Erdwärmepumpen sind eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Heizsystemen. Sie gewinnen die Energie aus der Erde, um Häuser und Gebäude zu beheizen und zu kühlen. In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Funktionsweise, Kosten und die Vor- und Nachteile dieser Technologie.
Und darauf geht der Artikel im Einzelnen ein:
- Was ist eine Erdwärmepumpe?
- Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
- Arten von Erdwärmepumpen
- Kosten einer Erdwärmepumpe
- Vor- und Nachteile einer Erdwärmepumpe
- Hersteller von Erdwärmepumpen
- Darauf sollten Sie bei der Planung und dem Kauf einer Erdwärmepumpe achten
- Welche Förderungen gibt es für Erdwärmepumpen?
- Häufig gestellte Fragen
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Was ist eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe, auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt, nutzt die thermische Energie im Erdboden und wandelt diese in Heizwärme um. Um die Energie aufzunehmen, werden Erdsonden oder Erdkollektoren im Boden eingesetzt. Erdwärmepumpen sind eine effektive Alternative zu fossilen Heizsystemen und können zu deutlichen Einsparungen bei den Heizkosten beitragen.
Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe funktioniert, indem sie die Energie aus dem Erdreich nutzt. Sie besteht aus einem Wärmetauscher, der Wärme aus dem Boden aufnimmt, und einem Kompressor, der das Kältemittel erhitzt und es dann durch einen Wärmetauscher leitet, wo die Wärme an das Gebäude abgegeben wird. Das kalte Kältemittel wird nun zum Kompressor zurückgeleitet, um den Prozess zu wiederholen.
So funktioniert eine Erdwärmepumpe
Um die Erdwärme anzuzapfen, werden Erdkollektoren oder Erdsonden in den Boden eingesetzt. Sowohl Sonden als auch Kollektoren bestehen aus einem Rohrsystem. In dem System zirkuliert eine Flüssigkeit, die die thermische Energie des Erdbodens aufnimmt und sie in die Pumpe leitet. Die Temperatur des Erdbodens hat auch im Winter noch konstante Temperaturen von rund 10 °C.
In der Pumpe wird die Wärme mittels eines Wärmetauschers auf ein Kältemittel übertragen. Das Kältemittel zirkuliert in der Wärmepumpe und verdampft bereits bei niedrigsten Temperaturen. Der Kältemitteldampf gelangt dann in einen Kompressor, der den Dampf verdichtet und durch den Druck seine Temperatur steigert. Die Wärme des Kältemitteldampfes wird anschließend wieder per Wärmetauscher an das Wasser des Heizkreislaufes abgegeben.
Das Heizwasser fließt durch die Heizkörper und erwärmt die Wohnräume. Das abgekühlte Kältemittel verflüssigt sich wieder und wird durch ein Entspannungsventil zurückgeleitet. Das Ventil reduziert den Druck und senkt die Temperatur des Kältemittels weiter, bis es wieder seinen Ausgangszustand erreicht hat. Der Kreislauf kann von vorne beginnen.
Arten von Erdwärmepumpen
Es gibt verschiedene Arten von Erdwärmepumpen. Der Unterschied besteht dabei in der Erschließung der Wärmequelle. Es gibt Erdwärmepumpen mit Sonden, Flächenkollektoren, mit einem Erdwärmekorb oder einem Grabenkollektor.
Erdwärmepumpe mit Sonde
Werden für die Wärmeaufnahme einer Erdwärmepumpe Erdsonden verwendet, muss eine tiefe vertikale Bohrung von 30 bis 200 Metern durchgeführt werden. Die Wärme des Erdreichs kommt in dieser Tiefe vom Erdinneren und nicht dem gespeichertem Sonnenlicht. Die Breite des Bohrschachtes beträgt nur knapp 15 cm im Durchmesser. In den Schacht wird die Sonde eingelassen. Bei der Sonde handelt es sich im Prinzip um ein U-förmiges Rohr, durch das eine Flüssigkeit (Sole) zirkuliert.
Die Bohrung für eine Erdsonde kann teuer werden, dafür spart es sehr viel Platz. Bei größerem Wärmebedarf muss tiefer gebohrt werden. Beachten Sie, dass die Bohrungen eine Genehmigung erfordern und von einem zertifizierten und erfahrenen Unternehmen durchgeführt werden sollten.
Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor
Werden Erdkollektoren zum Anzapfen der Energie verwendet, muss dafür ein weitläufiges Rohrsystem schlangenförmig verlegt werden. Die Rohre liegen etwa 1,5 Meter tief, also knapp unterhalb der Frostgrenze. In den Rohrleitungen zirkuliert ein Glykol-Wassergemisch, das die Wärme des Erdbodens aufnimmt und zur Wärmepumpe leitet. Dort wird die Erdwärme mittels Wärmetauscher an das Kältemittel übertragen und das abgekühlte Glykol-Wassergemsich fließt zurück in die Kollektoren. Wie groß das ganze Rohrsystem sein muss, hängt vom Wärmebedarf des Haushalts ab.
Im Durchschnitt sollte die Fläche der Kollektoren etwa doppelt so groß wie die zu beheizende Wohnfläche sein. Soll auch die Warmwasseraufbereitung mit der Wärmepumpe erfolgen, muss die Fläche an den Energiebedarf angepasst werden. Wichtig ist, dass die Fläche nicht versiegelt oder überbaut wird, da der Erdboden seine Wärme durch die gespeicherte Sonneneinstrahlung erhält.
Erdwärmepumpe mit Erdwärmekorb oder Grabenkollektoren
Erdwärmekörbe oder Grabenkollektoren eignen sich besonders, wenn nur eine begrenzte Fläche zur Verfügung steht. Erdwärmekörbe werden etwa in ein bis vier Meter Tiefe in den Erdboden eingesetzt. Eine Bohrung ist dafür nicht nötig, jedoch darf die Fläche darüber nicht überbaut oder versiegelt werden. Je nachdem, wie groß der Heizbedarf ist, können auch mehrere Körbe eingesetzt werden.
Bei einem Erdwärmekorb handelt es sich im Prinzip um einen spiralförmigen Korb, der aus PE-Rohren besteht. Er ist oben breiter und unten schmaler. In den Rohren zirkuliert die Wärme aufnehmende Flüssigkeit. Die Körbe werden oberflächennah eingesetzt und benötigen eine Fläche von rund 15 Quadratmeter.
Grabenkollektoren werden eingesetzt, wenn keine ausreichende rechteckige Fläche für Flächenkollektoren verfügbar ist. Die Leitungen der Flächenkollektoren werden dann in einem 2,5 bis 3 Meter tiefen Graben verlegt. Der Graben kann gerade oder in L- oder U-Form verlaufen, je nachdem, wo Platz auf dem Grundstück ist. In den meisten Fällen verläuft der Graben einmal um das Haus herum. Die Länge hängt auch wieder von der Heizleistung ab und beträgt im Schnitt 40 bis 120 Meter. Auch der Graben darf weder überbaut noch versiegelt werden.
Eine besondere Art der Erdwärmepumpe ist die Direktverdampfer-Wärmepumpe. Sie besitzt keinen Verdampfer, da die Wärmeenergie direkt im Erdreich in den Erdkollektoren verdampft wird.
Kosten einer Erdwärmepumpe
Die Kosten einer Erdwärmepumpe betragen zwischen 10.000 € und 12.000 €. Dazu kommen weitere Kosten in Höhe von 2.000 € bis 3.000 € für die Installation und die Kosten für die Erschließung und eventuell Bohrung hinzu. Diese betragen je nach Erdwärmepumpen Art zwischen 2.000 € und 20.000 €. Die Gesamtkosten einer Erdwärmepumpe bewegen sich deshalb je nach Erschließungsart der Erdwärme zwischen 15.000 € und 35.000 €.
| Ausgabe | Anschaffungspreis | Installationskosten | Erschließung/Bohrung | |
|---|---|---|---|---|
| Erdwärmepumpe mit Sonden | 10.000 - 12.000 € | 3.000 € | 8.000 - 20.000 €* | |
| Erdwärmepumpe mit Flächenkollektoren | 10.000 - 12.000 € | 2.000 € | 3.000 - 8.000 € | |
| Erdwärmepumpe mit Erdwärmekorb | 10.000 - 12.000 € | 2.000 € | 2.000 - 5.000 € | |
| Erdwärmepumpe mit Grabenkollektoren | 10.000 - 12.000 € | 2.000 € | 3.000 - 8.000 € |
* Die Kosten für die Bohrung hängen von der Bohrtiefe (zwischen 50 m und 200 m), der geografischen Bodenbeschaffenheit und den Gegebenheiten vor Ort ab.
