Sole-Wasser-Wärmepumpe – effiziente Wärmegewinnung aus Erdwärme

So funktioniert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Sole-Wärmepumpe oder Erdwärmepumpe genannt, besteht im Grunde genommen aus vier zentralen Elementen: aus einer Erdsonde oder einem Kollektor, einem mit Sole gefüllten Rohrsystem, einem Verdampfer sowie einem Wärmetauscher.

Diese Art der Wärmepumpe nutzt Erdwärme, um daraus Heizwärme zu erzeugen. Erde ist nämlich ein hervorragender Wärmespeicher. Selbst bei Minusgraden im Winter haben tiefere Erdschichten eine konstante Temperatur zwischen sieben und 13 Grad Celsius.

Erdwärmepumpe mit Sonde oder Kollektor: Funktion erklärt

Sole-Wasser-Wärmepumpen beziehen die thermische Energie der Erde entweder über einen Erdkollektor oder eine Erdsonde.

• Erdwärmepumpe mit Erdsonde: Bei dieser Variante der Sole-Wasser-Wärmepumpe wird eine Erdsonde bis zu 100 Meter tief in die Erde gebohrt. Hierfür ist die Zustimmung der Bau- bzw. der zuständigen Wasserschutzbehörde erforderlich. Wird die Sonde noch tiefer ins Erdreich eingebracht, muss auch die zuständige Bergbaubehörde dem Bau zustimmen.
• Erdwärmepumpe mit Erdkollektor: Bei Erdkollektoren handelt es sich um ein Rohrsystem, das in einer Tiefe zwischen 80 Zentimetern und 1,5 Metern in der Erde schlangenförmig vergraben wird. In dieser Tiefe bleiben die Rohre vor Frost geschützt. Die benötigte Fläche für dieses Rohrsystem hängt vom Heizbedarf ab.
• Erdwärmepumpe mit Grabenkollektor: Im Gegensatz zu Erdkollektoren kann das Rohrsystem der Grabenkollektoren senkrecht in den Boden eingelassen werden. Dadurch lässt sich viel Fläche sparen.

Kollektoren und Erdsonde werden von Sole durchflossen. Diese Lösung kann Wärme sehr gut transportieren. Über das dünne Rohrsystem im Boden nimmt die Sole die Wärmeenergie der Erdschichten auf. Die Sole wird dann zum Verdampfer gepumpt. Dort erhitzt die erwärmte Sole ein Kältemittel. Durch Druck verdampft das Mittel und wird wärmer. Der Dampf setzt sich an einem Wärmetauscher ab und erwärmt das Heizungswasser oder Brauchwasser. Es gelangt von dort in den Heizkreislauf bzw. den Frischwasserkreislauf.

Sobald das Kältemittel abkühlt, verflüssigt es sich wieder und strömt zurück zum Verdampfer. Dort wird es dann wieder von der erwärmten Sole erhitzt und der Kreislauf beginnt von vorn.

Grundsätzlich gilt: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Ihrer Wärmequelle und der Temperatur des Heizungswassers ist, desto effizienter und kostensparender arbeitet eine Wärmepumpe.

Effizienz von Sole-Wasser-Wärmepumpe durch Wässern erhöhen

Wenn das Erdreich über der Erdsonde bzw. den Erdkollektoren regelmäßig gewässert wird, z. B. mit gesammeltem Regenwasser, kann die Erde mehr Wärme speichern und somit auch wieder abgeben. Dadurch benötigt die Wärmepumpe weniger Strom, um das Temperaturniveau anzuheben.

Sinnvoll ist es auch, eine Solarthermieanlage mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe zu kombinieren. So kann die Solaranlage z. B. im Sommer überschüssige Wärmeenergie in den Boden leiten. Dort kann die Wärme vom Erdreich gespeichert und in der kälteren Jahreszeit abgegeben werden.

Wo ergibt eine Sole-Wärmepumpe Sinn?

Damit eine Sole-Wasser-Wärmepumpe effizient arbeiten kann, sollte sie mit einer Heizungsanlage kombiniert werden, die nur eine geringe Vorlauftemperatur benötigt. Denn je geringer die Vorlauftemperatur ist, desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Im besten Fall sollte eine Vorlauftemperatur von 30 Grad Celsius ausreichen. Deshalb sind Wärmepumpen vor allem für Niedrigenergiehäuser geeignet, die über eine sehr hohe Wärmedämmung und eine Flächenheizung verfügen. Als effizient gilt eine Wärmepumpe dann, wenn das Verhältnis von erzeugter Heizenergie zu benötigter elektrischer Energie 4 zu 1 beträgt.

Sole-Wasser-Wärmepumpe mit oder ohne Fußbodenheizung?

Wie bei anderen Wärmepumpen-Arten ist auch bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe keine Fußbodenheizung für den effizienten Gebrauch notwendig. Es reichen normale, größer dimensionierte Heizkörper. Wärmepumpen schaffen ausreichend hohe Vorlauftemperaturen bei gleichzeitig effizientem Betrieb. So haben Sie auch ohne Fußbodenheizung hohen Komfort.

Vorteile der Sole-Wärmepumpe?

