Durch eine Erdwärmepumpe von Buderus gestalten Sie die Warmwasserbereitung und das Heizen mit Geothermie günstig, umweltfreundlich und zukunftssicher. Erfahren Sie hier mehr darüber, wie Sie zu Hause Erdwärme nutzen, welche Vorteile Geothermie bietet und wie eine Erdwärmepumpe funktioniert. Außerdem informieren wir Sie über die unterschiedlichen Arten von Erdwärmepumpen und welche davon für Sie geeignet sein kann.
Was ist Erdwärme?
Beim Heizen mit Geothermie kommt eine Erdwärmepumpe zum Einsatz, mit der sich die natürlich vorhandene Erdwärme nutzen lässt. Aber was bedeutet Erdwärme eigentlich? Als Erdwärme bezeichnet man in der Regel die in der Erdkruste gespeicherte thermische Energie. Sie entsteht an der Oberfläche durch die gespeicherte Sonnenstrahlung. In tieferen Schichten speist sie sich aus der aufsteigenden Wärme aus dem Erdmantel.
Erdwärme gehört damit zu den regenerativen Energieträgern und lässt sich in erster Linie zum Heizen, aber auch zum (passiven) Kühlen nutzen. In vielen Zusammenhängen bedeuten Erdwärme und Geothermie das Gleiche, häufiger spricht man bei der Untersuchung und Nutzung von Wärmeenergie aus der Erde jedoch von Geothermie.
Bei der Geothermie erfolgt die Gewinnung von Energie unter anderem mittels Tiefengeothermie und oberflächennaher Geothermie.
- Bei der Tiefengeothermie nutzen Kraftwerke und größere Anlagen die Erdwärme aus mehr als 400 Metern Tiefe.
- Die oberflächennahe Geothermie kommt für Privathaushalte infrage: Hier ist das Heizen mit Erdwärme mithilfe einer Erdwärmepumpe schon ab einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 m möglich, aber auch Bohrungen bis zu 100 m Tiefe sind üblich.
Schon gewusst? In geologisch aktiven Regionen gibt es Hochenthalpielagerstätten, in denen die Hitze ungewöhnlich nah an die Oberfläche aufsteigt. Dort lässt sich Erdwärme zum Heizen auch direkt nutzen. Niederenthalpielagerstätten sind dafür nicht geeignet. Aber sie sind attraktive Energiequellen für Erdwärmepumpen.
Was sind die Vorteile von Geothermie?
- Erdwärme ist eine regenerative Energiequelle und gilt als praktisch unerschöpflich.
- Geothermie lässt sich sowohl zur Erzeugung von Wärme als auch von Kälte und Strom nutzen. So können Sie eine Sole-Wasser-Wärmepumpe im Sommer auch zum passiven Kühlen Ihres Hauses verwenden.
- Erdwärmepumpen haben eine hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) von etwa 3,5 bis 4,5. Sie gehören damit zu den effizientesten Wärmepumpen .
- Wärmeenergie aus der Erde ist immer verfügbar, sie lässt sich unabhängig von Tageszeit, Jahreszeit und Witterung gewinnen.
- Geothermie ist saubere Energie und macht Sie weniger abhängig von fossilen Energieträgern; so leistet sie einen Beitrag zur Energiewende.
- In Verbindung mit Ökostrom oder eigenem Solarstrom kann eine Erdwärmepumpe zumindest teilweise CO2-neutral arbeiten; im Vergleich etwa zu einer Ölheizung hat sie in jedem Fall eine wesentlich bessere CO2-Bilanz.
Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe ähnelt in ihrer Funktion der eines Kühlschranks, nur dass das Prinzip umgekehrt wird. Aber wie funktioniert das mit Erdwärme? Einfach erklärt, entzieht die Pumpe dem Erdreich Wärmeenergie, bereitet sie auf und überträgt sie anschließend auf das Wärmeverteilsystem (Leitungen, Heizkörper, ggf. Pufferspeicher).
