Erdwärmepumpe: Funktion, Kosten und Vorteile
Ihr möchtet die Energieversorgung bei euch zu Hause nachhaltiger gestalten? Neben Luft- und Wasserwärmepumpen tragen auch Erdwärmepumpen dazu bei.Sie nutzen Energie aus der Erde, um Räume im Haus zu heizen oder Warmwasser aufzubereiten. Wie Erdwärmepumpen genau funktionieren, wie viel sie kosten und welche Vor- und Nachteile ihr Betrieb hat, lest ihr im folgenden Ratgeber.
Was ist eine Erdwärmepumpe?
Erdwärmepumpen entziehen der Erde Energie, um sie dem Haushalt als Wärme zur Verfügung zu stellen. Es gibt sie in zwei verschiedenen Varianten: mit Erdkollektoren oder mit Erdsonden. Während die Kollektoren sehr weiträumig und nah unter der Erdoberfläche verlegt werden und vergleichsweise günstig sind, werden die Erdsonden tief im Erdboden versenkt. Für die zweite, effizientere Variante ist eine Bohrung notwendig. Doch die lohnt sich: So kann selbst im Winter durchgehend Energie bezogen werden. Durch die über das Jahr hinweg konstante Bodentemperatur arbeiten Erdwärmeheizungen sehr effizient und zuverlässig.
Die Funktion einer Erdwärmeheizung im Detail
Eine Erdwärmepumpe durchläuft vier Schritte, um die Energie aus der Erdwärme fürs Haus nutzbar zu machen. Grundlage sind Erdsonden oder -kollektoren, die in die Erde eingelassen und mit einer Flüssigkeit (Sole) befüllt werden. Deshalb werden Erdwärmepumpen auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt. Der Kreislauf funktioniert wie folgt:
Aufnahme: Die Sole nimmt die Wärmeenergie aus der Erde auf. Die Wärme wird in einem Wärmetauscher auf ein Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt übertragen, das verdampft.
Verdichtung: Das gasförmige Kältemittel gelangt in einen Verdichter. Hier wird es komprimiert, wobei sich das Temperaturniveau erhöht.
Abgabe: Das verdichtete Gas gelangt in einen Wärmetauscher und gibt die Wärmeenergie an das Heizsystem ab.
Entspannung: Das Kältemittel kondensiert. Ein Entspannungsventil senkt außerdem den Druck ‒ der Kreislauf beginnt von vorn.
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Es gibt drei verschiedene Varianten von Erdwärmepumpen. Sie alle nutzen Erdwärme als Energiequelle, unterscheiden sich aber in der Art, wie diese Energie befördert wird.
Flächenkollektoren
Bei Flächenkollektoren ist der Name Programm: Sie werden etwa 1,5 Meter unterhalb Erdoberfläche entfernt verlegt und sollten etwa doppelt so viel Fläche einnehmen, wie Wohnfläche beheizt werden soll. 80 Quadratmeter Wohnfläche erfordern also etwa 160 Quadratmeter Flächenkollektoren. Das ist allerdings nur eine Faustregel, die individuell abweichen kann. Die Fläche über den Kollektoren darf weder bebaut noch gepflastert werden, aber eine Bepflanzung ist möglich. Hier kann das Regenwasser durchsickern, das die Erde benötigt, um Wärme bereitzustellen. Die Flächenkollektoren müssen unter der Erde einen Mindestabstand zueinander, aber auch zu anderen Gebäuden, Kanälen und Leitungen einhalten.
Ringgrabenkollektoren
Steht nicht ausreichend rechteckige Fläche zur Verfügung, können Ringgrabenkollektoren eingesetzt werden. Sie werden spiralförmig verlegt, ebenfalls etwa 1,5 bis 2 Meter unter der Erdoberfläche und meist als Graben um das Haus bzw. den Garten herum. Anders als bei Flächenkollektoren bleibt euch somit noch Platz im Garten, den ihr pflastern oder für ein Gartenhaus nutzen könnt. Wie lang der Graben ausfällt, ist in erster Linie von der benötigten Energiemenge abhängig, aber auch von der Art, wie die Ringgrabenkollektoren verlegt werden. Normalerweise ist ein Graben zwischen 40 und 120 Metern lang. Werden die Kollektoren nicht ringförmig verlegt, kann der Graben bis zu 300 Meter lang werden. Für kleine Grundstücke eignet sich auch die Hochkant-Verlegung – diese benötigt allerdings einen tieferen Graben.
