Erdwärmepumpe: Erklärung, Funktion und Kosten

• Was ist eine Erdwärmepumpe?
• Aufbau und Funktion einer Erdwärmepumpe
• Voraussetzungen für eine Erdwärmepumpe
• Voraussetzungen für Erdwärmepumpen mit Erdkollektoren
• Voraussetzungen für Erdwärmepumpen mit Erdsonden
• Vorteile und Nachteile der Varianten der Erdwärmegewinnung
• Was ist bei der Planung zu beachten?
• Kosten einer Erdwärmepumpe
• Verbrauch und laufende Kosten
• FAQ

Mit jeder Wärmepumpe kann Umweltenergie erschlossen und in Heizwärme umgewandelt werden. Um dem Erdreich die Umweltenergie zu entziehen, kommt die Erdwärmepumpe zum Einsatz. Ob die Nutzung flächig mithilfe von Erdkollektoren stattfindet oder die Erdwärme aus der Tiefe mittels Tiefenbohrung stattfindet: Grundsätzlich ist eine gleichbleibende Temperatur im Erdreich verfügbar. Aus diesem Grund ist die Effizienz einer Erdwärme-Wärmepumpe zum Beispiel im Vergleich mit der Luftwärmepumpe recht hoch. Die Nutzung der Erdwärme wird übrigens auch Geothermie genannt.

Aufgrund des hohen Potenzials lohnt es sich, mehr Informationen rund um die Erdwärme zu sammeln. Durch die recht hohe Effizienz bietet die Wärmepumpe, die Erdwärme nutzt, langfristiges Einsparpotenzial – und auch der Kaufpreis ist relativ moderat, da es eine hohe staatliche Förderung von bis zu 40 Prozent der Kauf- und Installationssumme gibt.

Um sich umfassend mit einer Erdwärmepumpe, auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt, befassen zu können, sollten Sie zunächst verstehen, wie sie aufgebaut ist und wie die Erdwärmepumpe funktioniert. Wie die Grafik zeigt, gliedert sich der Aufbau der Erdwärmepumpe in drei Teile: die Quellenanlage, die eigentliche Wärmepumpe und letztlich das Verteil- und Speichersystem.

Demnach läuft auch die Erdwärmepumpen-Funktion in drei Schritten ab. In Teil eins, der Erdwärmequellenanlage, entnehmen Kollektoren oder Sonden dem Erdreich Umweltenergie. Diese wird im zweiten Schritt zur eigentlichen Wärmepumpe transportiert. Hier wird mithilfe verschiedener physikalischer Prozesse aus der vergleichsweise niedrigen Temperatur der Umweltwärme angenehme Heizwärme erzeugt. Erfahren Sie in unserem Artikel zum Funktionsprinzip der Wärmepumpe detaillierter, wie dieser Prozess funktioniert.

Damit ist auch schon der dritte Teil im Erdwärmepumpe-Prinzip erreicht. Im Wärmeverteil- und Speichersystem gelangt die nachhaltig erzeugte Heizungswärme in die Heizkörper beziehungsweise in den Pufferspeicher.

• Die Erdwärmepumpe hat dabei eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4. Das bedeutet etwa, dass sie aus einer eingetragenen Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Heizenergie erzeugt. Zum Vergleich: Die Luftwärmepumpe hat eine JAZ von 3. Eine höhere Effizienz als die Erdwärmepumpe hat lediglich die Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit einer JAZ von 5.

Die Voraussetzungen für eine Erdwärmepumpe unterscheiden sich je nach Erschließungsart. Erdkollektoren und Erdsonden haben sehr unterschiedliche Ansprüche, wenngleich beide Varianten die Wärmeenergie des Erdreichs nutzen.

Um eine Erdwärmepumpe mithilfe von Erdkollektoren zu betreiben, sind unter anderem an das Grundstück bestimmte Bedingungen geknüpft. Das betrifft vor allem die Grundstücksgröße. Denn laut Faustformel sollte die Auslegung der Kollektoren das 1,5- bis 2-Fache der zu beheizenden Wohnfläche betragen. Sollen also 140 Quadratmeter mit der Erdwärmepumpe und Erdkollektoren beheizt werden, so muss die Kollektorfläche rund 210 bis 280 qm betragen. Weiterhin sind eine bestimmte Bodenbeschaffenheit sowie ein möglichst ebenes Geländeprofil vonnöten.

