Wie funktioniert eigentlich das Heizen mit Erdwärme, welchen Unterschied gibt es zur Fernwärme und was benötigen Sie, um Ihr Haus mit Geothermie zu heizen? Auf diese und einige weitere Fragen gehen wir in diesem Beitrag ein und verraten Ihnen, ob sich die Erdwärme für Sie tatsächlich lohnt.
Unabhängig von der genutzten Energie ist der Einbau einer Heizanlage ins Eigenheim stets eine kostspielige Investition. Im Anschluss stellt sich die Frage nach der Höhe der Betriebskosten. Umweltbedenken und explodierende Preise für fossile Energieträger lassen Bauherren Ausschau halten nach Alternativen: Erdwärme ist überall vorhanden und produziert deutlich weniger Schadstoffe.
Was ist Erdwärme und wie funktioniert diese?
Im Erdinneren liegt ein heißer Kern, der seine Wärme bis an die Randgebiete des Erdballs abgibt. An einigen geologischen Grabenbrüchen oder Vulkanen wird diese Energie sichtbar. Vom heißen Kern des Erdinneren trennt uns nur eine dünne Kruste, die infolge von Erdverschiebungen unterschiedlich stark ist.
Praktisch überall in Deutschland sind Bohrungen erforderlich, um die warmen Schichten nutzbar zu machen. In Island hingegen liegt die Erdwärme so dicht unter der Erdkruste, dass sich das Land allein aus regenerativer Energie mit Strom und Wärme versorgen kann.
Für die Nutzung von Erdwärme – fachsprachlich Geothermie – kommen sowohl die tief gelegenen Schichten als auch die oberflächennahen Bereiche der Erdkruste infrage. Dort speichern Gestein und Wasser enorme Mengen Energie als Wärme. Die sogenannte Tiefengeothermie zapft beispielsweise Grundwasser an, beliefert damit Haushalte und wandelt die Wärme mittels einer Wärmepumpe um.
Daneben speichert der Boden Wärme, die aus Sonneneinstrahlung stammt. Je nach Lage und Bodenbeschaffenheit reicht dieser Speichereffekt weit unter die Oberfläche. Während die Geothermie aus tiefen Schichten erst durch Bohrungen erreichbar ist, nutzen Sie die oberflächennahe Geothermie mit einem Kollektor und speisen damit eine Wärmepumpe.
Das Prinzip ist vergleichbar mit dem Wärmetauscher im Kühlschrank. Grundsätzlich ist die Wirkung eines Wärmetauschers umkehrbar. Sie erzeugen mit demselben Gerät im Haus wahlweise Wärme im Winter oder Kühlung im Sommer.
Was ist der Unterschied zwischen Erdwärme und Fernwärme?
In ländlichen Gebieten ist der Anschluss an das Fernwärmenetz meist unrentabel. Bei der Fernwärme erzeugt ein Kraftwerk die Wärme und speist diese als Heizenergie und Warmwasser ist das Netz ein. Häufig ist fossile Energie beteiligt, allerdings sind Mischformen verschiedener Energieträger denkbar. Geothermie kann einen Anteil haben.
Bei der Wärmegewinnung durch Erdwärme entsteht die Energie in der eigenen Heizanlage.
Was benötigen Sie, um Ihr Haus mit Geothermie zu beheizen?
Für die direkte Nutzung der Erdwärme sind Bohrungen notwendig. Je nach Bundesland benötigen Sie dafür entsprechende Genehmigungen. Ab einer Tiefe von mehr als 100 Metern ist die Antragstellung anspruchsvoll und nicht immer erfolgreich.
Es lohnt sich allerdings, diese Hürden zu nehmen, wenn Sie dadurch eine höhere Vorlauftemperatur erzielen. Sind Schichten erreichbar, die bis zu 90 °C heiß sind, reicht die Erdwärme sogar zur Stromgewinnung. In Deutschland kann das im Norddeutschen Becken, in Süddeutschlands Molassebecken und im Oberrheingraben der Fall sein.
Für die Versorgung des Eigenheims mit Wärme sind solche Wärmegrade nicht erforderlich. Es reicht bereits eine deutlich niedrigere Vorlauftemperatur, die Sie durch oberflächennahe Geothermie erzielen. Mit der „Vorlauftemperatur“ beschreibt der Fachmann die Temperatur des Kühlmittels, wenn es die Wärmepumpe erreicht. Allerdings erfordert dies spezielle Heizkörper.
