Effizienter heizen mit Erdwärmepumpe: Kosten und Nutzen

Erdwärmepumpen scheinen eine ressourcenschonende Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen zu sein. Aber ist Heizen mit Geothermie wirklich günstiger und effizienter? Damit Sie Kosten und Nutzen besser einschätzen können, haben wir die wichtigsten Informationen zu dieser Technologie für Sie zusammengefasst.

Das Wichtigste im Überblick

• Die Erdwärmepumpe nutzt die Wärmeenergie aus der Erde. Sie wird von einer in Erdkollektoren zirkulierenden Sole und an ein anderes Medium (Kältemittel) abgegeben.

• Im sogenannten Verdampfer verdampft das Kältemittel bei sehr niedrigen Temperaturen.

• Im sogenannten Verdichter wird dieses Kältemittel komprimiert und damit die Temperatur erhöht.

• Diese Wärme kann über den Wärmetauscher an das Heizsystem weitergegeben werden.

• Für die Verlegung der Soleleitungen gibt es zwei Möglichkeiten: die vertikale und die horizontale Verlegung.

• Die Jahresarbeitszahl und die Leistungszahl geben an, wie effektiv die Erdwärmepumpe arbeitet.

• Bezuschusst wird die Anschaffung einer Erdwärmepumpe durch die KfW (mit bis zu 70 Prozent der Kosten).

Eine Erdwärmepumpe nutzt die Wärme im Erdinneren

Bei der sogenannten Kola-Bohrung in den 1970er-Jahren brach man die Grabung bei einer Tiefe von rund 1.200 Metern ab, weil die Erde dort bereits eine Wärme von 180 Grad Celsius aufwies. Je nach Bodenbeschaffenheit ist ab zehn Metern eine Temperatur von zehn Grad Celsius, ab 100 Metern von etwa zwölf Grad Celsius messbar. Wie heiß es im Erdinneren ist, kann nur gemutmaßt werden, aber Wissenschaftler gehen von bis zu 6.000 Grad Celsius im Erdkern aus. Der Gedanke, diese Wärmeenergie für sich zu nutzen, ist auf der Suche nach Alternativen zu Gas und Öl naheliegend. Vorreiter in Sachen Technik und Innovation sind dabei unsere Nachbarn im Norden: In Schweden beträgt der Marktanteil an Erdwärmepumpen bei Neubauten rund 90 Prozent. Dies hängt insbesondere mit der politischen Unterstützung für erneuerbare Energien und einem Marktanreizprogramm zusammen, das Wärmepumpen seit den 80er-Jahren zum Durchbruch verhalf.

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Emissionsfreies Heizen mit einer Erdwärmepumpe funktioniert in etwa wie ein Kühlschrank – und genauso wie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, nur dass anstatt Luft die Erde zur Wärmegewinnung genutzt wird. In speziellen Kunststoffrohren wird der spätere Energieträger in die Erde geleitet und dort erwärmt. Dieser Energieträger ist bei der Erdwärmepumpe die sogenannte Sole, daher bezeichnen Fachleute die Erdwärmepumpe auch als Sole-Wasser-Wärmepumpe. Niedrige Temperaturen von etwa zehn Grad Celsius reichen bereits aus, um genügend Energie aufzunehmen, um ein Haus zu beheizen.

Die erwärmte Sole wird aus dem Erdreich in den Verdampfer geleitet und erwärmt dort ein Kältemittel, welches bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Im Verdichter der Wärmepumpe wird das nun gasförmige Kältemittel zusätzlich komprimiert. Dadurch steigt die Temperatur des Kältemittels stark an. Innerhalb des Wärmetauschers der Wärmepumpe übergibt das Gas seine Wärme an das Heizsystem. Perfekt geeignet ist eine Flächenheizung, da diese eine niedrigere Vorlauftemperatur benötigt.

Tipp

Die Erdwärmepumpe bringt den Vorteil mit sich, dass sie Wohnräume auch effektiv passiv klimatisieren kann. „Passiv“ deswegen, da hier der Verdichter nicht eingesetzt wird (sonst wäre es eine aktive Kühlung). Die im Sommer niedrige Temperatur des Erdreichs wird direkt an das Heizsystem übertragen und umgekehrte Wärme aus dem Heizsystem mithilfe der Sole in das Erdreich geleitet. Dadurch kühlt die Flächenheizung das Haus um einige Grad herunter – „Natural Cooling“ also.