So läuft das Ganze Schritt für Schritt ab:
- Durch im Boden verlegte Leitungen fließt Sole-Flüssigkeit (mit Frostschutzmittel versehenes Wasser). Die Sole nimmt die Erdwärme auf und übergibt sie an ein Kältemittel , das dabei verdampft.
- Das nun gasförmige Kältemittel gelangt in einen Verdichter, der es komprimiert. Durch das „Zusammendrücken“ des Gases steigt dessen Temperaturniveau weiter an.
- Im nächsten Schritt durchläuft der heiße Dampf einen Wärmetauscher und gibt seine Wärmeenergie an das Heizwasser ab – dieses fließt zu den jeweiligen Verbrauchern wie Heizkörpern, Pufferspeicher oder Fußbodenheizung , wo die Wärme an die Räume abgegeben wird. Das Kältemittel kondensiert wieder, ein nachgeschaltetes Entspannungsventil normalisiert außerdem den Druck.
- Anschließend beginnt dieser Kreislauf von vorn.
Arten von Erdwärmepumpen: gleiche Funktion, aber unterschiedliche Erschließung
Erdwärmepumpen existieren in zwei Ausführungen: Die erste Variante nutzt sogenannte Erdwärmekollektoren, welche großflächig nahe der Erdoberfläche verlegt werden. Diese sind günstiger, benötigen jedoch viel Platz. In der Regel ist eine Fläche erforderlich, die ungefähr dem Eineinhalb- bis Dreifachen der zu beheizenden Wohnfläche entspricht. Die Flächenkollektoren werden in etwa 1,5 Metern Tiefe verlegt, beispielsweise in Schleifen oder Ringen. Je nach Bodenart entziehen sie Erdwärme in der Größenordnung zwischen 10 und 40 Watt pro Quadratmeter. Erdwärmekollektoren sind je nach Tiefe lediglich anzeigepflichtig.
Die Alternative zu den Kollektoren stellen Erdsonden dar, die bis zu 100 m tief in das Erdreich versenkt werden. Sie benötigen weniger oberirdische Fläche, sind effizienter und weisen in der Regel eine höhere Entzugsleistung auf, weil sie auf Tiefenwärme zurückgreifen. Für die Installation einer Erdwärmepumpe mit Erdsonde ist jedoch eine genehmigungspflichtige Bohrung notwendig. Hier entsteht also ein höherer Erschließungs- und Installationsaufwand für die Nutzung, sodass die anfänglichen Kosten für diese Art der Erdwärmegewinnung höher sind.
Heizen mit Geothermie: Voraussetzungen für den Einbau einer Erdwärmepumpe
Möchten Sie mit einer Wärmepumpe die Vorteile der Geothermie ausnutzen, gibt es einiges zu beachten. Zunächst sollten Sie abklären, ob Ihr Grundstück günstige geologische Bedingungen bietet, die eine hohe Ausbeute an Erdwärme und somit Wirtschaftlichkeit garantieren. Feuchte Böden, die überwiegend aus Sand, Lehm oder Löß bestehen, sind besonders gut geeignet.
Ebenso wichtig für das Heizen mit Erdwärme ist die Entscheidung zwischen Erdkollektor und Erdsonde:
- Sie sollten bei Flächen- bzw. Erdkollektoren ausreichend Platz auf Ihrem Grundstück einplanen. Diese Fläche dürfen Sie anschließend nicht mehr bebauen (sprich versiegeln) oder mit tief wurzelnden Pflanzen versehen, um Beschädigungen zu vermeiden.
- Möchten Sie hingegen eine Erdwärmepumpe mit Erdsonde installieren lassen, ist eine Bohrung vonnöten, für die Sie sich zuvor eine Genehmigung der Bergbehörde beziehungsweise der unteren Wasserbehörde einholen müssen. In einigen Gebieten sind diese Sonderbohrungen nicht gestattet, sodass die Option der Erdsonde dort von vornherein entfällt.
