Aus geologischer Sicht ist überall ein Mindestmaß an Erdwärme vorhanden. Jedoch stehen bei der Entscheidung für eine Erdwärmeheizung wirtschaftliche, rechtliche und technische Aspekte im Vordergrund.

So ist in Wasserschutzgebieten eine geothermische Nutzung entweder untersagt oder nur unter bestimmten Auflagen möglich. In den Schutzzonen I u. II ist der Bau und Betrieb von Erdwärmesonden unzulässig. Ausnahmen sind in der Zone III/IIIA nur im Einzelfall möglich, wenn eine Erdwärmesonde außerhalb des genutzten Grundwasserleiters bzw. in einem Geringleiter (z. B. Tonstein) eingerichtet werden soll.

Einschränkungen und Auflagen sind im Einzugsgebiet von Mineralwasserbrunnen, Heilquellen und sonstigen sensiblen Grundwassernutzungen zu beachten.

Über eine eventuelle Lage der vorgesehenen Erdwärmesonde in Wasserschutzgebieten usw. geben die unteren Wasserbehörden (Landratsämter bzw. Umweltämter der kreisfreien Städte) Auskunft.

Die Prüfung ob der Bau einer Erdwärmesonde aufgrund besonderer Georisiken wie leichtlösliche Gesteine im Untergrund (Salz, Gips, Anhydrit), artesisch gespanntes Grundwasser, Karsthohlräume, Gasführung (z.B. CO2) oder ausgeprägte Stockwerksgliederung in mehrere übereinanderliegende Grundwasserleiter nicht oder nur mit entsprechenden Auflagen möglich ist, erfolgt bei den zuständigen Unteren Verwaltungsbehörden (Landratsämter bzw. Umweltämter).

Die Entscheidung, ob eine Anlage wirtschaftlich zu realisieren ist, kann i.d.R. erst nach der Erstellung von Kostenvoranschlägen entschieden werden. Wärmepumpenbasierte, geothermische Heizungssysteme dürften heute im Heizbetreib bis zu 50% bessere primärenergetische Wirkungsgrade als konventionelle Geräte haben.

Ist mein Gebäude für eine Erdwärmeheizung geeignet?

Die Effizienz (Arbeitszahl) einer erdgekoppelten Wärmepumpe ist abhängig von der Temperaturdifferenz, die sie überwinden muss (d.h. die Anhebung der Untergrundtemperatur auf die Vorlauftemperatur der Heizung). Vorteilhaft sind daher Heizsysteme, die mit möglichst geringen Temperaturen arbeiten (ca. 26 – 35°C). Dies gilt vor allem für Wandflächen- (Kapillarrohrsysteme) und Fußbodenheizungen. Bei bestehenden Gebäuden mit konventionellen Radiatoren auf hohem Temperaturniveau (55 – 60°C) ist der Einsatz von Wärmepumpen möglich, stellt aber höhere Anforderungen an die Planung und ist mit einer geringeren Effizienz (bzw. Arbeitszahl) verbunden. Als Kriterium zur Abschätzung, ob eine Umrüstung auf Erdwärme wirtschaftlich sinnvoll ist, dient im Allgemeinen der Praxistest, ob das Gebäude mit einer Vorlauftemperatur von ca. 55° beheizt werden kann. Bei wärmegedämmten Gebäuden ist dies i.d.R der Fall.

Welche Arten der Nutzung der Erdwärme sind möglich?

Die Nutzung der Erdwärme für Heizzwecke erfolgt meist über Erdwärmesonden (bis maximal 400 m tief) oder Grundwasserbrunnen mit Wiederversickerung. Die wichtigsten Informationen zu Erdwärmesonden finden sich im „Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden“ des Umweltministeriums Baden-Württemberg sowie in der Broschüre „schnelle Tipps für Häuslebauer“ der geothermischen Vereinigung (www.geothermie.de).
Für Grundwasserbrunnen mit Wiederversickerung sind die Grundstücke von Einzelhäusern meist zu klein. Darüber hinaus sind aufgrund der Grundwasserentnahme bzw. -nutzung erhebliche genehmigungsrechtliche Hürden gegeben. Hier empfiehlt es sich, Häusergruppen oder ganze Baugebiete gemeinsam durch ein System von Entnahmebrunnen und Wiederversickerungsstellen zu beheizen. Dafür ist eine hydrogeologische Beratung durch ein Fachbüro erforderlich.