Energiegewinnung der Erdwärmepumpen im Vergleich

Der wichtigste Faktor bei den Kosten für eine Erdwärmepumpe ist die gewählte Verlegungsart der Soleleitungen, die der Wärmegewinnung dienen. Eigentümern stehen grundsätzlich zwei Methoden zur Verfügung: Die vertikale und die horizontale Verlegung der Leitungen. Zur horizontalen Verlegung gehören sämtliche Erdwärmekollektoren und photovoltaisch-thermische Kollektoren. Dabei wird ein Aushub bis zu einer Tiefe von etwa 1,5 Metern vorgenommen. Die Rohre verlaufen in Schlangenlinien, ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung. Denkbar ist auch, die Rohre als Spiralkollektoren in flachen Körben oder Gräben zu verlegen. Dafür wird je nach Tiefe eventuell eine Baugenehmigung benötigt. Bei der Erdwärmesonde wird dagegen vertikal tief ins Erdreich gebohrt, um Energie zu gewinnen. Gebohrt wird in der Regel so tief, wie es die Bohrgenehmigung erlaubt.

Tipps zum Einbau der Erdwärmepumpe

• Je tiefer das Bohrloch, desto höher kann der Energiegewinn aus der Wärmequelle sein: Pro Meter wird eine Heizleistung von etwa 50 Watt erreicht.

• Bei Erdsonden kann bis zu 300 Metern tief gebohrt werden, der Richtwert für ein Einfamilienhaus liegt bei etwa 100 bis 150 Metern.

• Flächenkollektoren nehmen bei einem Einfamilienhaus etwa 225 bis 300 Quadratmeter ein.

• Feuchter Boden kann die Wärmeaufnahme begünstigen. Sandige Böden haben den Nachteil, dass die Kollektoren breitflächiger geplant werden müssen.

• Erdwärmepumpen lassen sich perfekt mit Photovoltaikanlagen kombinieren. So können Sie mittels eines Solarspeichers auch Ihren Strom auf erneuerbare Energien umstellen.

• Erdwärmepumpen können auch mit einem Eisspeicher betrieben werden. Das lohnt sich vor allem für größere Wohnanlagen, wenn viel Leistung benötigt wird.

Welche Kosten fallen für eine Erdwärmepumpe an? Erschließungskosten für die Erdwärmepumpe

Erdsonde

Als Richtwert kann von etwa 60 Euro pro Meter und pro Erdwärmebohrung ausgegangen werden. Bei einer Tiefe von 150 Metern mit einer Sonde fallen demnach Bohrkosten in Höhe von etwa 9.000 Euro an. Zu beachten ist, dass hierfür eine Genehmigung bei der zuständigen Baubehörde einzuholen ist und gerade in dicht besiedelten Stadtgebieten eine sehr tiefe Bohrung selten möglich sein wird.

Erdkollektoren (Erdwärmekörbe, Flächenkollektoren)

Die Verlegung von Erdkollektoren ist in der Regel genehmigungsfrei. Zwar schwanken die Kosten für den Erdaushub auch mit der Beschaffenheit des Erdreiches und der Zugänglichkeit des Geländes, dennoch ist bei dieser Methode nur mit etwa der Hälfte der Erschließungskosten im Vergleich zu einer Sonde zu rechnen.

PVT-Kollektoren

PVT-Kollektoren gibt es als fertige, hybride Lösungen, aber auch als thermische Einheiten, die an handelsübliche Photovoltaikmodule angesteckt werden. Auf der Rückseite der PV-Module befinden sich die thermischen Elemente. Die Sole fließt durch die thermischen Elemente und nimmt die Wärme der PV-Module auf. Das hat den Effekt, dass die PV-Module effizienter werden, weil sie die Wärme abführen können und somit ein paar Grad kühler sind als vergleichbare Module ohne thermische Einheit. Zudem kann die Energie gleichzeitig zur Wärmegewinnung genutzt werden. PVT-Kollektoren sind zwar relativ unbekannt, stellen aber eine gute Alternative dar, wenn keine Bohrung möglich ist oder der Garten nicht ausreichend Platz für eine Erdsonde oder Erdkollektoren bietet.

Hinweis

Hybride Kollektoren liegen bei etwa 800 bis 1.000 Euro pro Modul; thermische Addon-Kollektoren kosten etwas weniger als die Hälfte. In Summe sind zwar die Kosten dann höher als bei den anderen beiden Erschließungsmethoden, dafür ist allerdings im Preis auch bereits eine Photovoltaikanlage enthalten. Lediglich die Kosten für einen Batteriespeicher oder Wechselrichter kommen noch on top. Diese Art der Wärmegewinnung für die Erdwärmepumpe lohnt sich insbesondere, wenn sowieso eine PV-Anlage geplant ist und beide Techniken somit effizient miteinander kombiniert werden können.

Anlagenkosten für eine Erdwärmepumpe

Die Kosten für die Anschaffung einer Erdwärmepumpe liegen zwischen 12.000 Euro und 15.000 Euro. Hinzu kommt die Installation durch einen Fachbetrieb. Die Kosten variieren je nach Hersteller, Effizienz, Modell und Leistung. Zwar erscheinen Erdwärmepumpen somit in der Anschaffung zunächst günstiger als Luft-Wasser-Wärmepumpen, dieser Preisunterschied gleicht sich jedoch durch die hohen anfallenden Erschließungskosten oft aus.

Im laufenden Betrieb sind die Kosten einer Sole-Wasser-Wärmepumpe allerdings geringer, da sie mit einer höheren Effizienz als Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten.

Die Gesamtkosten auf einen Blick

Eine Erdwärmepumpe finanzieren

Für die Finanzierung einer neuen Heizanlage in Bestandsgebäuden bietet sich ein Modernisierungskredit, eine Kombination aus Bausparvertrag und Vorfinanzierungskredit, an. Denn er bietet mehrere Vorteile: Zum Beispiel bessere Konditionen als ein herkömmlicher Privatkredit. Bis zu einer Höhe von 50.000 Euro werden Modernisierungskredite meist ohne Grundbuchsicherung vergeben. Das ist oft nicht nur günstiger für den Darlehensnehmer, weil die Notarkosten und die Kosten für die Grundbucheintragung entfallen. Es spart vor allem auch Zeit, da viel bürokratischer Aufwand entfällt. Die Kreditzusage erhalten Sie oft schon nach ein paar Tagen.

Wie effizient sind Erdwärmepumpen?

Bei der Wahl der perfekten Erdwärmepumpe kommt es insbesondere auf zwei Werte an: Die Jahresarbeitszahl und die Leistungszahl. Beide geben das Verhältnis von erzeugter Heizenergie und dem eingesetzten Strom an. Die Leistungszahl wird auch als COP (Coefficient of Performance) bezeichnet und ist abhängig von Außentemperatur und Auslegungstemperatur. Daher gibt es für jede Wärmepumpe mehrere Werte. Aufgrund des mittlerweile ausgelaufenem Förderprogramms der Bundesregierung „Heizen mit erneuerbaren Energien“ hat sich aber die Jahresarbeitszahl (JAZ) als einfacher Vergleichswert etabliert.

Diese errechnet sich aus der individuellen Standort-Quelltemperatur der gewählten Erschließungsart, dem Dämmstandard des zu beheizenden Gebäudes und der Leistung des gewählten Modells. Üblicherweise ist die JAZ bei Erdwärmepumpen in einem Bereich von 4,3 bis 5,5. Luft-Wasser-Wärmepumpen liegen deutlich darunter und schaffen – je nach Außentemperaturniveau am Einsatzort – zwischen 3,2 und 4,8. Eine JAZ von 4,5 sagt aus, dass pro verbrauchter kWh Energie auf ein Jahr gerechnet und unter optimalen Bedingungen 4,5 kWh Energie erzeugt werden.

Die individuell benötige Leistung der Wärmepumpe wird durch die Heizlastberechnung für das Gebäudes ermittelt. Ein Niedrigenergiehaus kommt daher im Vergleich zu einem ungedämmten Haus oder einem aktuellen Haus gemäß Gebäudeenergiegesetz (GEG) mit einer leistungsschwächeren und somit oftmals günstigeren Wärmepumpe aus. Ein Energieberater oder Heizungsfachbetrieb hilft bei der Auslegung der benötigen Heizungsanlage weiter.