Weitere Voraussetzungen für die optimale Funktion Ihrer Erdwärmepumpe sind ein passendes Heizsystem sowie eine auf eine niedrige Vorlauftemperatur ausgelegte Wärmeverteilung. Denn je geringer die Differenz zwischen Bodentemperatur und Vorlauftemperatur ist, desto weniger Strom benötigt die Wärmepumpe. Wichtig ist zudem eine gut abgestimmte Warmwassererzeugung: Das System muss so konfiguriert sein, dass es effizient mit der Wärmepumpe zusammenarbeitet. Beispielsweise sollte der Warmwasserspeicher groß genug sein muss, um den Bedarf eines Haushalts zu decken, aber nicht so groß, sodass die Erdwärmepumpe unnötig Energie aufwenden würde, um das zusätzliche Volumen zu erwärmen. Bei fachgerechter Planung lässt sich die Erdwärme zu einem besonders guten Kosten-Nutzen-Verhältnis betreiben.
Ein qualifizierter Buderus Fachbetrieb in Ihrer Nähe berät Sie umfassend darüber, ob die Voraussetzungen für eine Erdwärmepumpe auch für Ihr Grundstück und Gebäude gegeben sind, und erstellt Ihnen ein kostenloses und unverbindliches Angebot.
Niedrige Heizkosten und geringe Emissionen mit guter JAZ
Die Jahresarbeitszahl zeigt die „wirkliche“ Effizienz der gesamten Wärmepumpenheizung in einem Gebäude an. Während der COP (Coefficient of Performance) für die theoretisch mögliche Maximalleistung einer Wärmepumpe unter Laborbedingungen steht, gibt die JAZ den tatsächlich erzielten Wirkungsgrad in einem echten Gebäude und für die Dauer einer gesamten Heizperiode an. Der COP bietet also eine gute Orientierung für die Leistungsfähigkeit, die JAZ hingegen ist der real erreichte Wert. Denn es hängt von diversen Faktoren wie der Gebäudedämmung und dem Heizverhalten der Bewohner ab, wie viele Kilowattstunden Wärme das Heizsystem aus einer Kilowattstunde Strom bereitstellen kann.
Eine hohe Jahresarbeitszahl ist nicht nur Voraussetzung für preiswertes Heizen. Auch die attraktiven KfW-Förderprogramme sind nur mit ausreichend hoher Effizienz erhältlich. Eine Wärmepumpe muss für die Förderfähigkeit mindestens eine prognostizierte JAZ von 3,0 erreichen.
Moderne Erdwärmepumpen erreichen und überschreiten diesen Wert sowohl im Neubau wie auch im Bestand für gewöhnlich mühelos. Modelle mit Invertertechnologie erlauben den Geräten außerdem, sich stufenlos (modulierend) an den aktuellen Heizwärmebedarf anzupassen. Dadurch können die Heizgeräte mit besonders wenig Verbrauch das notwendige Temperaturniveau halten. Das schont die Umwelt und hält die Betriebskosten niedrig.
Allerdings macht die zunächst erforderliche Erschließung Erdwärmepumpen recht hochpreisig in der Anschaffung. Insbesondere im Falle einer Sondenbohrung übersteigen die Investitionskosten den Anschaffungspreis von konventionellen Anlagen wie einem Gas-Brennwertkessel deutlich. Wegen der sehr niedrigen langfristigen Heizkosten amortisieren sich Erdwärmepumpen jedoch relativ schnell. Über die gesamte Lebensdauer der Erdwärmepumpe profitieren Sie in jedem Fall von spürbaren Heizkostenersparnissen.
Noch dazu arbeiten Erdwärmepumpen quasi emissionsfrei. Allein der für den Betrieb benötigte Strom kann je nach Quelle mit einem CO2-Ausstoß einhergehen. Dafür nutzen Erdwärmepumpen diesen Strom aber äußerst effizient, zudem können Sie Ihre Emissionswerte noch deutlich weiter senken, indem Sie reine Ökostromtarife nutzen und – noch besser – Ihren eigenen Strom über eine Photovoltaik-Anlage auf dem Hausdach produzieren, um ihn der Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen.
