Wärme aus der Erde
Energiekolumne Ob in Kollektoren oder in unterirdischen Körben: Die Geothermie bietet Alternativen zur herkömmlichen Heizung. Mit Zuschüssen sind sie auch wirtschaftlich interessant.
Wurde vergangene Woche an dieser Stelle das Grundwasser als Wärmequelle für den Betrieb einer Wärmepumpe vorgestellt, geht es diesmal im Energietipp um die Nutzung der Erdwärme, auch Geothermie genannt. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine klimaneutrale und sehr effiziente Alternative zur konventionellen Heizung und Warmwasserbereitung mit Gas oder Öl.
Die Funktionsweise ist der einer Grundwasser-Wärmepumpe ähnlich, nur dass hier die relativ konstante Temperatur von rund zehn Grad Celsius im Erdreich genutzt wird. Die Wärmeenergie aus dem Boden wird auch hier in der Wärmepumpe über einen Verdampfer auf ein Kältemittel übertragen. Unter Einsatz von elektrischer Energie wird das nunmehr gasförmige Kältemittel verdichtet, sodass sich Druck und Temperatur erhöhen. Am Wärmetauscher wird dann die
Wärme an das Heizsystem – idealerweise eine Wand-, Fußboden oder Deckenheizung – abgegeben.
Für die Gewinnung der Umgebungswärme aus dem Erdreich gibt es drei Möglichkeiten. Eine davon ist der Einsatz von Erdkollektoren. Dabei werden in rund 1,5 Meter Tiefe horizontal Kunststoffleitungen in Schleifen verlegt. In den Leitungen fließt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das die Erdwärme an die Wärmepumpe überträgt. Der Nachteil von diesen Flächenkollektoren: Sie benötigen viel Platz, in etwa doppelt so viel wie die Wohnfläche. Beträgt diese beispielsweise 140 Quadratmeter, entspricht das einer Kollektorfläche von circa 280 Quadratmetern. Zudem sind trockene, sandige Böden nicht für diese Form der Wärmegewinnung geeignet.
Als Alternative bieten sich Erdwärmekörbe an. Hierbei handelt es sich um zylindrisch aufgewickelte Rohrschlangen, die man in 1,5 bis 3,5 Meter Tiefe im Boden versenkt. Da in der Regel vier bis sechs solcher Erdwärmekörbe für die Heizlast in einem Einfamilienhaus ausreichen, benötigt man deutlich weniger Fläche als für Erdkollektoren. Besonders gut eignen sich wasserspeichernde und steinfreie Böden. Die Fläche, unter der die Erdwärmekörbe vergraben sind, sollte nicht verschattet sein. Denn wie viel Wärme die Erdkörbe liefern, hängt unter anderem vom Eintrag oberflächennaher Wärme und
Niederschlägen ab. Eine Überbauung ist ausgeschlossen. Gleiches gilt auch bei Erdkollektoren.
Anders bei Erdsonden, wo lange Doppelrohre aus hochbeständigem Kunststoff bei tiefen Erdbohrungen eingebracht werden und es anschließend auch möglich ist, ein Gebäude darüber zu bauen. Der Flächenbedarf ist äußerst gering. In den Rohren zirkuliert ebenfalls ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das die konstant hohe Wärmeenergie aus den tieferen Bodenschichten an die Wärmepumpe abgibt. Je nach Wärmebedarf variiert die Bohrtiefe. Beim Neubau von Ein- oder Zweifamilienhäusern liegt sie meist zwischen 60 und 140 Metern. Gegebenenfalls können auch zwei Erdsonden – dann mit geringerer Tiefe – eingesetzt werden. Die Bodenbeschaffenheit und die hydrologischen Bedingungen sind von entscheidender Bedeutung. In einem Wasserschutzgebiet lässt sich beispielsweise eine Erdsonde nicht realisieren.
Grundsätzlich sind geothermische Anlagen (Grundwasserwärmepumpen, Erdwärmesonden, -körbe und -kollektoren) anzeigepflichtig. Die Anzeige wird durch eine Fachfirma an die zuständige Rechtsbehörde gestellt. Es empfiehlt sich für Bauherren, vor Auftragsvergabe, Kontakt mit der Wasserrechtsbehörde oder dem Wasserwirtschaftsamt aufzunehmen.
Welche der beschriebenen Erdwärme-Varianten am besten geeignet ist, muss im Einzelfall geklärt werden. Daher sollte man auch möglichst früh erfahrene Fachleute in die Planung einbeziehen. Für alle drei Verfahren gilt: Zwar sind die Investitionskosten verglichen mit konventionellen Systemen höher, dafür sind die laufenden Kosten sehr niedrig, was die Anlagen auch wirtschaftlich sehr interessant machen – zumal sie sehr langlebig sind, mehr oder weniger keine Wartung benötigen und es attraktive staatliche Zuschüsse dafür gibt.
Martin Sambale ist Geschäftsführer des Energie‐ und Umweltzentrums Allgäu, kurz eza!