Mit einer Erdwärmeheizung die Wärme aus dem Erdreich nutzen

Geothermie: Erdwärme-Heizung für zuhause

Mit einer Erdwärmeheizung die Wärme aus dem Erdreich nutzen

Geht es um „Erneuerbare Energien“ denken viele nur an Sonnen-, Wind- und Wasserkraft. Die Wenigsten bedenken die Gratis-Wärme aus dem Inneren der Erde: Geothermie.

Bereits ein bis zwei Meter „unter der Erde“ liegt die Temperatur im Winter bei 10 Grad Celsius. Ob es sich für Hauseigentümer lohnt, das Erdreich als Wärmequelle „anzuzapfen“, hängt vom Wärmebedarf des Hauses und von den geologischen Bedingungen vor Ort ab. Bei der Nutzung der Wärme aus den oberen Erdschichten (bis zu 400 Metern Tiefe) sprechen Fachleute von oberflächennaher Geothermie.

Erdwärmepumpe: So funktionierts

Das Einsammeln der natürlichen Erdwärme übernehmen entweder Erdwärmesonden oder -kollektoren: Kollektoren sind Kunststoffrohre, die großflächig in etwa eineinhalb Metern Tiefe verlegt werden.

  • Sonden werden bis zu 150 Meter tief in die Erde gebohrt.
  • Kollektoren sind Kunststoffrohre, die großflächig in etwa eineinhalb Metern Tiefe verlegt werden. Sie nehmen also weit mehr Platz ein.

Die Erdwärme bringt ein Wasser-Sole-Gemisch in den Sonden, beziehungsweise Kollektoren auf etwa zehn Grad.

Dann kommt die Wärmepumpe ins Spiel: Hier nimmt ein Kältemittel die Wärme der nach oben beförderten Flüssigkeit auf und verdampft sie.

Die nachgeschaltete elektrische Pumpe (= der Kompressor oder Verdichter) erhöht den Druck und verdichtet den Dampf des Kältemittels. Dabei steigt die Temperatur, weil sich Gase unter Druck erwärmen.

In einem Pufferspeicher wird die Wärme gesammelt und an die Heizung abgegeben.

Effizienz und Stromverbrauch

Ohne Stromzufuhr ist Erdwärme nicht nutzbar: Der elektrische Kompressor überbrückt die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur, die die Heizungsanlage benötigt.

Je höher der Wärmebedarf im Haus, desto mehr muss die Pumpe schuften – und desto höher steigt der Stromverbrauch. Eine gute Energiebilanz erreicht die Erdwärmepumpe deshalb nur in gut gedämmten Gebäuden.

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Optimal ist es, sie mit Flächenheizungen zu kombinieren, denen Heizwasser mit niedriger Vorlauftemperatur (35 Grad) genügt.

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Maßstab für die Energieeffizienz von Wärmepumpen ist ihre Jahresarbeitszahl (JAZ), die das Verhältnis von Stromverbrauch und Wärmeproduktion angibt. Erzeugt die eingesetzte Menge Strom (1 Kilowattstunde) mindestens vier mal so viel Wärme (4 Kilowattstunden Wärme), arbeitet das Gerät effizient und klimafreundlich: Das entspricht der JAZ 4.

Fast kostenlose „Klimaanlage“

Ein Vorteil der Erdwärmeheizung besteht darin, dass sie im Sommer auch als Klimaanlage funktioniert – ohne Kosten für ein weiteres Gerät.

Das Wasser aus dem Erdreich ist in der warmen Jahreszeit kühler als die Lufttemperatur und fließt (ohne den Umweg über die Wärmepumpe) direkt in die Heizkörper oder in die Rohre der Flächenheizung.

Die Erdwärmeanlage kühlt nicht so effektiv wie eine Klimaanlage, kann die Raumtemperatur aber durchaus um sechs, sieben Grad senken. Und: Anders als der Energie-Schluckspecht Klimaanlage benötigt sie dafür nur ein wenig Betriebsstrom für das Umwälzen des Wassers.

Was kostet eine Erdwärmeheizung?

Das lässt sich nur grob schätzen – etwa 18.000 bis 22.000 Euro – , weil bei dieser Sorte Heizung die Installationskosten eine große Rolle spielen und sehr unterschiedlich ausfallen können.

Die oft sehr aufwändigen Bohrungen für Erdwärmesonden stellen ein Kostenrisiko dar: Wie tief gebohrt werden muss, hängt nicht nur vom Energiebedarf ab. Sondern auch davon, wie der Untergrund beschaffen ist (Gestein, Grundwasserstand, Oberflächentemperatur).

Die geologischen Bedingungen muss ein Fachmann beurteilen.

In Trinkwasserschutzzonen sind keine Bohrungen zulässig: Zuallererst muss man daher das Vorhaben bei der kommunalen Wasserbehörde melden und rechtliche Aspekte abklären.

Darf nicht gebohrt werden, kann man Erdwärmekollektoren verwenden – vorausgesetzt, das Grundstück ist dafür groß genug. Mindestens die Wohnfläche des Hauses wird benötigt, um Kollektoren zu verlegen.