Vor- und Nachteile einer Erdwärmepumpe
Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile von Erdwärmepumpen:
Vorteile einer Erdwärmepumpe
Die größten Vorteile einer Erdwärmepumpe sind ihre hohe Leistung, eine gute CO₂-Bilanz und niedriger Stromverbrauch. Ebenfalls die Heizkosten fallen im Vergleich zu anderen Heizungsarten niedriger aus und darüber hinaus ist die Warmwasserbereitung und Kühlung des Hauses zuverlässig möglich.
Hohe Leistung
Erdwärmepumpen haben eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4 oder mehr. Das bedeutet, eine Erdwärmepumpe kann aus 1 zugeführten kWh Strom eine Heizleistung von 4 kWh herstellen. Im Vergleich zu Erdwärmepumpen haben Luftwärmepumpe eine niedrigere JAZ von knapp 3.
Umweltfreundlich
Eine Erdwärmepumpe benötigt keine fossilen Brennstoffe wie Öl oder Gas. Sie zieht knapp 75% der benötigten Energie aus dem Erdboden, die restlichen 25% werden in Form von Strom zugeführt. Mit einem Ökostrom Tarif oder einer zusätzlichen Photovoltaikanlage ist sogar ein komplett CO₂-neutraler Betrieb möglich.
Niedriger Stromverbrauch und geringe Heizkosten
Eine Erdwärmepumpe verbraucht weniger Strom als eine Luftwärmepumpe. Mit einem zusätzlichen Wärmepumpentarif bekommen Sie sogar einen Strompreis, der rund 25% niedriger ist. Außerdem ist die Effizienz der Erdwärmepumpe so hoch, dass der Betrieb im Vergleich günstiger als eine Gas- oder Ölheizung ist. Ersetzen Sie eine Gas- oder Ölheizung in einem Einfamilienhaus durch eine Erdwärmepumpe, können Sie rund 1.000 bis 2.000 € an Heizkosten pro Jahr einsparen.
Warmwassererzeugung
Da die Temperatur des Erdbodens bereits ab einer Tiefe von 10 Metern über das ganze Jahr konstante Temperaturen um die 10 °C hat, ist die Warmwasseraufbereitung zuverlässig und effizient mit einer Erdwärmepumpe möglich. Das Gleiche gilt für die passive Kühlung Ihres Hauses im Sommer. Diese ist fast ohne Energieaufwand möglich.
Vielerorts einsetzbar, platzsparend und geräuscharm
Durch die verschiedenen Erschließungsmöglichkeiten ist die Installation einer Erdwärmepumpe auf den meisten Grundstücken möglich. Ist die vorhandene Fläche zu klein, können Sonden verlegt werden. Kann aufgrund des Grundwassers oder der Zusammensetzung des Erdreichs nicht so tief gebohrt werden, können Grabenkollektoren oder Erdkörbe eingesetzt werden. Da bei einer Erdwärmepumpe auch kein Außengerät nötig ist, sondern nur eine Inneneinheit im Keller, besteht auch nicht die Gefahr einer Lärmbelästigung.
Hohe Fördermöglichkeiten
Für Erdwärmepumpen gibt es vom BAFA hohe Förderungen von 30 bis 40%, wenn eine Gas- oder Ölheizung ersetzt wird. Außerdem gibt es Zuschüsse von der KfW und zusätzlich viele regionale Zuschüsse.
Wartungsarm und langlebig
Erdwärmepumpen sind sehr robust und haben eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren. Die Wartungskosten sind ebenfalls gering und betragen pro Jahr nur etwa 150 €.
Nachteile einer Erdwärmepumpe
Neben den vielen Vorteilen haben Erdwärmepumpen auch ein paar Nachteile, dazu gehören die hohe Anschaffungs- und Planungskosten sowie die umfangreichen Bauarbeiten.
Hohe Investitionskosten
Die Anschaffungskosten einer Erdwärmepumpe sind mit 15.000 bis 35.000 € nicht gerade niedrig. Eine Erdwärmepumpe amortisiert sich deshalb erst nach knapp zehn Jahren. Das bedeutet, erst nach einer Dekade haben Sie mehr Geld an Heizkosten eingespart, als die Erdwärmepumpe gekostet hat.