Bei einer grundstücksübergreifenden Nutzung und bei Bohrtiefen > 100 m ist die Landesbergdirektion des LGRB (Landesamt für Geologie und Rohstoffe Baden-Württemberg; Ref. 97) für die Genehmigung zuständig.
Auch wenn keine Sonde bzw. kein Brunnen installiert werden kann, müssen Sie nicht auf eine Wärmepumpe verzichten. Prüfen Sie in diesem Fall den Einsatz flach verlegter Erdwärmekollektoren.

Erdwärmesondenanlage / Bohrungen

Wie tief muss gebohrt werden?

Eine Erdwärmeheizung muss immer passend zum Heizwärmebedarf eines Gebäudes bemessen werden.
Die Tiefe eines Grundwasserbrunnens hängt von der Tiefe und Stärke des ersten ausreichend ergiebigen Grundwasserleiters ab.
Die Tiefe (und Anzahl) von Erdwärmesonden hängt neben der gebrauchten Wärmemenge von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins, der Oberflächentemperatur, dem geothermischen Gradienten, dem sog. Bohrlochwiderstand und der Grundwasserführung im Untergrund ab.
Einschränkungen bezüglich der Tiefe der Erdwärmesonden können sich aus den geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen ergeben. Im Allgemeinen kann mit einer 100 m tiefen Erdwärmesonde eine Entzugsleistung (Kälteleistung d. Wärmepumpe) von 5 kW erreicht werden. Dies entspricht je nach Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe einer Heizleistung von 6,25 - 7,00 kW.

Wie groß ist der Platzbedarf für eine Erdwärmesondenanlage?

Für ein modernes Einfamilienhaus dürften zwei Bohrungen mit Abstand von ca. 8 – 10 m und einer Tiefe von 65 – 80 m bzw. eine Bohrung mit 120 – 150 m Tiefe ausreichen. Die Bohrdurchmesser betragen 150 – 200 mm, so dass der Platzbedarf für die Erdwärmesonden selbst sehr gering ist. Ein Grenzabstand von 3,0 m muss eingehalten werden.
Für das Bohrgerät muss eine Arbeitsebene von ca. 2 x 5 m bereitstehen. Darüberhinaus ist ein Arbeitsraum von mindestens 1,5 m erforderlich.
Der Leitungsgraben für die Horizontalanbindung von der/den Erdsonden zum Gebäude ist ca. 40-50 cm breit und ca. 1,0 m tief.

Die Wärmepumpe benötigt etwa soviel Platz wie ein konventioneller Kessel bzw. wie ein Kühlschrank. U.U. kann es sinnvoll sein zusätzlich Pufferspeicher zu installieren.

Wie hoch ist die Lebensdauer einer Erdwärmesonde?

Auf das verwendete Rohrmaterial geben die Hersteller heute zwischen 30 und 50 Jahre Garantie, so dass eine deutlich längere Lebensdauer von ca. 80 Jahren veranschlagt werden kann. Damit ist die Lebensdauer der Erdwärmesonden höher als die durchschnittliche Lebensdauer von Gebäuden und bleibt z.B. nach dem Abriss von Bestandsbauten bestehen. Die Erdwärmesonden sind somit Bestandteil des Grundstückes und tragen zu seiner Wertsteigerung bei. Die Planungen sollten in jedem Fall auch die langfristigen Temperaturveränderungen im Untergrund berücksichtigen (25 - 50 Jahre), so dass diese nicht zu einem technischen Problem werden.

Wie lange dauert der Einbau von Erdwärmesonden?

Bohrarbeiten und Sondeneinbau für eine 100 m lange Sonde können i.a. an einem Tag erfolgen. Das Verpressen mit Verfüllsuspension erfolgt an einem der Folgetage und ist meist in wenigen Stunden abgeschlossen. In weiteren Arbeitsschritten wird für die sog. Horizontalanbindung (Verbindung Erdwärmesonde zum Heizraum) ein Graben ausgehoben, ein Verteilerschacht gesetzt und die Leitungen von der Sonde bis zum Verteilerschacht bzw. bis in den Heizraum verlegt. Hierfür sind ebenfalls 1 – 2 Tage zu veranschlagen. Für mehrere Erdwärmesonden muss mit entsprechend längeren Zeiten gerechnet werden.

Wo muss der Antrag für eine Erdwärmebohrung gestellt werden?