Und diese „Zone“ muss „baumfrei“ bleiben.

Die Installation ist also aufwändig. Sind jedoch die geologischen Bedingungen günstig und das Gebäude gut gedämmt, kann eine Erdwärmepumpe die Energiekosten laut Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen dauerhaft um die Hälfte senken.

Fördermittel

Im August 2012 hat die Bundesregierung die Förderkonditionen für Wärmepumpen im Marktanreizprogramm (MAP) erneut verbessert. Sie gelten nach wie vor nur für Bestandsgebäude, nicht für Neubauten.

Der Kauf einer Erdwärmepumpenanlage bis 10 Kilowatt Leistung wird jetzt mit 2.800 Euro gefördert (vorher 2.400 Euro). Bei steigender Leistung erhöht sich die Summe.

Wer einen Pufferspeicher (mindestens 30 Liter pro Kilowatt Wärmeleistung) installiert, erhält obendrein eine Speicherprämie von 500 Euro.

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Fördermittel gibt’s nur für Wärmepumpen, die zugleich zum Heizen und zur Warmwasserbereitung dienen. Sie müssen außerdem eine Mindest-JAZ erreichen: Erdwärmesysteme in Wohngebäuden JAZ 3,8, in Nichtwohngebäuden JAZ 4,0.

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Auf der Website des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Rubrik „Erneuerbare Energien“) finden Interessierte eine Liste von Anlagen, die diese Bedingung erfüllen, und weitere Informationen zur Förderung: www.bafa.

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Источник: https://www.energie-tipp.de/neue-energie/erde/geothermie-erdwaerme-heizung-fuer-zuhause/

Warmwasser mit Erdwärmepumpe

Mit einer Erdwärmeheizung die Wärme aus dem Erdreich nutzen

Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme aus dem Erdinneren. Im Boden und im gesamten Erdinneren nimmt die Temperatur nach unten um durchschnittlich 30°C je Kilometer zu.

Allerdings variieren in der Erdoberfläche die Temperaturverhältnisse durch die Wetterverhältnisse sehr stark. Aber unterhalb der Frostgrenze, ab einer Tiefe zwischen 80 cm und 1,50 m, liegen die Temperaturen das ganze Jahr über relativ konstant zwischen 7°C und 12°C.

Diese Erdwärme ist ausreichend um sie durch Verdampfung und Kondensation zur Warmwasserbereitung nutzbar zu machen.

Erwärme für die Energiegewinnung nutzen © photlook, stock.adobe.com

Kollektoren oder Sonden nehmen die Wärme des Erdreichs auf und geben sie an ein Wasser-Frostschutz-Gemisch ab. Diese Flüssigkeit wird in die Wärmepumpe geleitet.

Da diese Temperatur jedoch zu niedrig ist, um Wasser ausreichend stark zu erwärmen, wird die Temperatur technisch erhöht. Dazu wird die Wärme des Wasser-Frostschutz-Gemischs auf ein in der Wärmepumpe zirkulierendes Kältemittel übertragen.

Ein Verdichter komprimiert das Kältemittel und erhöht damit dessen Temperatur. Ein Wärmetauscher im Warmwasserspeicher gibt die in der Wärmepumpe gewonnene Wärme dann an das Trinkwasser im Speicher ab.

Ist die Wärmepumpe mit der Heizung gekoppelt, erhitzt sie das Brauchwasser im Heizungssystem und unterstützt so die Warmwasserversorgung. Wärmepumpen erlauben Wassertemperaturen von bis zu +65°C.

Der Ursprung der Geothermie

Vier Möglichkeiten der Erdwärmegewinnung

Will man den Wärmespeicher Erde anzapften, hat man drei Möglichkeiten. Entweder mit Flächen-, Graben-, oder Spiralkollektoren oder mit Erdsonden.

Erdwärmepumpen Arten © WoGi, stock.adobe.com

Bei der Erdwärmegewinnung mit Flächkollektoren (Grafik links) werden Kunststoffrohrleitungen, ähnlich einer Fußbodenheizung, je nach Bodenverhältnissen in einer Tiefe von 1m bis 2m mäanderförmig mit einem Rohrabstand von 1,2 m bis 1,5 m unter die Erde gelegt.

Grundsätzlich gilt: Die Rohre des Kollektors werden mindestens 20 cm unterhalb der örtlichen Frostgrenze ins Erdreich eingebracht. Die Flächen dürfen dabei nicht überbaut sein. Die erzielbare Wärmeleistung ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens. Trockene, grobkörnige Böden sind schlechter geeignet als feuchte Grundwasserböden.

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Deshalb variiert die Leistung klassischer Flächenkollektoren. Zur Versorgung einer Wärmepumpenheizung mit 6 kW Leistung etwa eine Bodenfläche von 300 m² erforderlich.

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Eine platzsparende Form eines Flächenkollektors ist der sogenannte Grabenkollektor (Grafik Mitte). Dabei werden die Rohre in schlaufenform in einem bis zu 2 m tiefen Graben verlegt.