Aufwändige Planung
Im Vergleich zu anderen Wärmepumpen und Heizungsarten ist der Aufwand für die Planung hoch. Die Planung muss nämlich sehr exakt sein, damit die Erdwärmepumpe auch effizient arbeitet. Im Altbau ist häufig sogar eine besondere Prüfung erforderlich.
Umfangreiche Erschließung und Genehmigungspflicht
Die Erschließung der Erdwärme bringt umfangreiche Bauarbeiten mit sich. Für Flächenkollektoren muss eine große Fläche ausgegraben werden. Für Erdsonden muss eine tiefe Bohrung durchgeführt werden. Solche Bauarbeiten sind eventuell in engen Baugebieten nur schwer möglich. Eine Erdwärmepumpe sollte deshalb in diesem Fall direkt beim Bau des Hauses eingeplant werden. Bohrungen sind außerdem immer genehmigungspflichtig.
Keine Überbauung oder Versiegelung
Weder Flächen- noch Grabenkollektoren oder Erdwärmekörbe dürfen überbaut werden. Auch eine Versiegelung der Fläche ist nicht möglich. Es sollten auch keine tiefwurzelnden Pflanzen oder Bäume über den Kollektoren gepflanzt werden. Am besten wird die Fläche nur als Rasen genutzt, damit die Sonnenstrahlen ungehindert ins Erdreich gelangen und ihre Wärme gespeichert werden kann.
Hersteller von Erdwärmepumpen
Es gibt verschiedene Hersteller von Erdwärmepumpen in Deutschland. Zu den bekanntesten gehören Bosch, Stiebel Eltron, Vaillant und Viessmann. Daneben gibt es auch einige kleinere Firmen. Zu den größten internationalen Herstellern von Erdwärmepumpen gehören Daikin, Mitsubishi und Nibe.
Bekannte Hersteller von Erdwärmepumpen in Deutschland:
| Erdwärmepumpen Hersteller | Herkunftsland |
|---|---|
| Alpha Innotec | Deutschland |
| Buderus | Deutschland |
| Bosch | Deutschland |
| Daikin | Japan |
| Dimplex | Irland |
| IDM | Österreich |
| Mitsubishi Electric | Japan |
| Nibe | Schweden |
| Novelan | Deutschland |
| Ochsner | Deutschland |
| Stiebel Eltron | Deutschland |
| Vaillant | Deutschland |
| Viessmann | Deutschland |
| Weishaupt | Deutschland |
| Waterkotte | Deutschland |
| Wolf | Deutschland |
Darauf sollten Sie bei der Planung und dem Kauf einer Erdwärmepumpe achten
Die Planung und der Kauf einer Erdwärmepumpe sollten sorgfältig überlegt und durchgeführt werden. Besonders die Energieeffizienz des Gebäudes und des Heizungssystems müssen genauestens berechnet werden. Zudem spielen die Gegebenheiten vor Ort eine große Rolle. Deshalb sollten Sie die folgenden Punkte bei Ihrer Planung beachten:
- Wie groß ist das Gebäude?
Die Größe des Gebäudes, das mit der Erdwärmepumpe beheizt werden soll, ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl der Pumpe. Es ist wichtig, dass die Pumpe ausreichend Leistung hat, um das Gebäude zu beheizen und zu kühlen. Lassen Sie sich unbedingt von einem Fachmann beraten. - Ist Ihr Haus ausreichend gedämmt und energieeffizient genug?
Die Erdwärmepumpe erreicht nur eine Jahresarbeitszahl von 4 oder mehr, wenn Ihr Haus eine gute Dämmung verfügt. Lassen Sie sich besonders beim Altbau einmal von einem Experten beraten. Eventuell muss eine zusätzliche Dämmung angebracht oder Fenster und Türen ersetzt werden. - Welche Vorlauftemperatur hat Ihr bestehendes Heizungssystem?
Die Vorlauftemperatur der Heizkörper darf nicht höher als 50 °C sein. Denn je geringer die Vorlauftemperatur ist, desto weniger Energie verbraucht die Erdwärmepumpe. Am besten eignen sich große Flächenheizkörper oder eine Fußbodenheizung. - Ist das Grundstück für die Erschließung geeignet?