Wie nachhaltig ist das Heizen mit einer Erdwärmepumpe?

Immer mehr Leute haben sich in den letzten zwei Jahren für den Kauf einer Wärmepumpe entschieden. Besonders Erdwärmepumpen liegen dabei vorne, denn die Temperaturen in der Erde sind immer weitestgehend konstant und unterliegen keinen großen Schwankungen. Die Temperaturen in bis zu 1,5 Metern Tiefe pendeln lediglich zwischen 10 und 18 Grad Celsius über das Jahr. Das Heizen mit einer Pumpe für Erdwärme kann außerdem umweltfreundlicher sein als viele andere Heizmethoden, vor allem wenn die Wärme aus der unmittelbaren Nähe des Hauses stammt. Dem Umweltbundesamt zufolge steigt „die Effizienz der Wärmepumpe, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem ist.“ Die Energie, die für die Wärmegewinnung aus dem Erdinneren aufgewendet werden muss, ist um ein Vielfaches geringer als bei anderen Methoden.

Info

Wärmepumpen benötigen ein Kältemittel, welches durch Verdampfung Wärme erzeugt. In vielen Wärmepumpen werden treibhausgaswirksame Kältemittel wie etwa teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (FHKW) verwendet, die Emissionen freisetzen und so das Klima schädigen. Natürliche Kältemittel wie Propan sind daher zu bevorzugen. Der Energieträger von Erdwärmepumpen ist Sole (ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel), welches die Umwelt kaum belastet.

Förderungen für Erdwärmepumpen

Um die Kosten für eine Erdwärmepumpe zu decken, können Sie auf verschiedene Förderprogramme zurückgreifen. Als Maßnahme bei der Sanierung von Bestandsbauten wird die Erdwärmepumpe durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bezuschusst. Bezuschusst werden dabei nicht nur die reinen Anschaffungskosten, sondern auch die Umfeldmaßnahmen wie die Erschließung und sogar der Rückbau der alten Heizung, zum Beispiel die Entsorgung alter Öltanks. Die Kosten für eine Erdwärmepumpe lassen sich daher signifikant reduzieren. Allerdings muss die Erdwärmepumpe bestimmte technische Voraussetzungen erfüllen, um bezuschusst zu werden.

Checkliste: Umstellung auf eine Erdwärmepumpe

• Bestandsaufnahme: Die baulichen Voraussetzungen für eine Erdwärmeheizung sind ausschlaggebend für die Möglichkeit mit Erdwärme zu heizen. Es ist daher sinnvoll, sich bereits im Vorfeld über die Möglichkeit der Bohrung, die Höhe des Grundwasserspiegels und die Gesteinsschichten im Untergrund zu informieren. Holen Sie sich unbedingt einen Fachbetrieb an Ihre Seite, der die Bedingungen vor Ort fachkundig einschätzen kann.

• Richtiges Modell finden: Welches Modell das Richtige ist, richtet sich einerseits nach den Dämmeigenschaften Ihres Hauses und andererseits nach der benötigten Heizleistung.

• Individuelle Lösungen erarbeiten: Bei der korrekten Dimensionierung Ihrer Erdwärmepumpe spielen drei Faktoren eine Rolle: Der Wärmebedarf des Hauses, die eingebaute Wärmepumpe und die Leistung der Erdsonde oder (Erd-) Kollektoren. Planen Sie zu knapp, dann läuft Ihre Pumpe nicht wirtschaftlich, da Sie mit zusätzlichen Heizarten aushelfen müssen.

• Angebote einholen: Die zunehmende Nachfrage nach erneuerbaren Energien hat einen großen Markt geschaffen. Viele – insbesondere nordeuropäische – Hersteller erweitern und verbessern die Technologie von Erdwärmepumpen fortlaufend. Fachbetriebe vor Ort sind über derartige Technologiesprünge bestens informiert und können das für Sie passende Modell, im Kontext Ihrer örtlichen Gegebenheiten, empfehlen. Indem Sie mehrere Angebote einholen, gehen Sie auf Nummer sicher, auch das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu erhalten.