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Sole-Wasser-Wärmepumpe Heizquelle Erdreich

Schema einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren. © Bundesverband Wärmepumpe

Unsere Erde ist ein großer Wärmespeicher. Mit Erdwärme - oder Geothermie – wird die Wärmeenergie bezeichnet, die unter der Erdoberfläche vorhanden ist. Sie ist unter anderem durch Sonnen- und Bioenergie und die Hitze des Erdkerns entstanden. Durch Wärmeleitung, aber auch durch zirkulierende Gase und Flüssigkeiten wird diese Wärme ständig an die Oberfläche transportiert. Hinzu kommt noch die Sonnenenergie, die direkt und indirekt durch versickerndes Oberflächenwasser ebenfalls zur Erwärmung der oberflächennahen Schichten beiträgt.

Diese Erdwärme wird mit Hilfe einer Wärmepumpe gewonnen und auf Wohlfühltemperatur gebracht. Ein Wärmeniveau von sieben bis zwölf Grad Celsius reicht schon aus, um mit Druck und etwas Strom das Temperaturniveau so zu erhöhen, dass es sich für Heizzwecke eignet.

Der Preis einer solchen Wärmepumpe hängt von der Größe, der Technik und vielen weiteren Faktoren ab. Je nach Ausführung liegen die Herstellerpreise zwischen 5.000 und 12.000 Euro.

Die Hersteller testen ihre Produkte selbst unter Laborbedingungen.

  • Die Erdwärmepumpen der vergangenen Jahre wiesen eine durchschnittliche Leistungszahl von 4,5 auf. Dieser Wert wird in der Realität - also bei Ihnen Zuhause - meist nicht erreicht.
  • Die tatsächlich verbauten Erdwärmepumpen wiesen Werte von rund 3,9 auf. Das bedeutet, dass 1 kW Strom 3,9 kW Heizenergie erzeugen kann.

Verschiedene Systeme

Um die oberflächennahe Geothermie zu gewinnen und mit einer Wärmepumpe zu nutzen, gibt es verschiedene Systeme. Egal, um welche Variante der Sole-Wasser-Wärmepumpe es sich handelt – Erdkollektor oder Erdsonde – beide benötigen einen geschlossenen Kreislauf. Hierin zirkuliert ein Gemisch aus Salz, Wasser und Frostschutzmittel (Sole), um die Wärme aus dem Erdreich aufzunehmen. Mit der Wärmepumpe wird die aufgefangene Erdwärme anschließend an den zweiten Kreislauf, einen Kältemittelkreislauf (meist Propan oder Ammoniak), abgegeben. Durch die Änderung des Aggregatzustandes dieses Kältemittels mit Hilfe von Druck, erfolgt im Wärmetauscher dann die Erhitzung des Wassers im dritten Kreislauf – der Raumheizung.

Erdwärmekollektor

Bei der oberflächennahen Erdwärmepumpe, Erdwärmekollektor genannt, wird die Energie genutzt, die in den oberen Erdschichten gespeichert ist. Dafür wird ein horizontales Rohrleitungssystem rund 20 cm unter der Frostgrenze, also in etwa 1,5 Meter Tiefe, verlegt. Um die ungünstigsten Bedingungen bezüglich Jahreszeit, Verlegungstiefe der Kollektoren und Bodenbeschaffenheit zu berücksichtigen, decken sie in Abhängigkeit vom Wärmeträgermedium einen Bereich zwischen minus fünf und +25 Grad Celsius ab. Die benötigte Kollektorfläche richtet sich nach der benötigten Wärmeenergie.

Als Faustformel gilt: Für die Beheizung einer Wohnfläche von 100 Quadratmetern wird die doppelte Fläche für die Erdkollektoren, in diesem Fall 200 Quadratmeter, benötigt. Durch die stärker schwankenden Temperaturen und dem niedrigeren Temperaturniveau während der Heizperiode ist der Wirkungsgrad etwas geringer als bei der Erdwärmesonde. Dieses System bedarf auch keiner Bewilligung durch die Bergbehörde, über die bevorstehenden Erdarbeiten sollte sie aber trotzdem vorab informiert werden.

Da eine teure Tiefenbohrung entfällt, ist dieses System günstiger als die Erdwärmesonde. Bei einem Einfamilienhaus schlagen Aushubarbeiten und Material noch einmal mit etwa 2000 bis 5000 Euro zu Buche. Die Kosten für das Gesamtsystem liegen durchschnittlich zwischen 15.000 bis 18.000 Euro.

Erdwärmesonde

Im Gegensatz zu den Flächenkollektoren ist der Platzbedarf einer Erdsonde deutlich geringer.  Die Sonden werden mittels Tiefenbohrung vertikal in den Boden eingebracht, um dort die Umgebungswärme zu gewinnen. Dafür wird in einem Bohrloch – der Lochdurchmesser ist in etwa so groß wie eine CD - ein Rohrbündel verlegt, in dem ebenfalls ein Übertragungsmedium zirkuliert. Mit reinem Wasser betriebene Erdwärmesonden erfordern eine sorgfältige Auslegung der gesamten Anlage. Sie müssen mit höheren Austrittstemperaturen des Wärmeträgermediums aus der Wärmepumpe betrieben werden als Sonden, die mit einem Wasser-Glykol-Gemisch gefüllt sind.

Im Sommer eignen sich Erdwärmesonden auch zur Kühlung, dabei bleibt die Wärmepumpe ausgeschaltet und lediglich durch den Betrieb einer Umwälzpumpe wird dem Haus die Wärme entzogen. Diese wird im Untergrund gespeichert. Dabei kühlt das Haus um einige Grad ab und das  Erdreich wird erwärmt.

Die Tiefe des erforderlichen Bohrlochs hängt von den örtlichen Gegebenheiten und der Leistungsanforderung ab. Der Hintergrund ist, dass bis zu einer Tiefe von etwa 15 Metern die Temperaturen in unseren Breiten je nach Jahreszeit schwanken. Doch schon etwas tiefer liegt die Temperatur der Erde bei uns ganzjährig bei etwa 10 Grad Celsius. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur, je 100 Meter um etwa 3 Grad Celsius. Für Ein- Zweifamilienhäuser muss aber meist nicht tiefer als 100 Meter gebohrt werden.

Rund 50 Euro pro Bohrmeter sollten als Kosten eingeplant werden. Ist eine tiefere Bohrung erforderlich, wird eine spezielle Zulassung durch die Bergbehörde benötigt. Für Bereiche mit Bohrtiefenbegrenzungen gibt es spezielle Lösungen wie Speichersonden. Die Installation einer Erdwärmesonde ist aufgrund der erforderlichen Bohrarbeiten genehmigungspflichtig. Für die Genehmigungen sind die Unteren Wasserbehörden zuständig. Die Tiefenbohrung für Erdsonden fällt unter das Bergrecht und muss der Bergbehörde mitgeteilt werden.

Die Gesamtkosten für die Installation einer Erdwärmepumpe mit Sonde ist stark von den örtlichen Gegebenheiten abhängig. Für ein Einfamilienhaus fallen Kosten von etwa 17.000 bis 20.000 Euro an.