planung, Einbauvoraussetzungen und Montage
Vor dem Einbau einer Erdwärmepumpe sollten Hauseigentümer:innen die sogenannten Entzugsleistungen der Bodenarten überprüfen. Denn diese nehmen großen Einfluss auf die Entzugsleistung der Erdwärmesonde. Diese können in vielen Fällen über das Internet eingesehen werden und zwar auf den Webseiten der geologischen Landesämter. Auch Bohrfirmen vor Ort können diesbezüglich befragt werden, weil sie über entsprechende Fachkenntnisse bezüglich der Gegebenheiten vor Ort verfügen.
Da bereits bestehende Gebäude durch die Bohrung nicht beeinträchtig werden dürfen, sollte die Erdwärmebohrung einen Mindestabstand von 2 Metern zum Gebäude halten. Entstehen mehrere Bohrungen, dann sollte der Abstand bei Sonden, die kleiner sind als 50 Meter, bei mindestens 5 Metern liegen.
Handelt es sich um Sondenlängen von über 50 Metern, dann sollte der Abstand mindestens 6 Meter betragen. Vor dem Einsetzen der Sonde werden diese mit Wasser befüllt, um ein Aufschwimmen zu verhindern. Im Anschluss daran erfolgt eine Überprüfung von Druck und Durchfluss der Sonde. Zusätzlich dazu erfolgt eine komplette Verfüllung des Ringraumes. Es folgt die Verbindung der Erdsonden mit den Anschlussleitungen.
Anschließend befüllt man die Erdsonden mit dem bereits an- und durchgemischten Wärmeträgermedium. Dieses wird auch als “Sole” bezeichnet. Die Rohrleitungen werden durchgespült und eine Druckprobe ausgeführt. Kommt es hierbei zu keinen Problemen, ist der Erdwärmetauscher einsatzbereit.
Vor dem Einbau einer Erdwärmepumpe sollten Hauseigentümer:innen unbedingt die regionalen Vorschriften überprüfen.
Tipps für den Einbau
Gemäß VDI 4640 sollten Flächenkollektoren unterhalb der Frostgrenze verlegt werden. Das bedeutet, die Verlegung sollte in einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 Metern erfolgen. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass der Abstand im richtigen Verhältnis zum Durchmesser der Rohre gewählt wird. Das liegt daran, dass es bei Rohren, die zu dicht beieinander verlegt wurden, zu einem zu großen Entzug an Wärme kommt.
Dies kann zu einer Vereisung des entsprechenden Bereichs führen. Zusätzlich dazu muss berücksichtigt werden, dass die Flächen, die sich über dem Kollektorfeld befinden, keine Versiegelung oder Bebauung stattfindet. Um zu vermeiden, dass das Rohrsystem Schaden nimmt, sollten Hauseigentümer:innen zudem darauf achten, dass sie keine Bäume oder Büsche anpflanzen, die sich zu tief verwurzeln.
Kosten und Ertrag
Die Kosten für eine Erdwärmepumpe setzen sich aus den Gerätekosten und aus den Kosten der Erschließung der Wärmequelle zusammen. Insbesondere die Kosten für die Erschließung können stark variieren, da diese stark von den Gegebenheiten vor Ort abhängig sind. Zudem macht es einen Unterschied, ob eine Sonden-Bohrung durchgeführt wird oder Erdkollektoren genutzt werden.
So ist eine Sonden-Bohrung mit deutlich höheren Kosten verbunden, allerdings benötigen Erdkollektoren eine sehr große Fläche, um ein effizientes Arbeiten gewährleisten zu können, sodass nicht pauschal beantwortet werden kann, welches Gerät genutzt werden sollte. Es hängt stets von den individuellen Rahmenbedingungen ab.
Für eine strombetriebene Erdwärmepumpe als Komplettanlage fallen für das Produkt selbst etwa 8.000 bis 16.000 Euro an. Die Kosten für die Erschließung liegen bei 3.000 bis 8.000 Euro, wenn Erdkollektoren verwendet werden. Kommt es allerdings zu einer Bohrung, dann betragen die Kosten für die Erschließung 8.000 bis 20.000 Euro. Aber auch wenn eine Erdwärmepumpe im ersten Schritt mit hohen Kosten verbunden ist, die höher liegen als zum Beispiel bei Öl und Gas, so erzielen Nutzer:innen dieser Wärmegewinnung auf lange Sicht trotzdem einen höheren Ertrag.
Die geringeren Heizkosten führen dazu, dass die Erdwärmepumpe nach einer Nutzungsdauer von 10 Jahren bereits im Vergleich zu anderen Energieerzeugern die geringsten Gesamtkosten verursacht.
Vor- und Nachteile
Zu den großen Vorteilen einer Erdwärmepumpe gehören die geringen laufenden Kosten. Denn Erdwärme steht kostenlos zur Verfügung. Zudem gibt es keine Begrenzung der Erdwärme. Lediglich für den Betrieb der Pumpe wird Strom benötigt, welcher allerdings nur ein Viertel der erzeugten Energie beträgt. Da weder ein Brennstofflager noch ein Tank erforderlich sind, besteht ein geringerer Platzbedarf. Es besteht keine Feuer- oder Explosionsgefahr, weil keine Brennstoffe gelagert werden müssen.
Aufgrund der sehr umweltfreundlichen Technologie bestehen attraktive Fördermöglichkeiten, sodass die Investitionskosten durch staatliche Finanzspritzen reduziert werden können. Außerdem kann der Solekreislauf umgekehrt werden, sodass die Wärmepumpe im Sommer auch zur Kühlung des Hauses genutzt werden kann. Nachteilhaft ist, dass Hauseigentümer:innen zuerst einmal recht hohe Investitionskosten stemmen müssen. Außerdem ist man abhängig davon, dass das Grundstück groß genug ist, um den Einbau bewerkstelligen zu können. Für alte und schlecht gedämmte Gebäude macht die Verwendung einer Wärmepumpe zudem wenig Sinn. Weiterhin wird für die Bohrungen eine Genehmigung von den Behörden benötigt.