Dies erlaubt mehr Erdvolumen bei weniger Aushubvolumen zu erschließen, was die Kosten im Vergleich zum Flächenkollektor senkt. Für die Erdwärmepumpe kann ein Graben mit einer Gesamtlänge von rund 80 Metern genügen.

Auch diese dürfen nicht überbaut werden.

Bei einem Spiralkollektor (Grafik links) wird das Kunststoffrohr mit Hilfe von Halteschienen zu einer stabilen Spirale geformt. Die Größe eines Spiralkollektors beträgt im Normalfall 2,5 m bis 3 m in der Höhe sowie einen Durchmesser von etwa 0,5 m. Die Einbautiefe beträgt zwischen 3,5 bis 4,5 m.

Die Bohrungen werden mit Hilfe einer Bohrschnecke durchgeführt. Eingebrachte Kollektoren sollte wenigstens mit 1,5 m Erdreich überdeckt sein. Der Spiralkollektor ist eine besonders platzsparende Bauform zur Wärmegewinnung.

Sie können auch bei kleineren Grundstücken angewendet werden, wenn weder Platz für Flächenkollektoren vorhanden, noch die Zufahrt von Tiefenbohrgeräten für Erdsonden möglich ist.

Tiefenbohrung Erdwärmepumpe © arahan, stock.adobe.com

Eine Erdsonde wird in der Regel vertikal durch ein Bohrloch ins Erdreich eingelassen. Hier wirkt sich günstig aus, dass die Temperatur des Erdreichs mit zunehmender Tiefe steigt.

Am häufigsten verwendet wird dabei eine sogenannte Doppel-U-Sonde. Mit einer mobilen Bohranlage wird dabei eine Bohrung im Spül- oder Trockenbohrverfahren mit einem Bohrdurchmesser von etwa 140 bis 180 mm.

Im privaten Wohnungsbau reichen Erdwärmesonden selten tiefer als 100 m.

WICHTIG: Sondenbohrungen sind generell genehmigungspflichtig!Erdwärme: Je tiefer desto wärmer

Dimensionierung einer Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung

Wärmepumpen zu dimensionieren ist eine Aufgabe für Fachleute! Das wichtigste Kriterium zur Ermittlung der Größe einer Wärmepumpe ist die Heizlast. Diese wird in Kilowatt (kW) gemessen und gibt die Leistung an, die eine Wärmepumpe erbringen muss, um den Warmwasserbedarf eines Hauses zu decken.

So wird die Heizlast definiert

Bei der Dimensionierung einer Wärmepumpe zur Brauchwassererwärmung muss bedacht werden, dass über einen Tag betrachtet die benötigte Energie für die Brauchwassererwärmung nur sehr gering ist.

Da in der Regel das warme Wasser, wie beim Duschen oder Baden innerhalb kurzer Zeit gezapft wird, muss oft schnell nachgeheizt werden. Daher ist es wichtig, die hierfür benötigte Leistung mit einzuplanen.

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Für eine Badewanne mit etwa 150 Litern beträgt der Energieaufwand rund 6 kWh, für eine Dusche rund 2 kWh. Als Faustregel sollte man eine zusätzliche Heizleistung von mindestens 0,25 kW pro Person vorsehen.

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Die Heizlast berechnet sich nach der DIN 12831. Dient die Wärmepumpe zur Unterstützung des Heizungssystems, springt die konventionelle Heizung beim sogenannte Bivalenzpunkt an, wenn die Wärmepumpe die Wärmeversorgung nicht mehr alleine schaffen kann. Im „bivalenten Betrieb“ kann die Wärmepumpe bedeutend kleiner dimensioniert werden.

Der finanzielle Aufwand

Die Kosten für die Nutzung der kostenlos zur Verfügung stehenden Erdwärme ist vielfältig. So muss man für die Erschließung einer geeigneten Fläche aufkommen. Kollektoren benötigen mehr Fläche, ihre Verlegung ist aber günstiger als Sonden.

Pro Quadratmeter Flächenkollektor bei einer Verlege-Tiefe von rund 1,2 m muss man mit Kosten von rund 25 Euro/m² rechnen. Pro Meter Erdsonden-Bohrung muss mit Kosten von 50 bis 75 Euro pro Meter gerechnet werden.

Diese Kosten können regional und vor allem durch die Bodenbeschaffenheit vor Ort sehr oft schwanken.

Sondenbohrung © brudertack69, stock.adobe.com

Eine Erdwärmepumpe selbst kostet je nach Ausführung und Leistung zwischen 6.000 bis 10.000 Euro. Möglicherweise kommt ein entsprechend des Heiz- und Warmwasserbedarfes dimensionierter Kombispeicher oder eine Kombination aus einem Puffer- und einem extra Warmwasserspeicher hinzu.

Für die Montage der Wärmepumpe, des Speichers und den Anschluss an den Heizungskreislauf sollten 4.000 bis 5.000 Euro einkalkuliert werden. Diese kann je nach baulicher Situation, mit einer aufwändigen Verrohrung, durchaus kostenintensiv werden.

Deshalb: schon vorher den Aufstellungsort der Wärmepumpe genau überlegen!

Für den elektrischen Starkstromanschluss und Installation des Zählers muss ein Elektrofachbetrieb bestellt werden! Kosten: etwa 300 bis 400 Euro. Hinzu kommt der Kauf eines Wärmepumpenzählers. Je nach Netzbetreiber entstehen weitere Kosten von 500 bis 1000 Euro oder kann für einen fixen Betrag gemietet werden.

Die laufenden Kosten umfassen lediglich den benötigten Strom. Erdwärmepumpen sind nahezu wartungsfrei und verfügen über eine Lebensdauer von rund zwei Jahrzehnten. Für die Mehrzahl der Geräte raten die Hersteller, Inspektionen und Wartungen alle zwei Jahre durchführen zu lassen.

Источник: https://www.heizsparer.de/heizung/warmwasseraufbereitung/warmwasser-mit-erdwaermepumpe

Geothermie: mit Erdwärmepumpen Erdwärme nutzen

Mit einer Erdwärmeheizung die Wärme aus dem Erdreich nutzen

Die Erde ist ein warmer Planet. Und diese Wärme können wir nutzen, um unsere Häuser zu erwärmen. Die Technik, die das ermöglicht, nennt sich Geothermie und wird sowohl in Kraftwerken als auch in Wohnhäusern eingesetzt: Flachkollektoren, Spiralkollektoren oder Erdwärmesonden entziehen dem Erdreich Wärme.

Im Innern der Erde herrschen Temperaturen von fast 6.000 Grad. Je größer die Entfernung zum Erdkern, desto kälter wird’s, knapp unterhalb der Erdoberfläche kann das Erdreich sogar gefrieren.

Dennoch reicht selbst das bisschen Restwärme, das unmittelbar unter der Erdoberfläche gespeichert ist aus, um Häuser zu erwärmen. Es gibt verschiedene Geothermieanlagen mit ganz unterschiedlichen Funktionsweisen.

Die großen Anlagen produzieren Fernwärme und können auch zur Stromerzeugung eingesetzt werden, die kleineren sind in Besitz privater Hauseigentümer und ersetzen herkömmliche Heizungen.

So funktioniert Geothermie bei Wohnhäusern

Erdwärmepumpen pumpen die Wärme der Erde ins Haus. Das lässt zumindest der Name schließen. Ganz so einfach ist es aber nicht. Denn Wärme braucht immer ein Trägermedium. Das ist in diesem Fall beispielsweise Wasser vermischt mit einem Frostschutzmittel.

Mithilfe dieses Trägermediums wird die Wärme ins Haus gepumpt und dort auf ein Kältemittel übertragen. Als Kältemittel sind Stoffe geeignet, die einen niedrigen Siedepunkt besitzen: Einige Fluorkohlenwasserstoffe verdampfen auch bei Temperaturen unter 0 Grad. Dieses Kältemittel wird verdichtet, wobei die Temperatur steigt.

Die Wärme kann dann mit der Hilfe eines Wärmetauschers an das Heizungs- und Brauchwasser abgegeben werden.

Erdwärmenutzung – diese Möglichkeiten gibt es

Es gibt im privaten Bereich drei verschiedene Möglichkeiten, die Wärme der Erde zum Heizen zu nutzen: Mit Flachkollektoren, Spiralkollektoren und mit Erdwärmesonden. 

Die Erdwärmesonden verschwinden tief in der Erde. Dafür sind Bohrungen notwendig, die teuer sind und genehmigt werden müssen. Ab zehn bis 15 Metern Tiefe herrschen selbst im tiefsten Winter konstante Temperaturen um zehn Grad Celsius. Je tiefer gebohrt wird, desto wärmer wird’s.

Erdwärmesonden arbeiten deswegen unabhängig von der Jahres- oder Tageszeit gleichmäßig effizient. Wie tief gebohrt werden muss und wie teuer diese Bohrungen dann sind, hängt auch von der Beschaffenheit des Bodens ab und von der Frage, ob dieser Gestein enthält.

In vielen Wohngebieten sind solche Bohrungen nicht erlaubt.

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Erdwärmekollektoren werden dagegen in einer Tiefe von 1,50 bis zwei Metern im Garten vergraben. Das ist weitaus günstiger, als Bohrungen vornehmen zu lassen. Allerdings benötigen die Kollektoren eine Fläche, die etwa doppelt so groß ist wie die zu beheizende Wohnfläche.

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Dieser Bereich darf nicht bebaut und nur eingeschränkt bepflanzt werden: Die Wurzeln von Bäumen können die Kollektoren beschädigen; Rasen, kleine Sträucher oder Gemüse dürfen aber gepflanzt werden. Weil die Kollektoren der Erde Wärme entziehen, kann es zu Wachstumsproblemen kommen.

Weil die Temperaturen hier stärker schwanken, arbeiten Kollektoren bei niedrigen Außentemperaturen weit weniger effizient als Erdwärmesonden.

Spiralkollektoren und Wärmekörbe sind im Grunde eine Zwischenlösung. Sie werden in einer Tiefe von etwa vier Metern im Erdreich platziert. Das verschafft etwas größere Temperaturkonstanz, Tiefenbohrungen sind nicht notwendig.