Erdsonde
Erdwärmepumpen mit einer Erdsonde arbeiten besonders effizient. Erdsonden eignen sich insbesondere für kleine Grundstücke und haben eine lange Lebensdauer, sind allerdings genehmigungspflichtig und teurer als Kollektoren. Für die Installation wird in der Regel ein bis zu 100 Meter tiefes Loch mit einem Durchmesser von 15 Zentimetern gebohrt. Es ist ebenfalls möglich, mehrere Erdsonden nebeneinander zu platzieren. Als Faustregel gilt: Pro Kilowatt Heizleistung werden rund 20 Meter Heizsonde benötigt.¹ Steigt mit der Zeit der Heizbedarf im Haus, wird die Erdsonde nicht gut geplant oder sind mehrere Erdsonden unterschiedlich lang, kann ihre Leistung nachlassen. Im schlimmsten Fall kommt es zur Vereisung der Sonden, wenn der Erde punktuell zu viel Energie entzogen wird. Eine Fachberatung ist deshalb unerlässlich.Vor- und Nachteile: Erdwärmepumpe vs. Luftwärmepumpe
Wärmepumpen nutzen Energie aus der Umwelt – und die ist nicht nur klimafreundlich, sondern auch kostenlos. Doch welche Art von Wärmepumpe passt am besten zu euren Bedürfnissen? Um euch eine Orientierung zu geben, hat LichtBlick die wichtigsten Vor- und Nachteile von Erdwärmepumpen gegenüber Luftwärmepumpen für euch zusammengefasst:
| Vorteile von Erdwärmepumpen gegenüber Luftwärmepumpen | Nachteile von Erdwärmepumpen gegenüber Luftwärmepumpen |
|---|---|
| • durch konstante Erdtemperatur hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) von mindestens 4 • effizienter Betrieb mit tendenziell niedrigerem Stromverbrauch als eine Luft-Wasser-Wärmepumpe • platzsparend, da keine Außeneinheit vorhanden • keine Geräuschemissionen | • hohe Investitionskosten, vor allem bei Variante mit Erdsonde • hoher Aufwand und genaue Planung notwendig • benötigt je nach Variante viel Platz unter der Erde • von der Bodenbeschaffenheit abhängig • keine Bebauung über Flächenkollektoren möglich • Bohrungen genehmigungspflichtig |
Klimaneutral heizen: Wie geht das?
Mit Heizstrom von LichtBlick betreibt ihr eure Wärmepumpe mit klimafreundlichem ÖkoStrom ‒ und spart dabei auch noch richtig Geld!Jetzt Heizstromtarife von LichtBlick entdeckenWie viel kostet eine Erdwärmepumpe?
Welche Kosten bei der Anschaffung einer Erdwärmepumpe auf euch zukommen, ist unter anderem von der eingesetzten Variante und eurem Energiebedarf abhängig. Für eine Erdwärmepumpe inklusive Installation solltet ihr etwa 12.000 bis 15.000 Euro einplanen. Zusätzlich fallen hohe Erschließungskosten an, die je nach Variante (Kollektoren oder Erdsonde) sowie Heizleistung und Bodenbeschaffenheit unterschiedlich hoch sind. Für die Erschließung der Kollektoren müsst ihr mit etwa 2.000 bis 5.000 Euro rechnen, bei einer Erdsonde sind es zwischen 6.000 und 13.000 Euro. Das sind allerdings nur grobe Richtwerte, die individuell abweichen können. Für die Installation und Zusatzkomponenten wie einen Wärmespeicher, Rohre, Pumpen etc. fallen zusätzlich zwischen 10.000 und 15.000 Euro an. Somit beläuft sich die Gesamtinvestition auf etwa 24.000 bis 43.000 Euro.
Zu den Installations- und Erschließungskosten kommen regelmäßige Wartungskosten hinzu. Diese fallen mit etwa 150 Euro pro Jahr allerdings recht niedrig aus.
Gibt es Förderungen?
Die gute Nachricht: Es gibt verschiedene Förderungen für Wärmepumpen, die euch die Investition erleichtern. Die wichtigsten Ansprechpartner sind das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Zudem gibt es unterschiedliche Förderungen auf Landes- und Kommunalebene. Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können alle Wärmepumpen gefördert werden, die eine Mindestjahresarbeitszahl von 2,7 erreichen. Die Jahresarbeitszahl gibt das Verhältnis von zugeführter Energie zu erzeugter Energie an. Folgende Zuschüsse werden gewährt:
25 % der förderfähigen Kosten bei Wärmepumpen
35 % der förderfähigen Kosten, wenn durch die Wärmepumpe eine Öl-, Gas- oder Nachtspeicherheizung ersetzt wird. Eine Gasheizung muss dafür mindestens 20 Jahre alt sein. Ausnahmen bilden Gasetagenheizungen.
zusätzliche 5 %, wenn Erde, Wasser oder Abwasser als Energiequelle genutzt oder ein natürliches Kältemittel verwendet wird
Beachtet, dass sich die förderfähigen Kosten auf 60.000 Euro pro Wohneinheit und Kalenderjahr und maximal 600.000 Euro pro Gebäude beschränken. Die Förderung muss zudem zwingend vor Beginn des Vorhabens beantragt werden.