Jedes Vorhaben zur Erdwärmenutzung muss der Unteren Verwaltungsbehörde (Landratsamt; Umweltamt) angezeigt werden. Bei einer grundstücksübergreifenden Erdwärmenutzung bzw. bei Bohrtiefen über 100 m ist das Vorhaben zusätzlich nach Bergrecht der Landesbergdirektion (LGRB, Ref. 97) anzuzeigen. Bis zum Bescheid muss mit einer Zeitdauer von ca. 3 - 7 Wochen kalkuliert werden.

Was ist bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage zu beachten?

Neben den einschlägigen technischen Vorschriften und Regeln (VDI-Richtlinie 4640) ist der Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden des Umweltministeriums Baden-Württemberg zu beachten. Bohrfirmen mit einem Zertifikat des Deutschen Vereins für Gas- u. Wasserfach (DVGW) stellen eine Umsetzung der maßgeblichen Regelwerke sicher.
Besonderes Augenmerk ist bei der Errichtung und beim Betrieb von Erdwärmesondenanlagen auf folgende Punkte zu legen:

Von der Erdwärmesondenbohrung ist ein geologisches Schichtenverzeichnis zu erstellen. Es kann zur besseren Einschätzung der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes und damit zur exakteren Bemessungen der Erdwärmesondenanlage herangezogen werden. Beim Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) werden die geologischen Befunde der gemeldeten Bohrungen in anonymisierter Form aufgenommen und ausgewertet.
Zur Prüfung, ob die Erdwärmesonde korrekt eingebaut ist und keine Undichtigkeiten aufweist, muss die ausführende Fachfirma Druckprüfungen vor dem Sondeneinbau, direkt nach dem Sondeneinbau und nach der Zementation des Ringraumes durchführen. Die Ergebnisse der Druckprüfungen werden protokolliert.
Das Bohrloch mit der eingebauten Erdwärmesonde ist mit einer sicher abdichtenden Verfüllsuspension über die gesamte Bohrlochlänge vollständig zu verschließen. Die Suspension gewährleistet - neben der Wiederherstellung der Abdichtung zwischen mehreren übereinanderliegenden Grundwasserleitern - den für die Leistung der Erdwärmesonde ganz entscheidenden Wärmetransport zwischen dem Rohrsystem und dem umgebenden Gestein. In der Regel erfolgt die Zementation mit einer Bentonit-Zement-Mischung; diese hat allerdings den Nachteil, dass die Wärmeleitfähigkeit durch den Bentonitanteil relativ gering ist. Speziell entwickelte Verpressmaterialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (z.B. Calidutherm) erhöhen die Leistung der Erdwärmesonde um ca. 10 %. Hierdurch können entsprechende Sondenmeter eingespart werden.

Wie werden die durchgeführten Erdwärmebohrungen dokumentiert und welche Unterlagen erhält der Bauherr?

Für jede Erdwärmesondenanlage wird vom Bohrunternehmen eine „Dokumentation Geothermische Bohrungen“ erstellt. Diese umfasst ein Schichtenprofil der erbohrten geologischen Formationen, sowie u.a. Angaben zu Grundwasserzutritten, Bohrdurchmesser, Endteufen, Bohrverfahren, Art der Erdwärmesonde, Kühlmittel, Art und Menge des Verfüllmaterials sowie Angaben zu den drei Druck- und Durchflussprüfungen.
Ein Exemplar der sog. Enddokumentation erhält der Bauherr. Weitere Exemplare gehen an die zuständige untere Wasserbehörde und gegebenenfalls an das Geologische Landesamt.

Was muss ich bei der Anlage von Erdwärmesondenfeldern berücksichtigen?

Für die richtige Auslegung größerer Anlagen, für die Erdwärmesondenfelder notwendig werden, ist eine möglichst gute Kenntnis des Untergrundes und seiner thermischen Eigenschaften eine wichtige Voraussetzung. Hierzu können als Planungshilfe zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit, geologische Schichtenprofile aus benachbarten Bohrungen mit vergleichbarer geologischer Schichtenfolge oder Auswertungen geologischer Karten herangezogen werden. Da insbesondere die geothermische Ergiebigkeit der einzelnen Sonden mit der Anzahl benachbarter Sonden deutlich zurückgeht, muss für die Auslegung von Sondenfeldern mit genauer Berechnung der Temperaturverteilung im Untergrund auf EDV-gestützte Simulationsprogramme zurückgegriffen werden. Geologische Auswertungen und EDV-gestützte Simulationen können von der Firma Gungl durchgeführt werden.
Bei Heizleistungen > 30 kW wird als Planungsgrundlage eine Bohrung zur Vor-Ort-Bestimmung der vorhandenen effektiven Wärmeleitfähigkeit und der Untergrundtemperatur dringend empfohlen. Da die Messungen mittels des sog. „Thermal Response Testes“ an einer fertig eingebauten und verpressten Erdwärmesonde durchgeführt werden, die später Bestandteil des Sondenfeldes ist, muss keine zusätzliche Bohrung ausgeführt werden.