Durch die Spiralform der Kollektoren haben diese eine größere Fläche, die Wärme aufnehmen kann, weshalb eine deutlich geringere Fläche als bei Flachkollektoren benötigt wird.

Bei geeigneten Bodenverhältnissen können die Kollektoren auch senkrecht im Boden verlegt werden. 

Erdwärme kann auch im größeren Maßstab von Geothermiekraftwerken genutzt werden. Deren Technik unterscheidet sich von der Anwendung im privaten Bereich: Die Bohrungen gehen zum Teil mehrere Kilometer tief ins Gestein.

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Von dort wird heißes Wasser nach oben gepumpt und weiter erhitzt. Der Wasserdampf treibt Turbinen an. Das abgekühlte Wasser wird wieder nach unten in die heiße Gesteinsschicht geleitet.

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Mittels Kraft-Wärme-Kopplung lässt sich in solchen Geothermieanlagen neben Strom auch Fernwärme erzeugen.

Mit Erdwärme effizient heizen

Eine Erdwärmepumpe arbeitet dann besonders effizient, wenn sie möglichst wenig Arbeitsenergie in Form von elektrischem Strom einsetzen muss, um durch Kompression die gewünschte Zieltemperatur zu erreichen.

Das Verhältnis von eingesetzter Energie und erzeugter Wärmeenergie wird Jahresarbeitszahl (JAZ) genannt. Ein guter Wert ist beispielsweise, wenn eine Wärmepumpe mit Hilfe von 2.500 kWh elektrischer Energie der Umwelt 10.000 kWh Wärmeenergie entnimmt. Die JAZ beträgt dann vier.

Jahresarbeitszahlen zwischen drei und fünf gelten als realistisch und effizient.

Eine hohe JAZ ist zum einen dann wahrscheinlich, wenn die Ausgangstemperatur möglichst hoch ist. Zum anderen dann, wenn die Höchsttemperatur des Brauch- und Heizungswassers möglich niedrig ist.

Das lässt sich in einem gut gedämmten Haus und mit Flächenheizungen, also Fußboden- oder Wandheizungen besser umsetzen als in schlecht gedämmten Häusern oder mit den weit verbreiteten Konvektionsheizkörpern.

Ist die Temperaturdifferenz zu groß, muss das Wasser möglicherweise mit einem elektrischen Heizstab zusätzlich erwärmt werden, was den Wirkungsgrad der Heizung sinken lässt.

Infrastrukturelle Voraussetzungen für eine Erdwärmepumpe

Um  Geothermie nutzen zu können, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Grundstück: Wer die günstigeren Kollektoren verlegen möchte, braucht viel Platz im Garten. Bei Sonden muss zumindest eigener und geeigneter Grund für Bohrungen vorhanden sein.
  • Flächenheizung: Um die Effizienz zu steigern, sollte die Vorlauftemperatur der Heizung so niedrig wie möglich sein. Das lässt sich mit Flächenheizungen erreichen, die eine Vorlauftemperatur von maximal 60 Grad, in gut gedämmten Gebäuden sogar deutlich weniger, aufweisen. Herkömmliche Konvektionsheizungen benötigen eine Vorlauftemperatur von bis zu 90 Grad.
  • Gute Wärmedämmung: Auch dank effizienter Wärmedämmung kann die Vorlauftemperatur etwas geringer sein. In Niedrigenergiehäusern sind Vorlauftemperaturen von unter 30 Grad machbar.

Nur wenn diese Bedingungen erfüllt sind, lässt sich eine Wärmepumpe effizient betreiben. In einem Neubau ist das gut umsetzbar, für schlecht gedämmte Bestandsimmobilien ist eine Erdwärmepumpe meist nicht die richtige Wahl.

Vorteile und Nachteile einer Erdwärmepumpe

Sind alle Voraussetzzungen erfüllt, haben Erdwärmepumpen folgende Vorteile:

  • Günstig im Unterhalt: Es fallen in erster Linie Stromkosten an. Für Wärmepumpen gibt es günstige Heizstromtarife von etwa 20 Cent pro Kilowattstunde. Im Vergleich zu einer reinen Stromheizung wird aber deutlich weniger Strom benötigt. Bei einer JAZ von vier beispielsweise nur ein Viertel.
  • Umweltfreundlich: Eine Wärmepumpe ist genauso umweltfreundlich wie der Strom, den sie verbraucht. Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energien auf dem deutschen Strommarkt wird Geothermie immer umweltfreundlicher.
  • Wartungsarm: Eine Wärmepumpe muss nicht gereinigt oder überprüft werden. Nur, wenn etwas kaputt geht, müssen die entsprechenden Teile repariert oder ersetzt werden.
  • Hohe Effizienz: Eine Erdsonde ermöglicht das ganze Jahr hindurch effizientes Heizen, denn in Tiefen ab etwa zehn bis 15 Metern bleiben die Temperaturen stets konstant. Aber auch Kollektoren können effizient betrieben werden.

