Erdwärmepumpe

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Unabhängig davon, ob als Energiequelle Wasser, Luft oder Erdwärme zum Einsatz kommt, funktionieren Wärmepumpen immer nach demselben Grundprinzip: Zunächst wird Energie aus der Umgebung aufgenommen und auf ein spezielles Kältemittel übertragen, das schon bei relativ niedrigen Temperaturen verdampft. Da der Kältemitteldampf noch zu kalt zum Heizen ist, wird er mithilfe eines – für gewöhnlich mit Strom betriebenen – Kompressors stark verdichtet, wodurch sich seine Temperatur erhöht. Im Anschluss überträgt das erhitzte, gasförmige Kältemittel die thermische Energie auf das Heizsystem. Das Kältemittel verflüssigt sich wieder und der Kreislauf beginnt erneut.

Wie ist eine Erdwärmepumpe aufgebaut?

Eine Erdwärme-Heizanlage setzt sich aus einer Wärmequellenanlage, der eigentlichen Wärmepumpe und einem Heizsystem zusammen. Die einzelnen Komponenten sind für folgende Aufgaben zuständig:

• Die Wärmequellenanlage gewinnt thermische Energie aus der Erde. Dies funktioniert mithilfe einer Erdsonde oder mittels Erdkollektoren in Form eines Röhrensystems. Erstere erfordert eine Tiefenbohrung, letztere werden in geringer Tiefe verlegt. In diesem ersten Kreislauf nimmt die Sole – ein aus Wasser und Frostschutzmittel bestehendes Gemisch – die Erdwärme auf.
• Die Wärmepumpe macht die Umweltenergie nutzbar. Das Gerät befindet sich über dem Erdboden und überträgt die im ersten Schritt gewonnene Umweltenergie über einen Wärmetauscher auf den bereits beschriebenen Kältemittelkreislauf. Über diesen wird die Wärme schließlich an das Wasser im Heizsystem weitergeleitet.
• Das Heizsystem verteilt die Wärmeenergie im Haus oder speichert die Wärme. Dazu leitet die Anlage das erhitzte Wasser entweder direkt in die Heizung oder in einen Warmwasserspeicher.

Welche Voraussetzungen müssen für eine Erdwärmepumpe gegeben sein?

Damit die Kosten für Erdwärme der effizienten Nutzung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe nicht entgegenstehen, müssen gewisse Voraussetzungen erfüllt sein. In Neubauten ist die Installation in der Regel bedenkenlos möglich. In Altbauten spielen vor allem die Dämmung und das Wärmeverteilungssystem eine Rolle. Sind erst umfangreiche Dämmungsmaßnahmen erforderlich, fallen die Kosten im Altbau unverhältnismäßig hoch aus.

Ein weiteres wichtiges Kriterium stellt die Vorlauftemperatur des Heizwassers dar. Dabei handelt es sich um die Temperatur beim Eintritt in die Rohrleitungen. Um Erdwärme effizient nutzen zu können, muss das Heizsystem eine niedrige Vorlauftemperatur von maximal 40 Grad Celsius besitzen. Als besonders effizient gelten moderne Flächenheizungen wie Fußboden-, Decken- oder Wandheizungen, die oft mit einer Vorlauftemperatur von unter 30 Grad auskommen.

Je nach Art der Erdwärmepumpe müssen weitere Voraussetzungen erfüllt sein. Für Erdsonden sind umfangreiche Bohrungen erforderlich. Für diese brauchen Sie laut Bundesberggesetz zwar erst ab einer Tiefe von 100 Metern eine Genehmigung, doch einzelne Landesgesetze weichen davon ab. Deshalb empfiehlt es sich, die Vorschriften des jeweiligen Bundeslandes im Vorfeld zu prüfen. Fällt die Entscheidung auf Erdwärmekollektoren, wird hingegen eine ausreichend große Fläche für die Installation benötigt.

Erdwärme: Die Kosten in der Analyse

Die für eine Erdwärmepumpe erforderlichen Investitionen lassen sich in verschiedene Bereiche gliedern. Um die Erdwärme-Kosten richtig zu kalkulieren, müssen neben den Anschaffungskosten auch die Erschließungskosten und die Installationskosten berücksichtigt werden. Darüber hinaus gilt es, ebenso die Wartungs- und Betriebskosten zu erfassen.