Sowohl eine Bohrung für Sonden, als auch Aushebungen für Flächen- oder Grabenkollektoren erfordert schwere und große Geräte. Gerade wenn die Geräte im Garten hinter dem Haus arbeiten müssen, muss auch ein ausreichender Zugang bestehen. - Ist die Beschaffenheit des Bodens geeignet?
Die Beschaffenheit des Erdreichs bestimmt, wie hoch der Wärmeertrag am Ende ist. Böden, die einen hohen Lehm- oder Sandanteil haben oder feucht sind, liefern eine größere Wärmemenge als trockene oder steinige Böden. Der Boden sollte zudem tief genug sein, damit die Pumpe Wärme aufnehmen kann. Der Installateur sollte deshalb vorher eine Überprüfung des Bodens durchführen.
Welche Förderungen gibt es für Erdwärmepumpen?
Förderungen für eine Erdwärmepumpe gibt es vom BAFA, der KfW und den Ländern und Städten. Das BAFA fördert den Austausch einer Gas- oder Ölheizung durch eine Erdwärmepumpe mit 30-40 % der kompletten Anschaffungskosten. Die KfW fördert den Neubau und die Sanierung zum Effizienzhaus, inklusive Wärmepumpe, mit günstigen Krediten und Zuschüssen.
Die Höhe der Förderung durch das BAFA hängt vom Alter und der Art der zu ersetzenden Öl- oder Gasheizung ab. Neben dem BAFA und der KfW bieten auch viele Städte und Kommunen Förderungen für die Installation einer Erdwärmepumpe an. Informieren Sie sich am besten bei Ihrer Stadt oder dem Kreis.
| Alte Heizung | BAFA Wärmepumpen Förderung |
|---|---|
| Gasheizung 20 Jahre oder älter | 40% der Anschaffungskosten |
| Gasheizung jünger als 20 Jahre | 30% der Anschaffungskosten |
| Ölheizung (Alter egal) | 40% der Anschaffungskosten |
Die KfW fördert den Neubau und die Sanierung zum Effizienzhausstandard, darin ist auch die Anschaffung einer Erdwärmepumpe enthalten. Die Förderhöhe beträgt 150.000 € pro Wohneinheit in Kreditform mit einem Tilgungszuschuss bis zu 50 %. Der Zuschuss für eine Sanierung beträgt 75.000 € pro Wohneinheit und der Zuschuss für den Neubau 37.500 €.
Häufig gestellte Fragen
Eine Erdwärmepumpe kann nachgerüstet werden. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass ein ausreichend großer Zugang zum Grundstück besteht, damit Bohrungen und Grabungen durchgeführt werden können. Außerdem muss das bestehende Heizsystem geeignet und das Haus gut gedämmt sein. Eventuell müssen Dämmmaßnahmen durchgeführt oder Heizkörper ausgetauscht werden.
Die Größe, beziehungsweise Leistung der Erdwärmepumpe hängt von der Heizlast des Hauses ab. Ist das Gerät zu klein, wird nicht ausreichend geheizt. Ist es zu groß, sind die Investitionskosten nicht wirtschaftlich. Die Heizlast ist deswegen wichtigster Indikator für die Leistungsgröße. Gemessen wird diese in kWh pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²*Jahr).
Die Erdwärmebohrung für eine Erdwärmepumpe mit Sonden beträgt bei privaten Ein- und Zweifamilienhäusern im Schnitt rund 100 Meter. Ist der Wärmeertrag nicht ausreichend, können auch zwei Sonden verlegt oder Flächenkollektoren genutzt werden. Diese werden in ungefähr 1,5 m Tiefe verlegt.
Erdwärmepumpen sind robust und langlebig. Bei regelmäßiger Wartung erreicht eine Erdwärmepumpe deshalb eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren. Je nach Hersteller, Qualität und Betriebszeit gibt es hier Unterschiede.
Fazit
Erdwärmepumpen sind eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Heizsystemen, die Energie aus der Erde gewinnen, um Häuser und Gebäude zu beheizen und zu kühlen. Sie sind in der Regel energieeffizienter und kostengünstiger als herkömmliche Heizsysteme und können zu deutlichen Einsparungen bei den Heizkosten beitragen. Allerdings sind sie auch teurer in der Anschaffung und benötigen möglicherweise regelmäßige Wartung.
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