Auf der anderen Seite stehen natürlich auch einige Nachteile:

  • Hohe Anschaffungskosten: Das gilt insbesondere für die Sonde, denn dafür sind Bohrungen notwendig.
  • Hoher Platzbedarf: Das gilt nur für Kollektoren. Wer Spiralkollektoren verwendet, kann etwas Platz sparen, muss dafür etwas höhere Anschaffungskosten als bei Flächenkollektoren in Kauf nehmen.
  • Im Winter nicht unbedingt effizient: Das gilt nur für Erdwärmekollektoren. Wenn die Temperaturen tief fallen, sinkt auch die Temperatur im Erdboden. Gleichzeitig ist der Heizbedarf aber höher. Dann muss im Ernstfall ein Heizstab nachhelfen, der viel Strom verbraucht.
  • Nur in modernen Häusern effizient: Durch gute Wärmedämmung und Flächenheizung lässt sich der Heizbedarf senken. Dann arbeiten Wärmepumpen erst richtig effizient.

Das kostet eine Erdwärmepumpe

Das Verlegen von Erdwärmekollektoren kostet in der Regel rund 3.000 bis 8.000 Euro. Eine Sonde wird durch die Bohrungen teurer und kostet 8.000 bis zu 20.000 Euro. Beides ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens und dem Aufwand der Bohrungen oder Erdarbeiten. Dazu kommen noch die Kosten für die Heizungsinstallation im Haus samt Flächenheizungen. 

Die laufenden Kosten bestehen in erster Linie aus Stromkosten. Für Wärmepumpen gibt es allerdings spezielle Tarife, die deutlich günstiger sind als normale Stromtarife. So sind Kilowattpreise von knapp 20 Cent pro Kilowattstunde möglich.

Ein Vier-Personen-Haushalt in einem gut gedämmten Haus mit 150 Quadratmeter Grundfläche könnte auf eine Heizleistung von 10.000 kWh pro Jahr kommen. Erreicht die Erdwärmepumpe eine sehr gute Arbeitszahl von vier, müssen 2.500 kWh Strom zum Betrieb eingesetzt werden.

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Bei einem Strompreis von 20 Cent pro kWh macht das im Jahr 500 Euro. Samt Grundgebühren des Stromanbieters fallen etwa 550 Euro im Jahr an.

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Eine einfache Amortisationsrechnung vergleicht die Anschaffungskosten zweier verschiedener Heizungssysteme und rechnet die unterschiedlichen laufenden Kosten gegeneinander hoch. Kosten eine Gasheizung beispielsweise 9.000 Euro, eine Wärmesonde 15.

000 Euro und liegen die Heizkosten der Sonde um 300 Euro unter den Gaskosten, amortisiert sich die Sonde nach 20 Jahren.

Diese Rechnung kann aber komplizierter ausfallen, etwa wenn man die Mehrkosten einer Flächenheizung mit einberechnet, von steigenden Rohstoffpreisen ausgeht oder Strom selbst produziert.

Umweltauswirkungen von Geothermieanlagen

Die Umweltauswirkungen privater Erdwärmeheizungen sind gering oder sogar zu vernachlässigen. Am gefährlichsten sind Sonden, für die Bohrungen durchgeführt werden müssen.

Werden hier Fehler gemacht, kann das Grundwasser verschmutzt werden oder absinken. Wird ein Haus irgendwann abgerissen oder wird eine neue Heizung verbaut, muss die alte Sonde ausgebaut und das Bohrloch verfüllt werden.

Das ist allerdings in erster Linie ein Kostenfaktor. Der Ausbau alter Flächenkollektoren ist weniger aufwendig.

Weil der Erde durch die Erdwärmenutzung Wärme entzogen wird, kann das Auswirkungen auf den Garten darüber haben. Pflanzen wachsen möglicherweise schlechter, weil der Boden zu kalt ist. Das sind aber eher Folgen von Planungsfehlern.

Geothermie: vor allem im Neubau interessant

Geothermie ist vor allem im Neubau interessant, denn hier können Heizung und Gebäude perfekt aufeinander abgestimmt werden. Die hohen Kosten können sich insbesondere dann amortisieren, wenn eine möglichst hohe Jahresarbeitszahl erreicht wird.

Im Gebäudebestand ist die Verwirklichung einer Wärmepumpe nicht immer möglich und zum Teil auch mit höheren Kosten verbunden. Diese werden jedoch zum Teil durch Förderprogramme des Bundesministeriums für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) abgefedert.

Ihre Meinung zählt

Источник: https://www.bauen.de/a/geothermie-mit-erdwaermepumpen-erdwaerme-nutzen.html

Erdwärme

Mit einer Erdwärmeheizung die Wärme aus dem Erdreich nutzen

Als Geothermie – oder Erdwärme – bezeichnet man die unterhalb der Erdoberfläche vorhandene Wärmeenergie.

Diese Energie stammt aus unterschiedlichen Quellen: Der flüssige Kern unseres Planeten ist etwa 6000°C heiß, diese Energie ist ein Relikt aus der Entstehungsphase der Erde und stammt letztlich aus den unvorstellbaren Energiemengen, die bei der Entstehung unseres Sonnensystems gewirkt haben. Der natürliche radioaktive Zerfall von langlebigen radioaktiven Elementen im Erdmantel produziert ebenfalls Wärme in nach menschlichem Ermessen unerschöpflichen Mengen.