Zudem hat die flächige Verlegung von Erdkollektoren im Garten Einfluss auf die Grundstücksgestaltung. Denn diese Fläche darf anschließend nicht überbaut, verdichtet oder versiegelt werden. In bürokratischer Sicht ist eine Mitteilung an die Untere Wasserbehörde notwendig, nicht aber eine Genehmigung.

Um mittels Erdsonden die Erdwärme aus Tiefen von rund 30 bis 100 Metern nutzen zu können, müssen Tiefenbohrungen durchgeführt werden. Bevor diese aber erfolgen können, ist ein Bodengutachten zur Bodenbeschaffenheit notwendig. In diesem Rahmen werden im Vorfeld Schichtenfolge, Grund- und Schichtenwasser-Vorkommen sowie die Entzugsleistung untersucht. Zusätzlich ist vor einer Erdbohrung eine wasserrechtliche Genehmigung der Unteren Wasserbehörde notwendig – vor allem, wenn wasserführende Schichten getroffen werden.

• Tipp: Einen gesammelten Überblick über die Voraussetzungen verschiedener Erschließungsarten finden Sie in der Checkliste zur Machbarkeit einer Wärmepumpe.

Bei der Planung einer Erdwärmepumpe müssen verschiedene Aspekte Beachtung finden. Geht man dabei von außen nach innen vor, so muss zunächst das Grundstück gründlich geprüft werden. Ist es für die angedachte Erschließungsart geeignet? Als Nächstes sollte das zugehörige Haus durch einen Fachbetrieb untersucht werden. Denn vor allem eine Erdwärmepumpe im Altbau macht eine genauere und umfassendere Planung notwendig. Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Erdwärmepumpe im Altbau ohne Dämmung angedacht ist.

Zur Planung gehört ebenfalls das Einholen notwendiger Genehmigungen. Denn ohne diese ist die Installation einer Erdwärmepumpe gar nicht erst möglich. Nicht zuletzt gehört zur umfassenden Planung einer Erdwärmepumpe die Auseinandersetzung mit den Kosten und mit möglichen Fördergeldern.

Die Kosten einer Erdwärmepumpe bestehen aus Anschaffungskosten, Installationskosten und Betriebskosten. Die Erdwärmepumpe selbst kostet dabei etwa 10.000 bis 12.000 Euro. Hinzu kommen Erschließungskosten: mit Erdwärmekollektoren etwa 2.000 bis 5.000 Euro und mit Erdsonden etwa 3.000 bis 8.000 Euro. Initial hat die Erdwärmepumpe also einen kompletten Preis von etwa 12.000 bis 20.000 Euro. Diese Wärmepumpen-Kosten sind damit höher als beispielsweise die einer Luft-Wärmepumpe.

• Die hohe staatliche Wärmepumpen-Förderung jedoch kann die Investitionssumme von 25 bis 40 Prozent reduzieren.

Neben den Anschaffungskosten sollten Sie bedenken, was eine Erdwärmepumpe im Verbrauch kostet. Hierfür ist unter anderem der Wirkungsgrad der Erdwärmepumpe relevant. Um eine typische Faustformel anzuwenden, ist die JAZ für eine Erdwärmepumpe notwendig – diese beträgt 4.

Die Faustformel lautet:

(Wärmebedarf im Jahr / JAZ) x Stromtarif = Stromkosten der Wärmepumpe pro Jahr

Rechenbeispiel:

Das Beispielhaus ist ein Einfamilienhaus mit 120 qm. Es hat einen Heizbedarf von  166 kWh pro qm/Jahr, also insgesamt 19.920 kWh/Jahr. Der Strompreis liegt, Stand Juni 2023, bei 41,4 Cent pro Kilowattstunde (Verivox ). Der gedeckelte Strompreis für Haushaltsstrom liegt bei 40 Cent pro Kilowattstunde, der Niedertarif für Wärmepumpen bei 28 Cent pro Kilowattstunde.

• Voraussetzung für den Bezug des Stroms zum Niedertarif ist, dass die Netzentnahmestelle allein der Versorgung der Wärmepumpe dient.

In diesem Beispiel lautet die Rechnung also:

(19.920 kWh / 4) x 0,28 EUR = 1.394 EUR/Jahr

In diesem Rechenbeispiel kostet die Erdwärmepumpe rund 1.394 Euro an Strom im Jahr.

• Eine weitere Option zum Reduzieren der Heizkosten ist, die Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren.