Die Erdwärmepumpe: Funktion und Vorteile

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Wie funktioniert eine Erdwärmeheizung? Und was bringt sie? Wo liegen die Vorteile dieser aufwändigen Form einer Heizung? So viele Fragen. Aber der Reihe nach. Nachhaltig zu heizen gilt heute als der größte Beitrag, den Sie als Privatperson neben Ihrem Fahrzeug zu mehr Umwelt- und Ressourcenschutz leisten können. Denn die Erdwärme ist eine natürliche Quelle, die nichts kostet und die nie versiegt. Sie ist eine Spielart der mittlerweile bekannten und weit verbreiteten Wärmepumpe, aber längt nicht die bekannteste. Und die verbreitetste sowieso nicht. Dabei hätte es das Heizsystem verdient, weit häufiger zur Anwendung zu kommen. Erfahren Sie, warum das so ist und lesen Sie über die Erdwärmepumpe, ihre Funktion und Vorteile.

Was ist eine Erdwärmepumpe?

Die Erdwärmepumpe wird häufig auch als Sole-Wasser-Wärmepumpe bezeichnet. Aber kommt die Wärmeenergie nun aus der Erde oder aus Wasser? Ein Blick auf die genaue Funktionsweise macht deutlich, woher die Bezeichnungen kommen und warum beide richtig sind.

Erdwärme: die Energiequelle für eine nachhaltige Heizung

Die Energiequelle, die sich diese Heiztechnik zunutze macht, ist die im Erdreich enthaltene Wärme – die Erdwärme. Dabei geht es nicht um die Wärmeenergie, die täglich durch Sonnenstrahlen eingetragen wird. Und auch nicht um die Erwärmung der obersten Erdschicht durch sommerliche Temperaturen. Hier relevant ist vielmehr die ganzjährig konstante Wärmeenergie, die in größeren Tiefen von mehreren zehn bis zu einigen hundert Metern Tiefe von innen heraus vorgehalten wird. Man spricht daher auch von Geothermie – Wärme geologischen Ursprungs. Wärmeenergie aus dem Erdkern. Das erklärt eindrucksvoll, warum diese Technik als Erdwärmegewinnung bezeichnet wird.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe, Funktion und Arbeitsweise

Der Alternativname der Erdwärmepumpe erklärt sich aus der Art und Weise, wie die Energie gewonnen, gefördert und nutzbar gemacht wird. Hier unterscheidet sich die Erdwärmepumpe in Funktion und technischem Aufwand deutlich von anderen Wärmepumpensystemen.

Die Energiequelle ist das Erdreich. Gefördert wird diese Wärmeenergie über eine Tiefenbohrung. In dieser zirkuliert in einem Leitungssystem ein Kältemittel als Energieträger – die Sole. Sie befördert die gewonnene Energie an die Oberfläche und in den Technikraum zur eigentlichen Wärmepumpentechnik. Hier wird die Energie auf ein technisch nutzbares Temperaturniveau transformiert und in den Wärmespeicher übertragen. Von nun an gleicht sich die weitere Heizungsanlage mit allen anderen Wärmepumpensystemen, bei denen üblicherweise eine Fußbodenheizung für eine effiziente und sparsame Übertragung der Wärme an die Räume selbst eingesetzt wird.

Die Erdsonde: Kernelement der Erdwärmeheizung

Das Herzstück der Erdwärmepumpe ist die sogenannte Erdsonde. Sie befindet sich in der Bohrung und erschließt mit dieser zusammen überhaupt erst die Erdwärme. Sie besteht vor allem aus einem bis auf den Grund der Bohrung reichenden Leitungssystem, in dem die Sole fließt. Meist wird sie bei den Ausführungen zu einer solchen Heizungsanlage vernachlässigt oder gleich mit der Bohrung in einen Topf geworfen. Denn die Herstellung des Lochs im Boden bedeutet durch die enorme Tiefe mehr Aufwand, mehr Technik und mehr Kosten. Trotzdem ist die Erdbohrung nur ein Hilfsmittel, um der Sonde selbst den Zugriff auf die tieferen Erdschichten mit der darin enthaltenen Wärme zu ermöglichen.

Die Erdwärmepumpe: Vor- und Nachteile

Wie jedes andere technische Produkt hat auch die Erdwärmepumpe Vor- und Nachteile. Sie entscheiden im individuellen Einzelfall mit, ob das System möglicherweise als technische Lösung für die Heizungsanlage infrage kommt, oder ob ein anderes System die gestellten Aufgaben besser oder schlicht günstiger zu erfüllen vermag.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe: Funktion gleich Vorteil

Die Erdwärmepumpe nutzt – wie alle anderen Wärmepumpentypen auch – Umweltwärme für die Heizung eines Gebäudes. Damit ist sie per se nachhaltig und umweltfreundlich, da keine Verbrennungsprozesse eingebunden sind und keine endlichen Ressourcen angetastet werden. Natürlich braucht auch dieses Heizsystem elektrische Energie als Hilfsenergie für Pumpen, Motoren, Stellmechanismen und Steuerung. Heute ist es aber kein Problem mehr, diesen Strom aus nachhaltigen Quellen zu beziehen und damit die gesamte Wärmeerzeugung nachhaltig und CO₂-neutral aufzustellen.

Konstanz als Stärke für eine effiziente Heizung

Wärmepumpen sind immer nur dann effizient, wenn die Energiequelle zuverlässig zur Verfügung steht. Schwankungen oder geringe Erträge müssen in aller Regel mithilfe von elektrischem Strom in Form von einem höheren Bedarf an Hilfsenergie ausgeglichen werden. Im Extremfall kann der Wärmeerzeuger dann faktisch zur teuren und aufwändigen Stromheizung geraten. Nicht so bei Erdwärme. Denn sie steht ganzjährig gleichbleibend zur Verfügung. Das macht den Ertrag einer Erdwärmepumpe vorhersehbar und damit besonders effizient in seiner Nutzung. Die Tiefen der Bohrungen liegen bewusst unter den Erdschichten, die von Wetter und Jahreszeit in ihrer Temperatur beeinflusst werden.

Nachhaltig heizen: hoher Aufwand beim Bau als Nachteil

Wärmepumpen sind aufwändiger, als etwa eine Gastherme. Vor allem eine Heizungsanlage auf Basis einer Erdwärmepumpe weist hier ein klares Defizit auf. Denn gerade die Tiefenbohrung stellt einen enormen Kostenfaktor dar, der sich in Abhängigkeit von der Bohrtiefe erst nach vielen Jahren oder sogar einigen Jahrzehnten amortisiert. Vor der Entscheidung für eine solche Anlage lohnt daher eine genaue Betrachtung der Investitionskosten in Relation zu den zu erwartenden Einsparungen.

Die Zulässigkeit der Sole-Wasser-Wärmepumpe: ohne Genehmigung keine Bohrung

Ohne Erdbohrung lässt sich keine Erdwärmeheizung errichten. Denn ohne Bohrung kann die notwendige Erdsonde nicht in die Erdtiefe vordringen. Das Problem dabei ist, dass diese Bohrung nicht einfach so erstellt werden kann. Um überhaupt in diese Tiefen vordringen zu dürfen, ist eine erdbaurechtliche Genehmigung erforderlich. Die erteilt das zuständige Amt beim jeweiligen Landratsamt. Sind in einem Gebiet aber schon zu viele Bohrungen vorhanden oder weist der Untergrund schwierige geologische Gegebenheiten auf, kann diese Genehmigung versagt werden.

Erdwärmepumpe versus Luftwärmepumpe

Es zeigt sich ganz klar, dass die Wärmepumpe allgemein das Mittel der Wahl ist, um nachhaltig zu heizen. Allerdings bleibt die Frage nach der Energiequelle. Eine Luftwärmepumpe ist günstig, einfach im Aufbau und kommt ohne Genehmigungen aus. Allerdings ist sie weit weniger zuverlässig und konstant in der Leistungsabgabe. Es lohnt daher immer, die Möglichkeiten eines Erdwärmesystems zu prüfen und die Kostenseite zu beleuchten. Denn insgesamt steht hier eine zuverlässige, zwar aufwändigere aber in vielen Fällen doch rentablere Variante zur Verfügung.

Die Erdwärmepumpe mit Solarthermie: Gutes noch besser machen

Noch leistungsfähiger wird die Erdwärmepumpe mit Solarthermie als „Partner“. Wärmepumpen sind dann effizient, wenn sie gleichförmig im idealen Leistungsbereich agieren. Bedarfsspitzen lassen sich dagegen nur mit erhöhtem Stromeinsatz bewältigen. Deshalb lohnt die Kombination mit solarthermischen Modulen, so dass die Heizung aus einer moderat dimensionierten Wärmepumpenanlage die Grundlast erbringen kann, für den zusätzlichen Bedarf aber mit einer Solaranlage immer noch ein zweites, ebenso nachhaltiges System zur Verfügung hat.

Fazit: Die Sole-Wasser-Wärmepumpe als effizientes und leistungsfähiges Heizsystem

Erdwärme ist nachhaltig, ganzjährig konstant verfügbar und noch dazu kostenlos. Damit eine Erdwärmepumpe die Funktion der Heizung auch tatsächlich erbringen kann, ist allerdings einiger Aufwand nötig. Eine Erdbohrung muss in groß Tiefen geführt werden, um mit der Sonde dann die nötige Wärme zu erschließen. Das kostet Geld. Im Gegenzug erhalten Sie dann aber eine zuverlässige Wärmequelle, die sich in den allermeisten Fällen im Laufe ihrer Lebensdauer vielfach amortisiert. Bevor Sie zur heute weit verbreiteten Luftwärmepumpe greifen, prüfen Sie die Alternativen und lassen Sie errechnen, ob in Ihrem Fall nicht Geothermie die viel bessere Lösung ist.