Aktiv und passiv kühlen – so geht’s
Wärmepumpen wärmen nicht nur im Winter, sondern kühlen die Wohnung auch im Sommer. Erdwärmeheizungen eignen sich sowohl für die passive als auch für die aktive Kühlung. Bei der passiven Kühlung – auch „natural cooling“ genannt – entzieht die Sole dem Heizkreis die Wärme und gibt sie nach außen ab. Bei diesem Prozess ist die Wärmepumpe bis auf Regelung und Umwälzpumpe ausgeschaltet und verbraucht deshalb nur wenig Strom. Die passive Kühlung kann die Raumtemperatur um etwa drei Grad senken und ist besonders energiesparend.
Bei der aktiven Kühlung kehrt sich die Funktion einer Sole-Wasser-Wärmepumpe um – die Wärmepumpe erzeugt nun aktiv Kälte, ähnlich wie bei einem Kühlschrank. Da der Verdichter bei der aktiven Kühlung weiterhin in Betrieb ist, um die aufgenommene Raumwärme abzukühlen, verbraucht die Erdwärmepumpe bei diesem Prozess Strom. Dafür fällt jedoch auch die Kühlleistung höher aus als bei der passiven Kühlung.
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Um ihr volles Potenzial auszuschöpfen, kombiniert ihr eine Erdwärmepumpe am besten mit einer Fußbodenheizung, einer Photovoltaik- oder einer Solarthermieanlage.
Photovoltaik Wenn ihr eine Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage gekoppelt, arbeitet sie besonders umweltschonend. Der selbst erzeugte Strom aus erneuerbarer Energie wird dann dazu genutzt, die Wärmepumpe zu versorgen. Das Ergebnis: geringere Stromkosten und eine höhere Wirtschaftlichkeit eurer PV-Anlage. Außerdem macht ihr euch damit unabhängiger von der öffentlichen Stromversorgung. Je mehr Solarstrom ihr selbst verbraucht, desto weniger Strom müsst ihr aus dem Netz beziehen – und desto schneller amortisiert sich eure Investition.
Solarthermie
Kombiniert ihr eine Solarthermieanlage mit einer Wärmepumpe, geschieht das entweder direkt als Hybridsystem, das zusätzliche Wärme in den Heizkreislauf einspeist oder indirekt, indem die Solarthermieanlage die Effizienz der Wärmepumpe steigert. Die zusätzliche Wärme erhöht das Temperaturniveau, auf das die Wärmepumpe zurückgreift, wodurch ihr Stromverbrauch sinkt. Eine PV-Anlage ergänzt eine Wärmepumpe in der Regel jedoch effektiver.
Fußbodenheizung
Wärmepumpen funktionieren mit einer geringen Vorlauftemperatur am besten. Da Fußbodenheizungen eine solch geringe Vorlauftemperatur haben, ist die Kombination beider Systeme sinnvoll, denn so verbraucht eure Wärmepumpe weniger Strom und arbeitet energieeffizienter. Ein Austausch alter Heizkörper reicht in der Regel aber ebenfalls aus, um die Vorlauftemperatur zu senken.
Wann lohnt sich eine Erdwärmepumpe?
Ähnlich wie bei der Luftwärmepumpe und bei der Wasserwärmepumpe lohnt sich auch eine Erdwärmepumpe dann am meisten, wenn ihr beispielsweise in einem gut gedämmten Neubau. In Altbauten lohnt sich die Installation einer Wärmepumpe nur unter gewissen Umständen. Zusätzlich sollte die Heizwassertemperatur des Hauses nicht zu hoch und der Garten angemessen groß sein – je nachdem, welche Art der Wärmepumpe installiert werden soll. Nicht zuletzt benötigt ihr an eurem Standort auch die entsprechenden Genehmigungen, wenn ihr eine Erdsonde in den Boden einlassen wollt. Der Bau ist nicht an jedem Standort erlaubt.
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Zum SolarPaket PlusHäufige Fragen zur Erdwärmepumpe
Ihr habt noch Fragen zur Erdwärmepumpe? LichtBlick hat die wichtigsten Antworten für euch zusammengefasst.
Quelle: Verbraucherzentrale
Quelle: Verbraucherzentrale
Quelle: Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle
Quelle: Viessmann