Durch Wärmeleitung, aber auch durch zirkulierende Gase und Flüssigkeiten wird diese Wärme an die Oberfläche transportiert. Per Saldo strahlt die Erde Tag für Tag etwa das 2,5-fache des weltweiten Energiebedarfs der Menschen ungenutzt in den Weltraum ab. Hinzu kommt die Energie der Sonneneinstrahlung mit 165 W/m2, was weltweit etwa dem 5000-fachen des menschlichen Bedarfs entspricht.

Ein Teil dieser Sonnenenergie trägt direkt oder indirekt durch versickerndes Oberflächenwasser ebenfalls zur Erwärmung der oberflächennahen Schichten bei: Bis zu einer Tiefe von ca. 15m schwanken die Temperaturen in unseren Breiten je nach der Jahreszeit, unterhalb von 15m herrschen unabhängig von der Jahreszeit konstante Temperaturen, die mit zunehmender Tiefe um ca. 3°C je 100m steigen.

Wie kann man Erdwärme nutzen?

Bei der Nutzung von Erdwärme unterscheidet man zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie. Von oberflächennaher Geothermie spricht man, solange die Energie aus Tiefen bis 400m stammt.

Durch verschiedene Systeme kann die oberflächennahe Geothermie gewonnen mit einer Wärmepumpe nutzbar gemacht werden. Dabei wird grundsätzlich zwischen geschlossenen (Erdwärme-Kollektoren, Erdwärme-Sonden) und offenen Systemen (Brunnensysteme) unterschieden.

Jedes Bundesland gibt eigene Regeln für die Nutzung von Erdwärme vor, die Sie in den jeweiligen Erdwärme-Leitfäden nachlesen können.

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Erdwärmekollektoren arbeiten mit einem waagerechten, sehr oberflächennahem Rohrsystem, das unter der Erde ähnlich einer Fußbodenheizung in Schlangen verlegt ist. Dieses befindet sich unterhalb der Frostgrenze in einer Tiefe von rund 1,5 Metern unter einer Rasen- oder Erdbodenfläche.

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Die Fläche, die der Kollektor benötigt, hängt hauptsächlich von der Größe der zu beheizenden Fläche und der Regenwasserdurchlässigkeit des Bodens ab. In der Regel liegt sie beim Eineinhalbfachen der Heizfläche.

Die Fläche über dem Kollektor darf nicht versiegelt, asphaltiert oder gar bebaut werden, damit der Boden sein Energiereservoir durch die Sonneneinstrahlung oder Regenwasser wieder auffüllen kann. Auch tiefwurzelnde Pflanzen, wie z.B. Bäume, sollten dort nicht gepflanzt werden, da sie das Rohrsystem beschädigen können.

Anders als Erdwärmesonden sind Kollektoren nicht genehmigungs-, sondern lediglich anzeigepflichtig. Durch den geringeren Aufwand bei der Erschließung spart man bei Erdwärmekollektoren gegenüber einer Sonde in der Regel Kosten. Sie stellen damit eine gute Alternative dar, wenn Sonden nicht oder nur unter hohen Auflagen möglich sind.

Bei Erdwärmesonden zirkuliert eine frostsichere Flüssigkeit, die Sole, in einem geschlossenen Kreislauf durch ein Kunststoffrohr, nimmt die Energie des Untergrunds dabei auf und transportiert sie zur Wärmepumpe.

 Die entzogene Energie fließt dann aus der Umgebung nach und zwar über die Prozesse der Konvektion (Wärmetransport über das fließende Grundwasser) und Konduktion (Wärmetransport vom Wärmeren zum Kälteren in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins).

 Da ab einer Tiefe von 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant bei rund 10°C und damit von saisonalen Schwankungen unabhängig ist, ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effektiv und gut für den monovalenten Betrieb (ohne Heizstab) geeignet.

Die notwendige Länge der Sonde und damit die Tiefe der Bohrung hängt vom Wärmebedarf des Gebäudes und der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes ab. Bei einem durchschnittlichen neuen Einfamilienhaus liegt sie bei einer Größenordnung von rund 100 Metern. Im Sommer eignen sich Erdwärmesonden hervorragend für die passive Kühlung.

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Einen guten Überblick über die Nutzung Oberflächennaher Geothermie in den einzelnen Bundesländern Deutschlands können Sie die Ranglisten und Projektbeispiele der erdwärmeLIGA einsehen.

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Tiefe Geothermieprojekte, die auch die Energie aus größeren Tiefen als 400m nutzen, werden zur Wärmeversorgung ganzer Ortschaften und Stadtteile eingesetzt bzw. in einigen Fällen sogar zur Erzeugung von Strom.

Als Wärmequelle dienen die in großen Tiefen vorhandenen Thermalwässer oder das Energiepotential des Tiefengesteins.

Die Nutzung dieser Ressourcen ist jedoch technisch sehr viel aufwendiger als in der oberflächennahen Geothermie und wird im Wesentlichen im Rahmen von Großprojekten realisiert. Mehr Informationen zur tiefen Geothermie finden Sie auf www.geothermie.de.

