Erdwärmepumpe: Erklärung, Funktion und Kosten

21. November 2022
Erdwärme nutzen: Das ist möglich mit einer Erdwärmepumpe. Mithilfe von Sonden oder Bodenkollektoren entzieht eine Erdwärmepumpe dem Erdreich seine relative Wärme und macht daraus angenehme Heiztemperaturen fürs Haus. Aber wie funktioniert eine Erdwärmepumpe? Das erfahren Sie in diesem Artikel – ebenso, was es mit den Wärmepumpen-Kosten auf sich hat und ob eine Erdwärmepumpe im Altbau eingesetzt werden kann.
Gina  Doormann
Dieser Artikel wurde von
Gina Doormann für www.Heizungsfinder.de verfasst.
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HeizungenWärmepumpeErdwärmepumpe

Erdwärmepumpe im Überblick: der Inhalt

Was ist eine Erdwärmepumpe?

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.

Absatzzahlen Wärmepumpen 2015 bis 2021Die Absatzzahlen von Erdwärmepumpen stiegen stetig an.| Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

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.

Aufbau und Funktion einer Erdwärmepumpe

Funktion einer ErdwärmepumpeDie Funktionsweise einer Erdwärmepumpe gliedert sich in drei Schritte. | Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

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.

Voraussetzungen für eine Erdwärmepumpe

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.

Voraussetzungen für Erdwärmepumpen mit Erdkollektoren

Grafik zum Aufbau einer Erdwärmepumpe mit ErdkollektorenDarstellung zum Aufbau einer Erdwärmepumpe mit Flächenkollektoren. | Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

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.

Voraussetzungen für Erdwärmepumpen mit Erdsonden

Grafik TiefenbohrungDarstellung einer Erdwärmepumpe mit Sondenbohrung. | Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

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.

Vorteile und Nachteile der Varianten der Erdwärmegewinnung

Erdkollektoren

Erdsonden

Vorteile

  • genehmigungsfrei
  • konstantes Temperaturniveau der Wärmequelle
  • sicherer und langjähriger Betrieb
  • geeignet für monovalenten Betrieb
  • Kombinierbar mit Solarthermie
  • geringe Aufstellfläche
  • für kleinere Grundstücke geeignet
  • konstante und hohe Wärme
  • sicherer und langjähriger Betrieb

Nachteile

  • große Fläche notwendig
  • hohe Anforderungen an Grundstücksprofil
  • optischer Eingriff in die Grundstücksgestaltung
  • Bodengutachten notwendig
  • Genehmigung der Unteren Wasserbehörde notwendig
  • Zugänglichkeit des Grundstücks für Bohrgerät notwendig
  • hohe Erschließungskosten

Was ist bei der Planung zu beachten?

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.

Kosten einer Erdwärmepumpe

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.

Verbrauch und laufende Kosten

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 verbraucht mit seiner Gasheizung 166 kWh pro qm/Jahr, also insgesamt 19.920 kWh/Jahr. Der Stromtarif liegt, Stand November 2022, laut Verivox bei rund 48 Cent/kWh.

In diesem Beispiel lautet die Rechnung also:

(19.920 kWh / 4) x 0,48 EUR = 2.390 EUR/Jahr

In diesem Rechenbeispiel kostet die Erdwärmepumpe rund 2.390 Euro an Strom im Jahr.

  • Tipp: Diese Kosten lassen sich zum Beispiel mit einem speziellen Wärmepumpenstromtarif deutlich senken. Eine andere Option ist, die Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren.

FAQ

Wann lohnt sich eine Erdwärmepumpe?

Eine Erdwärmepumpe lohnt sich vor allem, wenn die Heizkosten mithilfe der Wärmepumpe geringer sind als mit der alten Vorgängerheizung. MitBlick auf die verringerten CO2-Emissionen lohnt sie sich immer.

Was kostet eine komplette Erdwärmeheizung?

Die Anschaffungs- und Installationskosten liegen bei etwa 12.000 bis 20.000 Euro. Können die vorhandenen Heizkörper nicht weitergenutzt werden, kommen Kosten für den Austausch der Heizkörper hinzu.

Wann ist Erdwärme nicht möglich?

Die Bohrungen für eine Erdwärmesonde sind nur dort nicht möglich, wo ein Trinkwasserschutzgebiet liegt.

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