Erschließungskosten der Wärmequelle

Bevor Sie mit Erdwärme heizen können, muss zunächst die Wärmequelle erschlossen werden. Wie hoch die Kosten dafür ausfallen, hängt vor allem davon ab, ob Sie sich für eine Erdsonde oder Flächenkollektoren entscheiden. Eine Tiefenbohrung zieht zwar deutlich höhere Ausgaben nach sich, ermöglicht jedoch eine höhere Jahresarbeitszahl (JAZ), durch welche die späteren Betriebskosten sinken.

Die Kosten für eine Erdsondenbohrung liegen je nach Bodenbeschaffenheit zwischen 50 und 100 Euro pro Meter (bei bis zu 100 Metern Tiefe). Für ein typisches Einfamilienhaus sind rund 160 Bohrmeter erforderlich. Folglich zieht eine Erdwärme-Tiefenbohrung Kosten in Höhe von 8.000 bis 16.000 Euro nach sich.

Bei Flächenkollektoren, die in einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 Metern verlegt werden, fallen für die Erschließung von Erdwärme Kosten von etwa 15 bis 20 Euro pro Quadratmeter an. Für ein modernes Wohnhaus sollten Sie eine Fläche von etwa 300 Quadratmetern einplanen. Demnach müssen Sie für die Erschließung der Erdwärmeheizung mit Kosten fürs Einfamilienhaus von 4.500 bis 6.000 Euro rechnen. Alternativ besteht ebenso die Möglichkeit, ringförmig angeordnete Grabenkollektoren zu verwenden, durch welche sich die Erschließungskosten noch etwas senken lassen.

Anschaffungs- und Installationskosten der Erdwärmepumpe

Der Anschaffungspreis des Heizgeräts inklusive Puffer- beziehungsweise Warmwasserspeicher liegt zwischen 10.000 und 15.000 Euro. Ausschlaggebend ist vor allem die Heizleistung. Soll die Sole-Wasser-Wärmepumpe im Sommer auch als Klimaanlage dienen, fallen die Kosten aufgrund des zusätzlich erforderlichen Lüftungsmoduls noch etwas höher aus.

Für die Montage und den Anschluss werden zwischen 2.000 und 3.000 Euro fällig. Aufwendige Verrohrungen können zusätzliche Kosten verursachen.

Betriebs- und Wartungskosten einer Erdwärmepumpe

Welche Stromkosten der Betrieb der Erdwärmepumpe verursacht, hängt vom Wärmebedarf Ihres Haushalts, von der Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe und vom Kilowattstundenpreis Ihres Stromtarifs ab. Die Betriebskosten lassen sich wie folgt berechnen:

• Betriebskosten der Erdwärmepumpe = (Wärmebedarf/JAZ) x Kosten je Kilowattstunde

Liegt der Wärmebedarf in einem Einfamilienhaus beispielsweise bei 16.000 Kilowattstunden und die Jahresarbeitszahl bei 4,0, ergeben sich bei einem Strompreis von 25 Cent Betriebskosten in Höhe von 1.000 Euro.

Die Wartungskosten fallen nicht allzu hoch aus. Die jährliche Wartung – die zu empfehlen ist – verursacht Unkosten in Höhe von 100 bis 150 Euro.

Die Kosten für Erdwärme in der Übersicht

Mittels Förderung die Erdwärme-Kosten senken

Da eine Erdwärmeheizung für ein Einfamilienhaus Kosten von mehr als 30.000 Euro nach sich ziehen kann, suchen viele Interessierte vielleicht erst einmal nach günstigeren Alternativen. Die Investitionshöhe lässt sich jedoch durch eine Förderung deutlich verringern. Fördermittel gibt es unter anderem vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Das BAFA ist für Einzelmaßnahmen zuständig. Wenn Sie dagegen ein KfW-Effizienzhaus errichten oder eine Vollsanierung umsetzen wollen, müssen Sie sich an die KfW wenden.