Einmalseins der Erdwärme

Erdwärme zählt zu den umweltfreundlichsten Energieformen zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden. Damit eine Erdwärme-Anlage, z.B. mit Erdwärme-Sonden, effizient und störungsfrei funktioniert, ist eine fachgerechte Planung und Ausführung durch erfahrene Experten unverzichtbar. Anschaulich erklärt mit unserem Einmaleins der Erdwärme.

Die Nutzung von Erdwärme ist energieeffizient, erneuerbar und darum klimaschonend. Denn die im Boden gespeicherte Energie wird durch die Sonne und die vom Erdkern aufsteigende Hitze ständig erneuert – und steht damit quasi unendlich zur Verfügung. Mithilfe einer Wärmepumpe kann diese Energie für Ihr Haus nutzbar gemacht werden. Kein anderes Heizsystem bringt so viele Vorteile mit sich:

  1. Höchster Komfort zum Heizen und Kühlen bei solider Wirtschaftlichkeit
  2. Die Energiequelle auf dem eigenen Gründstück
  3. Erdwärme ist klimafreundlich und spart CO2-Emissionen
  4. Die Verschuldensunabhängige Versicherung schützt den Bauherren
  5. Die Wertschöpfung bleibt in der Region
  6. Mit Erdwärmesonden investieren Sie in eine Wärmequelle, die noch Ihre Enkel nutzen werden
  7. Erdwärme ist sauber und lautlos
  8. Erdwärme ist fast überall verfügbar
  9. Erdwärme ist unerschöpflich
  10. Hochwertige Erdwärme-Anlagen werden von Fachunternehmen geplant und errichtet

Erdwärme ist eine anspruchsvolle Technologie, dessen Erschließung von einem Fachunternehmen durchgeführt werden muss, das Sie in unserer postleitzahlgenauen Fachpartnersuche finden können.

Zur Fachpartnersuche

In Zusammenarbeit mit der Waldenburger Versicherung AG (einem Unternehmen der Würth-Gruppe) bietet der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. einen grundsätzlichen Versicherungsschutz für die Absicherung von unvorhergesehenen Sachschäden durch Bohrvorhaben an.

Damit werden auch verschuldensunabhängige Schäden übernommen.

Insbesondere Erdhebung, Erdsenkung, Anschnitt von gespannten Grundwasserleitern, Gasaustritt, Eintrag mikrobiologischer Verunreinigungen und der hydraulische Kurzschluss zweier getrennter Grundwasserstockwerke werden damit abgesichert.

Im Schadensfall werden neben den eigenen Schäden, Sachschäden in der Nachbarschaft unter anderem auch die Kosten für die so genannten Folgeschäden wie das Aufräumen und Entsorgen, Bewegungs- und Schutzmaßnahmen, Schadensuchkosten, Kosten für Rechtschutz bei unbegründeten Ansprüchen Dritter und umsonst aufgewandten Bohrkosten ersetzt.

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Die Beauftragung von qualifizierten und zertifizierten Fachunternehmen ist Voraussetzung für den Versicherungsschutz. Schließlich sind bei Erdsonden-Bohrungen – wie auch bei anderen Bohrvorhaben, z.B. für Trinkwasserbrunnen – die Erfahrung und Qualifikation der beteiligten Fachleute entscheidend, um Risiken zu vermeiden.

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Die Versicherung steht auch Bauherren zur Verfügung, die Bohrunternehmen beauftragt haben, die (noch) kein Mitglied im BWP sind. Das Abschließen einer verschuldensunabhängigen Versicherung ist unbedingt notwendig, wenn Sie für den Einbau Ihrer Wärmepumpe staatliche Förderung beantragen.

Zur Versicherungshomepage

Die Bohrunternehmen im Bundesverband Wärmepumpe sind Experten im Bereich von Erdwärmebohrungen. Diese Kompetenz weisen sie durch ein Zertifikat nach dem DVGW-Arbeitsblatt W 120-2 nach.

Um ein solches Zertifikat zu erhalten, unterziehen sich die Bohrunternehmen einer angekündigten Prüfung durch akkreditierte Zertifizierungsstellen und verpflichten sich zur Einhaltung der verlangten Qualitätskriterien in der täglichen Praxis.

Um ein Bohrunternehmen in Ihrer Nähe zu finden, nutzen Sie unsere Fachpartnersuche.

Zur Fachpartnersuche

In den Leitfäden der einzelnen Bundesländer finden Sie die dort geltenden Bedingungen zur Nutzung von Erdwärme.

Zu den Leitfäden

Ansprechpartner Erdwärme

Dr. Martin Sabel
Geschäftsführer

Die BWP-Kampagne „Bauen auf Erdwärme“ bietet weitergehende Informationen zum Heizen mit Erdwärme.

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Der Kundenratgeber Erdwärme informiert über den Einsatz von Erdwärme für den privaten Gebrauch.

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Источник: https://www.waermepumpe.de/waermepumpe/erdwaerme/

Heimtextilien
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