Die häufigsten Fragen zur Erdwärmepumpe
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Die Dimensionierung Ihrer Erdwärmepumpe spielt eine wichtige Rolle, denn ein zu kleines Gerät heizt womöglich nicht ausreichend; bei einer zu großen Erdwärmepumpe leidet zwar nicht die Funktion, aber die Wirtschaftlichkeit. Das wichtigste Kriterium ist die Heizlast, welche sich nach der DIN 12831 errechnet und in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m2·a) gemessen wird. Ebenfalls wichtig beim Heizen mit Erdwärme ist der Warmwasserbedarf: Grob geschätzt sollten Sie hier zusätzliche 0,1–0,3 kW pro Person einkalkulieren. Als Systemexperte helfen wir von Buderus Ihnen gern dabei, die passende Größe für Ihren Haushalt zu ermitteln.
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Sowohl die Leistungszahl als auch die Jahresarbeitszahl geben die Effizienz von Wärmepumpen an ‒ sie zeigen also auf, wie viel Antriebsenergie etwa bei einer Erdwärmepumpe zur Produktion von wie viel Wärme nötig ist. Das Messen der Leistungszahl geschieht allerdings auf einem normierten Messstand nach normierten Bedingungen. Diese beziehen sich auf einen bestimmten Betriebspunkt. Die Jahresarbeitszahl hingegen bezieht sich auf den realen Betrieb und zeigt das Verhältnis von aufgewendeter elektrischer Energie zu erzeugter Heizwärme in einem bestimmten Gebäude und über den Zeitraum einer ganzen Heizperiode an. Die JAZ wird also immer individuell errechnet, da sich die bestehenden Heizsysteme, Wärmeverteilsysteme und Dämmstandards in Immobilien voneinander unterscheiden.
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Sie können den Strom für Ihre Erdwärmepumpe wie gewohnt über Ihren Energieversorger beziehen. Es kann jedoch sinnvoller sein, einen gesonderten Wärmepumpen-Stromtarif zu wählen, denn Wärmepumpenstrom ist günstiger als normaler Haushaltsstrom. Dafür geht ein solcher Tarif aber mit laufenden Nebenkosten für den zusätzlichen Stromzähler einher. Generell gilt, dass ein Wärmepumpen-Stromtarif umso mehr Einsparpotenzial bietet, je höher der Strom- bzw. Heizwärmebedarf in einem Haushalt ist. Ab einem Verbrauch von 5.000 Kilowattstunden Wärmepumpenstrom pro Jahr ist ein spezieller Wärmepumpenstromtarif empfehlenswert. Viele Anbieter stellen besondere Tarife zur Verfügung, die gegenüber dem normalen Stromtarif bis zu 20 % günstiger sind. So lassen sich beim Heizen mit Erdwärme Kosten senken.
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Je nach Qualität und Betriebszeiten haben Wärmepumpen unterschiedliche Lebensdauern. Erdwärmepumpen sind besonders langlebig. Bei fachgerechter Planung und Inbetriebnahme sowie regelmäßiger Wartung ist ein Betrieb von 25 bis 30 Jahren nicht ungewöhnlich.
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Da Wärmepumpen ohne Verbrennung arbeiten, sind sie besonders wartungsarm. So lassen sich bei der Nutzung von Erdwärme Kosten gegenüber anderen Heizsystemen sparen. Eine fachkundige Überprüfung ein- bis zweimal jährlich reicht aus, um teuren Reparaturen vorzubeugen. Zu den gängigen Wartungsarbeiten bei einer Erdwärmepumpe zählen die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung des Kältemittels , des Frostschutzgehalts sowie des Drucks der Soleflüssigkeit, weiterhin die Überprüfung und gegebenenfalls Reinigung des Filters, die Analyse des Flüssigkeitsdrucks im Gerät sowie die Kontrolle der Leitungen im Haus auf Kondenswasser.