Erdwärme

Bei der Nutzung von Erdwärme, auch oberflächennahe Geothermie, zapft man die im Erdreich gespeicherte Wärme an und bedient sich so des natürlichen Temperaturniveaus im Untergrund. Dieses liegt abhängig von den klimatischen und geologischen Verhältnissen in Mitteleuropa bei etwa 10°C. Der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Vorlauftemperatur der Heizung ist damit auch im Winter gering, was einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe erlaubt. Dafür stehen zwei verschiedene Wärmequellenanlagen zur Verfügung: vertikale Erdwärmesonden oder horizontale Erdwärmekollektoren. Beide Anlagen zählen zu den sogenannten geschlossenen Systemen.

Wärmepumpen mit der Wärmequelle Erdwärme bieten einige Vorteile gegenüber Luft-Wasser Wärmepumpen, doch sie gehen auch mit höheren Investitionskosten für die Erdarbeiten zur Erschließung der Wärmequelle einher. Wird die Wirtschaftlichkeit jedoch über einen langen Zeitraum betrachtet, zeigt sich: Geothermische Wärmepumpen sind langfristig die günstigste Heizungsoption. Zu diesem Ergebnis kommt eine Kurzstudie, die das Beratungsunternehmen Prognos erstellt hat.

Wo kommt die Erdwärme her?

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. 15 m schwanken die Temperaturen in unseren Breiten je nach der Jahreszeit, unterhalb von 15 m herrschen unabhängig von der Jahreszeit konstante Temperaturen, die mit zunehmender Tiefe um ca. 3 °C je 100 m 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 400 m 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.

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. 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.

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

Schematische Darstellung eines Hauses mit einer Wärmepumpe und Erdwärmekollektoren. Das Diagramm zeigt die Verbindung zwischen der Wärmepumpe, dem Pufferspeicher, den Heizsystemen und den Erdsonden, die zur Energiegewinnung dienen. Elemente sind nummeriert und beschriftet für bessere Verständlichkeit.

Eine schematische Darstellung einer Wärmepumpe mit Erdwärmesonden. Das Diagramm zeigt die verschiedenen Komponenten, einschließlich der Wärmepumpe, des Pufferspeichers und der Erdwärmesonden, sowie deren Verbindungsleitungen und Anordnung im und um ein Haus.

Tiefe Geothermieprojekte, die auch die Energie aus größeren Tiefen als 400 m 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.

Das Einmaleins der Erdwärme

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Die Nutzung von Erdwärme ist energieeffizient, erneuerbar und darum klimaschonend. Kein anderes Heizsystem bringt so viele Vorteile mit sich:

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Die Bohrunternehmen im Bundesverband Wärmepumpe sind Experten in ihrem Bereich. 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.

Verschuldensunabhängige Versicherung für Bohrungen

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 sogenannten Folgeschäden wie das Aufräumen und Entsorgen, Bewegungs- und Schutzmaßnahmen, Schadensuchkosten, Kosten für Rechtsschutz bei unbegründeten Ansprüchen Dritter und umsonst aufgewandten Bohrkosten ersetzt.

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.

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.

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Kundenratgeber "Erdwärme"

Der Kundenratgeber Erdwärme informiert Interessierte umfassend über die Nutzung von Erdwärme im privaten Bereich. Anschauliche Grafiken verdeutlichen, wie das Heizen und Kühlen mit Erdwärme funktioniert und welche Vorteile diese Technologie bietet. Praktische Tipps und übersichtliche Checklisten geben Antworten auf die wichtigsten Fragen zur Planung und Installation einer Erdwärmeanlage – beispielsweise zu notwendigen Genehmigungen, Qualitätsstandards und weiteren Planungsschritten.

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Erdwärme-Leitfäden der Länder

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

Zu den Leitfäden

Ihr Ansprechpartner

Dr. Martin Sabel
Geschäftsführer Bundesverband Wärmepumpe e.V.