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe hat verschiedene Vorteile:

• Niedrigere Heizkosten durch die Verwendung von kostenloser Umweltwärme.
• Für das Heizen mit einer Wärmepumpe muss keine CO2-Steuer gezahlt werden.
• Unabhängig von fossilen Brennstoffen, sowie steigenden Gas- und Ölpreisen.
• Effizienz etwas höher als bei anderen Wärmepumpen-Arten, da Erdwärme ganzjährig eine stabile Wärmequelle ist.
• Für Erdkollektoren oder Grabenkollektoren sind im Gegensatz zur Erdwärmebohrung keine Genehmigungen notwendig.
• Im Sommer können Erdwärmepumpen kühlen, indem sie die Wärme in den Boden abführen.
• Sole-Wasser-Wärmepumpen erzeugen wie alle Wärmepumpe-Arten keine Emissionen im laufenden Betrieb.
• Im Betrieb mit Strom aus einer PV-Anlage oder Ökostrom ist die Wärme der Sole-Wasser-Wärmepumpe sogar CO2-neutral.

Nachteile von Sole-Wasser-Wärmepumpen

Für eine hohe Wärmeleistung sind bei Erdkollektoren viel Fläche oder bei Erdsonden eine große Tiefe erforderlich.

• Die Kosten für eine Erdwärme-Tiefenbohrung können sehr hoch ausfallen.
• Wird eine Erdsonde genutzt, sind Genehmigungen erforderlich.
• Die Installations- und Anschaffungskosten sind höher als bei anderen Wärmepumpen.

Sole-Wasser-Wärmepumpe: Kosten für die Anschaffung

Wenn Sie eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzen wollen, sollten Sie mit Kosten von bis zu 45.000 Euro rechnen. Die Kosten für die Wärmepumpe haben einen vergleichsweise geringen Anteil an den Gesamtkosten. Der größte Kostenfaktor ist die Erschließung der Energiequelle.

• Erschließung der Wärmequelle: In diesem Fall prüft ein Experte, wo sich der Einbau der Flachkollektoren bzw. der Erdsonde lohnt. Für die Bohrung und Installation der Erdsonde bzw. das Verlegen des Rohrsystems für die Erdkollektoren sollten Sie mit mindestens 10.000 Euro rechnen. Mit steigender Kollektorfläche bzw. Tiefe der Erdsonde steigen die Kosten. So kann auch eine Ummantelung der Erdsonde mit Beton notwendig werden, welche die Kosten nochmals erhöht.
• Wärmepumpe: Wie teuer eine Wärmepumpe als solches ist, hängt vor allem von ihrer (Kilowatt-)Größe ab. Eine für ein Einfamilienhaus ausreichende Wärmepumpe kostet ungefähr zwischen 30.000 und 35.000 Euro. Soll die Wärmepumpe Zusatzfunktionen wie Kühlen im Sommer erfüllen, können die Kosten höher ausfallen.
• Installationskosten: Um die Erdwärmepumpe zu installieren und die Verbindung zum Heizkreislauf oder zu einer Solarthermieanlage herzustellen, sollten Sie zwischen 4.000 und 5.000 Euro rechnen. Die Kosten hängen u. a. auch davon ab, wie groß das Rohrsystem der Wärmepumpe ausfällt. Je näher die Pumpe an der Sonde bzw. den Kollektoren ist, desto günstiger wird die Verrohrung. Zu den Montagekosten kommen rund 1.000 Euro für den Einbau eines Wärmemengenzählers.

Fördermöglichkeiten für Sole-Wärmepumpe: Kosten senken mit staatlichen Zuschüssen

Der Einbau einer Sole-Wasser-Wärmepumpe wird gemäß der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) gefördert. Als Basiszuschuss erhalten Sie für die Anschaffung einer Wärmepumpe 30 Prozent. Für den frühzeitigen Austausch Ihrer alten Heizung (z. B. Gas oder Öl) gegen eine Wärmepumpe erhalten Sie 20 Prozent Klimageschwindigkeits-Bonus. Haushalte mit einem zu versteuernden Jahreseinkommen von max. 40.000 Euro können einen zusätzlichen Einkommens-Bonus in Höhe von 30 Prozent erhalten. Sole-Wasser-Wärmepumpen profitieren aufgrund ihrer Energiequelle Erdwärme zusätzlich von einem Effizienz-Bonus von fünf Prozent. Die verschiedenen Förderkomponenten können miteinander kombiniert werden, sind jedoch auf max. 70 Prozent Förderung begrenzt.

Bei der Förderung der Heizung handelt es sich um eine anteilige Erstattung der förderfähigen Kosten. Diese liegen bei maximal 30.000 Euro. Hierzu zählen die Wärmepumpe und das Zubehör ebenso wie die Kosten für die Vorarbeiten oder Bohrungen. Für die Wärmepumpen-Förderung muss der Antrag vor dem Vertragsabschluss mit dem Handwerksbetrieb gestellt werden.

Fazit: Erdwärmepumpen senken Heizkosten, sind aber teuer

Mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe haben Sie die Möglichkeit, je nach Konstellation, komplett emissionsfrei und CO2-neutral zu heizen. Allerdings sind die Anschaffungskosten für das Heizsystem sehr hoch und die Installation aufwendig. Die Förderung reduziert zwar die Kosten deutlich, aufgrund der Deckelung der förderfähigen Kosten, profitieren Sie mit Luft-Wasser-Wärmepumpen mehr von ihr. Für normale Ein-bis Zweifamilienhäuser ist die Sole-Wasser-Wärmepumpe eher nicht geeignet, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist hier sinnvoller.

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