Um mit niedrigen Wassertemperaturen dieselbe Leistung zu erzielen, ist ein größerer Heizkörper unvermeidlich. Die Geothermie ist perfekt geeignet für eine Fußbodenheizung oder andere Heizkörper, die der Handel unter der Bezeichnung Niedertemperatur-Heizkörper oder ähnlich führt. Manche Hersteller geben einen Hinweis auf die Verwendung mit Geothermie, indem sie ihre Produkte als Wärmepumpen-Heizkörper kennzeichnen.
In einem geschlossenen System findet der Wärmeaustausch statt. Der Boden kühlt ab und im Haus wird es warm. Den vollen Nutzen der Geothermie erreichen Sie, wenn Sie die Anlage im Sommer als Klimaanlage einsetzen.
Die Wärmepumpe zieht aus dem Haus die überschüssige Wärme ab und gibt diese zurück in das Erdreich. Dort erwärmt sie den Boden und wird gespeichert. Der Kreislauf schließt sich im Winter, wenn die eingespeiste Energie erneut zur Verfügung steht.
Welche Vorteile bietet Erdwärme?
Geothermie ist jederzeit verfügbar und preiswert. Das deutsche Bundesberggesetz definiert Erdwärme als „herrenlosen Rohstoff“. In der Bilanz kommen nach Installation, Wartung und Instandhaltung nur noch die Stromkosten für die Wärmepumpe hinzu. Deren Verbrauch liegt bei etwa einem Viertel der gewonnenen Wärmeleistung.
Die Nutzung von Erdwärme schützt weitestgehend vor steigenden Preisen für fossile Brennstoffe. Wer seine Energie autark erzeugen will, kann eine Solaranlage ins System einfügen. Daraus ergeben sich weitere Optionen wie zum Beispiel der unabhängige Betrieb der Wärmepumpe im Sommer, um das Haus zu kühlen.
Bei einer Heizanlagen-Standzeit von bis zu 50 Jahren und mehr, ist die zu erwartende Kostenentwicklung ein kritisches Merkmal. Praktisch niemand kann voraussehen, wie sich die Preise bis dahin entwickeln – außer bei der Geothermie.
Auch beim Punkt Verfügbarkeit liegt die Erdwärme weit vorn: Sie ist immer da.
Welche Nachteile bringt die Erdwärme mit sich?
Abgesehen von dem eventuell anspruchsvollen Beantragungsverfahren beim Bau einer Geothermie-Anlage klagen Hausbesitzer häufig über hohe Anschaffungskosten. Allerdings existieren Finanzierungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel ein Kredit bei der KfW.
Nach dem Einbau der Flachkollektoren für die oberflächennahe Geothermie ist der Garten nur noch eingeschränkt nutzbar. Wenige Zentimeter unter dem Boden liegen Rohre oder Schläuche, die Wurzeln starker Gewächse beschädigen. Trotzdem bleibt es draußen grün: Geeignet sind alle Pflanzen, die flach wurzeln.
Die Nutzung von Erdwärme ohne CO2 ist wegen des benötigten Stroms für die Wärmepumpe nur unter zusätzlichem Aufwand wie Windkraft- oder Solaranlage erreichbar. Trotzdem kann es vorkommen, dass in Spitzenzeiten mit extrem niedrigen Temperaturen eine höhere Wärmeleistung wünschenswert erscheint.
Falls kein Planungsfehler vorliegt, kann der Grund darin liegen, dass die notwendige Fläche für die Versorgung vieler Verbraucher fehlt. Gerade im städtischen Umfeld verhindert die Flächenversiegelung eine oberflächennahe Verwertung der Erdwärme.
Fazit: Erdwärme lohnt sich
In der Wissenschaft gilt Geothermie als Übergangstechnologie im Hinblick auf umweltverträgliche Energiegewinnung. Insofern arbeitet die Erdwärme sauberer als alle anderen Verfahren auf Basis fossiler oder atomarer Brennstoffe. Was fehlt, ist ein Speichermedium, das Energie sammelt, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint.
Der Erdboden fungiert als natürlicher Energiespeicher, der sich aus Sonnenkraft erneuert und den das Magma im Erdinneren auf Temperatur hält. Die vergleichsweise hohen Anfangskosten bei der Geothermie amortisieren sich in wenigen Jahren. Dafür erhalten Sie Zugang zu einer unerschöpflichen Energiequelle.
Bildquelle: Daniel Hjalmarsson