Erdwärmepumpe: Wie funktioniert sie und wie stark wird sie gefördert?
Geothermie: Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
Während ein Kühlschrank Wärme an den Untergrund abgibt, damit er kühlen kann, arbeitet die Erdwärmepumpe genau andersherum, aber nach dem gleichen Prinzip. Sie zieht aus dem Untergrund Wärme und gibt diese dann ans Haus ab.
Dabei arbeitet die Erdwärmepumpe in drei Kreisläufen:
- dem Sole-Kreislauf, um Wärme aus dem Boden zu gewinnen
- dem Kältemittelkreislauf in der eigentlichen Wärmepumpe
- dem Heizkreis, um die Wärme im Wohnraum zu verteilen
Im ersten Kreislauf wird die thermische Energie aus der Erde zur Wärmepumpe transportiert. Damit die Erdwärme aus dem Boden gezogen werden kann, wird für gewöhnlich ein Wärmetauscher (Sole) eingesetzt, in dem das Wasser oder eine Trägerflüssigkeit in einem geschlossenen Rohrsystem zirkuliert. Die aufgenommene Wärme wird dann an die Wärmepumpe, und damit an den zweiten Kreislauf abgegeben.
Der Wärmepumpenkreislauf sorgt dafür, dass die Temperatur erhöht wird. Dafür wird ein Aufbau mit Verdampfer, Kompressor und Kondensator genutzt. Zunächst fließt ein Kältemittel in der Pumpe, welches schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft und die Wärme aus der Wärmeträgerflüssigkeit aufnimmt. In einem Kompressor wird das verdampfte Kältemittel dann stark verdichtet. Der dafür notwendige höhere Druck sorgt dafür, dass die Temperatur deutlich ansteigt. Wenn das Mittel den Kompressor wieder verlässt, ist es so heiß, dass es jetzt ausreichende Wärme an das Heizsystem, also den dritten Kreislauf, abgeben kann.
Kommt die höhere Temperatur schließlich beim Heizkreis an, sorgt dieser dafür, dass die Heizflächen den Wohnraum beheizen und auch für warmes Wasser sorgen.
| Tipp: | Um den Kompressor am Laufen zu halten, benötigt eine Wärmepumpe Energie, die meist in Form von Strom oder Gas zugeführt wird. Wer die CO2-Bilanz seiner Erdwärmeanlage also noch verbessern will, der sollte die Wärmepumpe mit Strom aus regenerativen Quellen betreiben. |
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Welche Voraussetzungen braucht es für eine Erdwärmepumpe?
Damit eine Erdwärmepumpe auch effektiv ist, müssen ein paar Voraussetzungen erfüllt sein. Deshalb sollten Sie sich zuvor folgende Fragen stellen:
- Ist das Gebäude ausreichend energieeffizient und gut gedämmt?
- Mit welchen Vorlauftemperaturen wird die beste Effizienz erreicht? Hier gibt es eine Faustregel: Je niedriger der Unterschied zwischen Bodentemperatur und Vorlauftemperatur, desto weniger Energie verbraucht die Wärmepumpe. Daher sollte die Vorlauftemperatur 50 Grad Celsius nicht überschreiten. Wichtig ist hierbei auch eine gute Wärmeverteilung über Flächenheizungen, Fußbodenheizung oder großflächige Heizkörper.
- Ist der Boden geologisch für die Erdwärmenutzung geeignet? Diese Frage ist besonders wichtig, weil die Beschaffenheit des Bodens den Erdwärmeertrag pro Meter bestimmt. Ideal sind feuchte, lehmige und sandige Böden. Sie speichern viel Wärme.
- Ist das Grundstück geeignet, um Bohrungen oder Kollektorgräben anzulegen? Und sind Sie bereit bestehende Gartenflächen aufgraben zu lassen?
Was sind die Vor- und Nachteile einer Erdwärmepumpe?
