Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Luft-Wasser-Wärmepumpen und Erdwärmepumpen erfreuen sich in Deutschland zunehmender Beliebtheit. Sie bieten eine nachhaltige und effiziente Möglichkeit, Gebäude zu beheizen und zu kühlen. In diesem Artikel werfen wir einen Blick darauf, wie Erdwärmepumpen funktionieren, welche Vor- und Nachteile sie haben und für wen sie sich besonders eignen.

Funktionsweise einer Erdwärmepumpe

Erdwärmepumpen arbeiten nach dem Prinzip des Wärmetransfers. Sie entziehen der Erde Wärme und übertragen diese auf ein Heizsystem. In Deutschland wird in etwa 20 Metern Tiefe eine konstante Temperatur von etwa 10 °C erreicht, die das ganze Jahr über genutzt werden kann.

Es gibt zwei Hauptmethoden, um die Erdwärme zu gewinnen:

Tiefenbohrungen

Bei der Methode der Tiefenbohrungen wird Wärme direkt aus dem Erdreich gewonnen. Hierzu werden Bohrungen durchgeführt, die typischerweise zwischen 50 und 150 Meter tief sind. Diese Tiefe gewährleistet eine konstante Temperaturquelle, da die Erdtemperatur in diesen Tiefen das ganze Jahr über relativ stabil bleibt.

Vorteile der Tiefenbohrungen:

• Platzsparend: Tiefenbohrungen benötigen nur eine geringe Bodenfläche, da die Wärme aus tieferen Erdschichten gewonnen wird. Dies ist besonders vorteilhaft für Grundstücke mit begrenztem Platzangebot.
• Konstante Temperatur: In größeren Tiefen herrschen das ganze Jahr über stabile Temperaturen, was zu einer gleichmäßigen und effektiven Wärmegewinnung führt.
• Hohe Effizienz: Die konstante Temperatur sorgt dafür, dass die Wärmepumpe effizienter arbeitet, insbesondere während der kalten Wintermonate.

Nachteile der Tiefenbohrungen:

• Hohe Kosten: Die Initialkosten für Tiefenbohrungen sind hoch. Dies umfasst nicht nur die Bohrarbeiten selbst, sondern auch die notwendige geologische Untersuchung und die Einholung der entsprechenden Genehmigungen.
• Technische Komplexität: Die Installation erfordert spezialisierte Ausrüstung und Fachkenntnisse. Zudem müssen geologische Gegebenheiten berücksichtigt werden, um die optimale Bohrtiefe und -position zu bestimmen.
• Baugenehmigung: In vielen Regionen ist eine Baugenehmigung erforderlich, die zeitaufwendig und kostspielig sein kann.

Flächenkollektoren

Flächenkollektoren, auch Bodenkollektoren genannt, nutzen die Wärme, die in einer frostfreien Tiefe während der Sommermonate gespeichert wurde. Diese Kollektoren bestehen aus einem Netz von Rohrleitungen, die horizontal im Boden verlegt werden. Die Tiefe dieser Verlegung liegt in der Regel zwischen einem und zwei Metern.

Vorteile der Flächenkollektoren:

• Geringere Kosten: Im Vergleich zu Tiefenbohrungen sind die Installationskosten für Flächenkollektoren niedriger. Es sind keine teuren Bohrungen erforderlich, und die Installation ist weniger technisch anspruchsvoll.
• Einfache Installation: Die Verlegung der Rohrleitungen erfolgt in flacher Tiefe, was den Prozess vereinfacht und beschleunigt.
• Eignung für Neubauten: Flächenkollektoren sind besonders gut für Neubauten geeignet, bei denen der Gartenbereich noch nicht angelegt ist und ausreichend Platz zur Verfügung steht.

Nachteile der Flächenkollektoren:

• Großer Platzbedarf: Flächenkollektoren erfordern eine erhebliche Bodenfläche, die nach der Installation nicht mehr bebaut oder intensiv bepflanzt werden kann. Dies kann bei kleineren Grundstücken problematisch sein.
• Wärmeverlust: Da die Kollektoren in geringerer Tiefe verlegt werden, kann es bei extrem kalten Temperaturen zu einer geringeren Effizienz kommen. Die oberflächennahen Bodenschichten kühlen schneller ab als tiefere Erdschichten.
• Beeinflussung der Landschaftsgestaltung: Nach der Installation der Kollektoren ist die Gestaltung des Gartens eingeschränkt, da schwere Bauwerke oder tiefe Wurzeln die Rohrleitungen beschädigen könnten.

Sowohl Tiefenbohrungen als auch Flächenkollektoren bieten effektive Möglichkeiten zur Nutzung von Erdwärme, jedoch mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Die Wahl der geeigneten Methode hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Größe und Beschaffenheit des Grundstücks, die finanziellen Möglichkeiten und die langfristigen Heizbedürfnisse. 

Kosten einer Erdwärmepumpe

Erdwärmepumpen gehören zu den teuersten Wärmepumpentypen. In Deutschland liegen die Kosten für eine Erdwärmepumpe inklusive Mehrwertsteuer zwischen 20.000 und 30.000 Euro. Hinzu kommen die Kosten für die Erdarbeiten. Bei Tiefenbohrungen können diese Kosten je nach Bodenbeschaffenheit variieren. Die Kosten für eine Bohrung liegen etwa zwischen 50 und 100 Euro pro Meter. Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus sind in der Regel ein bis zwei Bohrungen erforderlich.

Vor- und Nachteile einer Erdwärmepumpe

Erdwärmepumpen bieten zahlreiche Vorteile:

• Lange Lebensdauer: Die Systeme halten in der Regel über 20 Jahre.
• Stabiler Betrieb: Sie bieten eine konstante Leistung während der gesamten Heizperiode.
• Hoher Wirkungsgrad: Erdwärmepumpen haben einen hohen Heizleistungskoeffizienten.
• Geringe Geräuschentwicklung: Sie sind die leisesten unter allen Wärmepumpentypen.
• Passive Kühlung: Im Sommer kann das System zur Kühlung genutzt werden, ohne dass zusätzliche Energiekosten anfallen.

Es gibt jedoch auch Nachteile:

• Hohe Anfangsinvestitionen: Die Kosten für Installation und Erdarbeiten sind hoch.
• Technische Anforderungen: Tiefenbohrungen erfordern eine geologische Untersuchung und eine Baugenehmigung.
• Platzbedarf bei Flächenkollektoren: Diese benötigen große Flächen, die nach der Installation nicht mehr bebaut oder bepflanzt werden können.

Eignung von Erdwärmepumpen

Erdwärmepumpen eignen sich besonders für Haushalte mit ausreichend großem Grundstück und geeignetem Untergrund. Die höheren Anfangsinvestitionen amortisieren sich durch die niedrigeren Betriebskosten und die Möglichkeit, staatliche Förderungen in Anspruch zu nehmen. In Deutschland können Fördermittel aus dem Programm „Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG)“ genutzt werden, die bis zu 35 % der Kosten abdecken.

Die Erdwärmepumpe - ein Fazit

Erdwärmepumpen sind eine hervorragende Option für umweltbewusste Hausbesitzer, die langfristig in nachhaltige Heiztechnik investieren möchten. Obwohl die anfänglichen Kosten hoch sind, bieten sie durch ihre Effizienz und Langlebigkeit eine attraktive Lösung für die Zukunft. Bei der Planung sollten jedoch immer die spezifischen Bedingungen des Grundstücks und die Verfügbarkeit von Fördermitteln berücksichtigt werden.