Wohnen und Garten
07.05.2022, 11:00 Uhr / Lesedauer: ca. 4min

Geothermie: Wärme aus dem Erdreich

Für die Bohrung und eine Erdwärmesonde zur Nutzung vom Geothermie in tieferen Schichten ist nicht viel Platz nötig. Foto: Bundesverband Wärmepumpe

© picture alliance / dpa-tmn

Für die Bohrung und eine Erdwärmesonde zur Nutzung vom Geothermie in tieferen Schichten ist nicht viel Platz nötig. Foto: Bundesverband Wärmepumpe

„Am effektivsten wäre natürlich eine Heizung, die direkt die heiße Erdwärme aus großen Tiefen nutzen könnte“, sagt Leonhard Thien, Geothermie-Experte der EnergieAgentur.NRW. „Dies wird zum Beispiel in Süddeutschland, etwa im Großraum München, wo sehr gute geologische und hydrogeologische Voraussetzungen vorliegen, an vielen Standorten praktiziert.“

So funktioniert die Erdwärmeheizung

Für die meisten Häuser im Rest Deutschlands kommen Systeme in geringerer Tiefe zum Einsatz. „Dabei zirkuliert Wasser oder eine Wärmeträgerflüssigkeit in einem geschlossenen Rohrsystem im Untergrund und nimmt die Wärme aus dem Boden auf“, erklärt Thien. „Diese Wärme wird dann an der Oberfläche an die Wärmepumpe abgegeben. Die bringt sie auf das zum Heizen notwendige Temperaturniveau.“ Um eine Heizung zu betreiben, reichen schon acht bis zwölf Grad Erdtemperatur. Und die ist bereits in einigen Metern Tiefe gegeben.

Für Flachkollektoren braucht man eine große Fläche

Die Erdwärme kann auf zwei Arten erschlossen werden: Für Flachkollektoren wird das Erdreich nur gut einen Meter tief abgetragen, die Kollektoren darin schlangenförmig und horizontal verlegt. „Für das Grundwasser ist dieses Verfahren gut“, erläutert Dr.-Ing. Matthias Wagnitz vom Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK). „Aber man braucht eine freie Fläche, die etwa so groß ist wie die Wohnfläche, bei einer Bestandsimmobilie auch mehr.“ Die Fläche darf später nicht verdichtet, bebaut oder versiegelt werden.

Die Erdwärme gelangt an die Kollektoren durch Regentropfen, die durch das Erdreich sickern, erklärt Rüdiger Grimm Inhaber und Geschäftsführer der geoENERGIE Konzept GmbH. Wie viel Energie hierbei produziert wird, ist abhängig von der Wärmeleitung des Bodens, sowie seiner Fähigkeit, Wasser durchsickern zu lassen, aber auch von der Dimension der Anlage, der Dauer des Sonnenscheins, der Außentemperatur und der Beschattung. Nur rund ein Drittel aller Sole-Wärmepumpen habe solche Flachkollektoren.

Für die Erdwärmesonde in die Tiefe kommt es auf den Boden an

Das effizientere System zur Gewinnung von Erdwärme ist die Erdwärmesonde. Die Sonden kommen vertikal in den Boden, meist mit einer Tiefe von 50 bis 250 Metern. Dort beträgt die Temperatur das ganze Jahr über stabil zehn Grad. Der Platzbedarf ist vergleichsweise gering, oft reicht für die Bohrungen eine Fläche von der Größe einer Garageneinfahrt.

Das Bohrverfahren richtet sich nach dem Untergrund. „Den Planern kommt dabei zu Hilfe, dass Deutschland, speziell Ostdeutschland, geologisch sehr gut erkundet ist“, sagt Grimm. Allerdings müsse eine Sondenbohrung beim Wasserwirtschaftsamt und dem geologischen Dienst, unter Umständen auch noch beim Bergamt beantragt werden. Flachkollektoren sind meist nicht anzeigepflichtig.

So erkennt man eine effiziente Erdwärme-Anlage

Mit der Erschließung der Erdwärme alleine ist es aber nicht getan. Um sie auf das Temperaturniveau anzuheben, das für die Hausheizung benötigt wird, braucht die Wärmepumpe Strom als Antriebsenergie. Je geringer der Temperaturhub und damit die notwendige Antriebsenergie sind, umso effizienter ist die Anlage.

„Das Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl“, erklärt Grimm. Sie beziffert die erzeugte Wärmemenge im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Energie. „Eine gute Zielgröße ist die Jahresarbeitszahl vier, das heißt vier Kilowattstunden Wärme entstehen aus einer Kilowattstunde Strom und drei Kilowattstunden kostenloser Erdwärme.“ Im Neubau braucht man eine Jahresarbeitszahl von 4,5, wenn man für seine Erdwärme-Heizung staatliche Fördermittel in Anspruch nehmen will.

Doch die Angaben der Hersteller sollte man kritisch hinterfragen. „Der tatsächliche Wirkungsgrad ist abhängig von der Temperatur der Wärmequelle und von der Heizanlage“, erklärt Dr. Werner Neumann vom Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND). Die versprochene Leistung werde oft nur erreicht, wenn das Gebäude einen hohen Energiestandard aufweist. Außerdem müssen Flächenheizungen, also Wand- oder Fußbodenheizungen, eingesetzt werden, die mit Vorlauftemperaturen unter 40 Grad auskommen.

„Verbraucher sollten eine Garantie vom Hersteller der Anlagen verlangen, dass ihre Produkte tatsächlich im Alltag die angegebene Leistung bringen“, rät Neumann. Oft ist die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage sinnvoll, um den benötigten Strom für die Wärmepumpe selbst zu erzeugen.

Kosten der Geothermie

Die Anschaffungskosten für eine Erdwärme-Heizung sind recht hoch. „Um einen Einfamilienhaus-Neubau mit einer Wohnfläche von 100 bis 120 Quadratmetern zu beheizen und mit Warmwasser zu versorgen, ist eine Wärmepumpe mit einer Leistung von acht Kilowatt Standard“, nennt Karl-Heinz Stawiarski vom Bundesverband Wärmepumpe ein Berechnungsbeispiel. Flächenkollektoren kosten etwa 300 Euro pro Quadratmeter.

Um in einem Bestandsbau eine Erdwärme-Heizung nachzurüsten, können darüber hinaus erhebliche Veränderungen notwendig sein. „Der erste Schritt ist hier die Optimierung, also die Neuberechnung des Heizungssystems“, erläutert Heizungs-Fachmann Wagnitz. „Wie viel Wärme braucht der Raum? Wie groß sind die Heizkörper? Wenn ich diese Kenngrößen habe, weiß ich, was die Heizung können muss und ob eine Wärmepumpe infrage kommt.“

Die Berechnung der Wirtschaftlichkeit und die Dimensionierung seien dann Sache eines Fachmanns. Damit dieser bei seinen Beratungen keine wirtschaftlichen Eigeninteressen verfolgt, empfiehlt sich ein unabhängiger Energieberater.

Flächenkollektoren, Erdkörbe oder Energiezäune werden recht nah an der Oberfläche in den Boden gebracht. Dort fangen sie Sonnenwärme und die des einsickernden Regens auf. Foto: Bundesverband Wärmepumpe

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Flächenkollektoren, Erdkörbe oder Energiezäune werden recht nah an der Oberfläche in den Boden gebracht. Dort fangen sie Sonnenwärme und die des einsickernden Regens auf. Foto: Bundesverband Wärmepumpe