Gerade in der heutigen Zeit, bei dem die Gaszulieferungen so ungewiss sind, bietet eine Erdwärmepumpe einen offensichtlichen Vorteil: Sie sind nicht mehr abhängig vom Gas, können sich an niedrigen Heizkosten erfreuen und stellen damit Ihr Heizsystem nachhaltig auf. Doch es gibt auch Punkte, die zum Nachteil werden könnten. Alle Vor- und Nachteile auf einen Blick:
Die Vorteile
- hohe Leistung
- gute CO2-Bilanz, die mit Ökostrom bis zur CO2-Neutralität verbessert werden kann
- niedriger Stromverbrauch sowie günstige Heizkosten dank preiswerter Wärmepumpentarife
- günstige Heizkosten mit preiswerten Wärmepumpentarifen
- zuverlässige und leistungsfähige Warmwassererzeugung
- kann gut mit Photovoltaik kombiniert werden
- wartungsarm, robust und langlebig
- geräuscharm und platzsparend, da nur ein Gerät (keine Außenaufstellung) nötig ist
- hohe Fördermöglichkeiten
- auch eine passive Kühlung/Klimatisierung im Sommer ist fast ohne Energieaufwand machbar
Die Nachteile
- hohe Investitionskosten zu Beginn
- im Vergleich zu anderen Wärmepumpen ist ein hoher Aufwand nötig für die Erschließung
- eine exakte Planung ist essentiell, um alle Vorteile auszunutzen zu können
- in eng bebauten Gebieten sind Erdwärmepumpen schwer zu realisieren
- Flächenkollektoren dürfen nicht durch Bauarbeiten oder Pflanzen beschädigt werden
- Bohrungen sind genehmigungspflichtig
Was kostet eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe ist gerade zu Beginn sehr kostenintensiv. Da die Planung, Bohrung und schließlich Installation einer Erdwärmepumpe aufwändig sind, kommen höhere Kosten zusammen. Für eine Erdwärmepumpe mit Sonde fallen Kosten in Höhe von rund 23.000 Euro an, eine Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor liegt bei etwa 18.000 Euro.
Es gibt allerdings sehr gute Fördermöglichkeiten und mit dieser Förderung lassen sich die Kosten deutlich senken. Auch die niedrigen Betriebskosten relativieren in den nächsten Jahren die hohen Ausgaben am Anfang.
Welche Erdwärmepumpen gibt es?
Zunächst einmal brauchen Sie vor allem Platz auf Ihrem Grundstück – ganz egal, welche Variante von Erdwärmepumpe Sie präferieren. Und diese Varianten gibt es:
- Erdwärmepumpe mit Sonde: Über das ganze Jahr hinweg herrscht im Boden ab zehn Metern Tiefe eine ziemlich konstante Temperatur. Gut für eine Wärmepumpe mit Erdsonde – dadurch ist sie besonders effizient. Zudem verbraucht sie eher wenig Platz auf dem Grundstück, allerdings sind trotzdem Bohrarbeiten nötig, die von einem erfahrenen Fachbetrieb durchgeführt werden sollten. Hausbesitzer brauchen für eine Erdwärmepumpe mit Sonde auf jeden Fall eine Genehmigung der unteren Wasserbehörde.
- Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor: Diese Pumpe arbeitet nicht in der Tiefe, sondern horizontal in der Fläche. Verlegt werden die Kollektoren in einer Tiefe von rund 1,50 Metern, also unterhalb der Frostgrenze. Das Rohrsystem unter der Erde ähnelt dabei den Schlangen einer Fußbodenheizung. Wie Sie sich denken können, braucht diese Variante allerdings viel Platz. Wie groß die Fläche für den Erdkollektor am Ende sein muss, erschließt sich aus der Frage, wie viel Fläche beheizt werden soll. Ist doch ohnehin unter der Erde, denken Sie? Das schon, aber die Fläche über dem Erdwärmekollektor darf nicht versiegelt oder bebaut werden. Ein Trost: Dafür sind die Kollektoren für gewöhnlich nicht genehmigungspflichtig, sondern lediglich anzeigepflichtig.
- Erdwärmepumpe mit Erdwärmekorb oder Grabenkollektoren: Diese Variante ist etwas für alle Hausbesitzer, die nur eine beschränkte Fläche zur Verfügung haben. Für Erdwärmekörbe sind nämlich keine Bohrungen erforderlich, sie werden einfach in einer Tiefe von ein bis vier Metern eingesetzt. Je nach Heizfläche werden auch mehrere Körbe genutzt. Trotzdem dürfen auch diese Körbe nicht überbaut werden. Bei Grabenkollektoren werden, wie der Name schon verrät, Gräben verlegt, in denen die Leitungen verschwinden. Sie sind rund 2,5 bis drei Meter tief und werden gerade, in U-Form oder L-Form angelegt. So findet sich für jede Grundstücksform die passende Lösung. Auch Gräben dürfen allerdings nicht versiegelt oder überbaut werden.
Mehr zu den unterschiedlichen Heizungsarten können Sie in unserem Artikel Heizungsarten fürs Eigenheim – eine Übersicht nachlesen.
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