Durch das im Herbst 2023 angepasste Gebäudeenergiegesetz (GEG) gelten seit Anfang 2024 neue Richtlinien für die Inanspruchnahme von Fördermitteln. Das neue Förderpaket besteht aus einer Grundförderung, die sich mit einem Geschwindigkeitsbonus, mit einem Effizienzbonus und mit einem Einkommensbonus kombinieren lässt. Im Optimalfall können die für Erdwärme anfallenden Kosten durch eine Förderung um bis zu 70 Prozent reduziert werden.

Kosten von Erdwärme im Vergleich mit anderen Heizsystemen

Während gewöhnliche Öl- und Gasheizungen bereits für 7.000 bis 12.000 Euro erhältlich sind, fallen die Kosten für eine Erdwärmepumpe mit teilweise über 30.000 Euro deutlich höher aus. Werden Fördermittel genutzt, schrumpft der Abstand allerdings beträchtlich.

Im Betrieb ist die Wärmepumpe für gewöhnlich deutlich günstiger als die mit fossilen Energieträgern betriebenen Heizsysteme. Da Geothermie kostenlos bereitsteht, benötigt das Gerät lediglich Strom, jedoch keinen Brennstoff. Dazu kommt noch, dass sich die Preise für Erdgas und Öl aufgrund der ansteigenden CO2-Steuer perspektivisch erhöhen dürften.

Wie schnell amortisieren sich die Kosten für Erdwärme?

Auch wenn die Anschaffungskosten und insbesondere die Erschließungskosten verglichen mit anderen Heizsystemen sehr hoch ausfallen, amortisiert sich die Investition mit der Zeit. Da eine Erdwärmepumpe einen hohen Effizienzgrad aufweist, punktet sie mit recht niedrigen Betriebskosten. Wird beispielsweise eine alte Gasheizung ersetzt, können sich für einen durchschnittlichen Vierpersonenhaushalt jährliche Einsparungen von mehr als 500 Euro ergeben. Unter Berücksichtigung erhältlicher Fördermittel liegt die Amortisationszeit meist zwischen 10 und 15 Jahren.

Welche Vorteile bietet eine Erdwärmepumpe?

• Kostenlose Energiequelle: Die thermische Energie als solche ist kostenlos. Nur der Strom für den Verdichter muss bezogen werden. Es besteht aber die Möglichkeit, die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage zu kombinieren.
• Niedrige Emissionswerte: Da Erdwärmepumpen selbst nicht auf einen Verbrennungsvorgang angewiesen sind, entstehen anders als bei Gas- und Ölheizungen keine CO2-Emissionen. Da aber der für den Betrieb benötigte Strom erzeugt werden muss, sind auch sie nicht komplett frei von Emissionen. Durch regenerativ erzeugten Strom lässt sich die ohnehin schon gut Umweltbilanz weiter verbessern.
• Geringe Wartungskosten: Sole-Wasser-Wärmepumpen sind wartungsarm. Daher verursachen sie kaum Wartungskosten.
• Lange Lebensdauer: Die Lebensdauer von Erdwärmepumpen liegt bei etwa 20 Jahren.
• Nutzung als Klimaanlage möglich: Mit einem zusätzlichen Lüftungsmodul lässt sich eine Wärmepumpe auch als Klimaanlage nutzen.

Welche Vorteile bietet eine Erdwärmepumpe?

• Vergleichsweise hohe Anschaffungskosten: Die Kosten für Erschließung, Anschaffung und Installation sind vergleichsweise hoch, lassen sich aber durch staatliche Förderungen reduzieren.
• Hoher Planungsaufwand: Die Planung geht mit einem gewissen Aufwand einher. Unter Umständen müssen Genehmigungen eingeholt werden.
• Hoher Platzbedarf: Für die Installation der Anlage wird einiges an Platz benötigt, besonders bei Erdwärmepumpen mit Kollektoren.
• Bauliche Voraussetzungen: Insbesondere bei Bestands- und Altbauten ist auf gewisse bauliche Voraussetzungen zu achten, etwa auf die Dämmung.