- Niedrigere Kosten
- Geringer Platzbedarf
- Kein Risiko
- Umweltfreundlichkeit
- Kühlung möglich
- Fördermöglichkeiten
- Hohe Investition erforderlich
- Grundstück muss groß genug sein
- Nicht sinnvoll bei Altbauten
- Behördliche Genehmigung nötig
Finanzierung
Da eine Erdwärmepumpe auf besonders umweltfreundliche Art und Weise Wärme erzeugen kann, gibt es staatliche Förderungen für diese Art der Energiegewinnung. Sowohl die BAFA als auch die KfW unterstützen die Finanzierung des Einbaus einer Erdwärmepumpe. Auf die jeweiligen Förderprogramme werden wir in den nächsten Abschnitten genauer eingehen. Wichtig zu wissen ist hierbei, dass die Programme der BAFA und der KfW nicht miteinander kombiniert werden können.
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Hauseigentümer:innen, die eine Erdwärmepumpe installieren, können von der BAFA 30% der förderfähigen Kosten erhalten. Dies gilt allerdings nur bis zu einer Maximalsumme in Höhe von 60.000 Euro. Im Durchschnitt können Eigentümer:innen somit bei einer Erdwärmepumpe mit Bohrung mit einer Förderung in Höhe von etwa 9.500 bis 10.500 Euro rechnen.
Bei einem Flächenkollektor entspricht die Förderung durchschnittlich ungefähr 7.400 bis 9.400 Euro. Eine Förderung für den Einbau einer Erdwärmepumpe erhalten Hauseigentümer:innen allerdings nur dann, wenn diese gemäß EN 14511 / EN 14825 geprüft und zertifiziert wurde. Zusätzlich dazu muss die Wärmepumpe über eine jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz von mindestens 150% bei 35 Grad Vorlauftemperatur verfügen. Liegt die Vorlauftemperatur bei 55 Grad, dann muss die Effizienz mindestens 135% betragen.
KfW
Entschließen sich Hauseigentümer:innen für eine Effizienzhaus-Sanierung, dann können sie über das Programm KfW 261 auch für die Erdwärmepumpe einen Kredit in Höhe von bis zu 150.000 Euro erhalten. Ein Tilgungszuschuss kann auch gewährt werden, aber nur bis zu einer Höhe von 67.500 Euro. Handelt es sich um einen Neubau, dann beträgt die mögliche Maximalsumme des Kredits ebenfalls 150.000 Euro, allerdings liegt der Tilgungszuschuss nur noch bei maximal 30.000 Euro.
Fazit
Über eine Erdwärmepumpe können Hauseigentümer:innen sehr umweltfreundlich und langfristig kostengünstig Wärme beziehen. Es ist sogar möglich, das Haus im Sommer zu kühlen. Dem entgegen stehen allerdings die Investitionskosten, die ziemlich hoch ausfallen können. Es besteht allerdings die Möglichkeit, staatliche Förderungen zu beantragen, um die Kosten zu reduzieren.
Aufgrund der hohen einmaligen Kosten zu Beginn ist eine Erdwärmeheizung anfangs mit höheren Kosten verbunden, als bei anderen Energieträgern entstehen. Ab einem Zeitraum von 10 Jahren allerdings fallen die Gesamtkosten aufgrund der deutlich niedrigeren laufenden Kosten allerdings schon geringer aus als beispielsweise beim Bezug von Öl und Gas. Langfristig betrachtet lohnt sich der Einbau einer Erdwärmepumpe also nicht nur für Umweltschützer:innen, sondern auch aus finanzieller Hinsicht.
FAQ: Fragen und Antworten zu Erdwärmepumpen
Was kostet eine komplette Erdwärmeheizung?
Eine komplette Erdwärmeheizung kann Kosten in Höhe von 8.000 bis 16.000 Euro verursachen.
Wann lohnt sich eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe lohnt sich hauptsächlich für neue Gebäude, die gut isoliert sind.
Was kostet eine Bohrung für eine Erdwärmepumpe?
Die Bohrung für eine Erdwärmepumpe kann Gesamtkosten in Höhe von 8.000 bis 20.000 Euro nach sich ziehen.
Welche Nachteile hat eine Erdwärmepumpe?
Nachteilhaft ist, dass Hauseigentümer:innen hohe Investitionskosten in Kauf nehmen müssen. Zusätzlich dazu muss das Grundstück groß genug sein.
Was kostet eine Erdwärmeheizung für ein Einfamilienhaus?
Neben den Produktkosten fallen auch Erschließungskosten an, die variieren können. Bei einem Einfamilienhaus mit einer Fläche von 300 bis 350 Quadratmeter sollten Hauseigentümer:innen mit Kosten für die Erschließung von 3.000 bis 4.500 Euro rechnen.
Was ist günstiger: Erdwärme oder Gas?
Die anfänglichen Kosten für Gas sind niedriger. Langfristig betrachtet profitieren Verbraucher:innen jedoch stark von den niedrigeren laufenden Kosten, sodass Erdwärme auf lange Sicht günstiger ist.
Wann ist der Einsatz einer Erdwärmepumpe nicht möglich?
Der Einsatz einer Erdwärmepumpe ist dann nicht möglich, wenn die zuständige Behörde keine Genehmigung für die erforderliche Bohrung erteilt.