Kosten, Einsparungen

Was kostet eine Erdwärmeheizung?

Die Kosten einer Anlage können nicht pauschal beziffert werden, sondern richten sich nach dem jeweiligen Energiebedarf sowie den geologischen Untergrundverhältnissen (v.a. Wärmeleitfähigkeit d. Gesteine, Grundwasser-führung, geothermischer Gradient).
Die Energiekosten werden auch zukünftig deutlich steigen und einen wesentlichen Anteil an den Gesamtkosten zur Finanzierung einer Immobilie ausmachen. Die Erdwärmesonde hat mindestens die gleiche Lebensdauer wie ein Haus und kann ohne weitere Kosten für Wartung und Pflege genutzt werden. Beim Wärmeentzug aus dem Boden, der ca. 75-80% des Wärmebedarfes deckt, spielen die Energiepreissteigerungen keine Rolle mehr. Auf Schornstein und Tankraum bzw. Pelletraum kann verzichtet werden. Der Heizraum kann, da die Wärmepumpe lediglich die Größe eines Kühlschrankes hat, je nach Konzeption (z.B. mit bzw. ohne Warmwasserbereitung) deutlich reduziert werden, so dass allein hierdurch erhebliche Bausummen eingespart werden können.
Über eine Erdsonde kann man im Mittel 100 kWh Wärme pro Meter und Jahr entnehmen. Innerhalb von 30 Jahren sind das bei einer 100 m Sonde 300 MWh bzw. 30.000 l Heizöl. Bei einem derzeitigen Heizölpreis von ca. 60 ct/Liter und einer Preissteigerung von 2% pro Jahr ergibt das innerhalb von 30 Jahren eine Energiekosteneinsparung von ca. EUR 24.800,--. Bei einer einmaligen Investition von ca. 4800 EUR für die 100 m Sonde (inkl. Anbindung) entspricht dies einer Kapitalverzinsung von ca. 6%, wenn das Geld nicht in eine Sonde investiert wird, sondern bei der Bank angelegt wird. Da lediglich die Sondenanlage bei einer modernen Wärmepumpenanlage im Vergleich zu z.B. Öl-Brennwertheizsystemen Mehrkosten verursacht, erkennt man, dass die erdgekoppelte Wärmepumpenanlage wesentlich günstiger abschneidet. Die Mehrkosten sind insbesondere bei Neubauten mit Niedertemperaturheizung oft schon nach 5 – 8 Jahren wieder „eingespielt“.

Wie spart eine solche Anlage Geld?

Sowohl die Betriebskosten (i.a. Strom. u.U. Gas) als auch die Wartungskosten liegen spürbar unter denen einer konventionellen Heizung und/oder Kühlung.
Ca. 50 - 60 % der Heizkosten einer konventionellen Öl- o. Gasheizung können eingespart werden.

Wie wird die Erdwärmenutzung gefördert?

z.Zt. werden private Erdwärmesondenanlagen von der EnBW mit pauschal 510,--pro Anlage gefördert. Es ist hierbei nicht Voraussetzung bei der EnBW Kunde zu sein. Darüberhinaus gibt es Förderbeträge durch einzelne Gemeinden.
Die KFW Bankengruppe unterstützt als Föderbank des Bundes und der Länder neben privaten Bauherren auch Projekte anderer Zielgruppen, wie z.B. die von gemeinnützigen Organisationen.
Im Rahmen des neuen Wärmegesetzes (EEWärmeG) wird für 2008 das Budget des Marktanreizprogrammes zur Förderung erneuerbarer Energien aufgestockt. Gefördert werden Sole/Wasser- u. Wasser/Wasser-Wärmepumpen im Neubau bis EUR 2000, im Gebäudebestand bis EUR 3000. Darüberhinaus gibt es unter bestimmten Bedingungen eine 50%ige Erhöhung der Förderbeträge (Innovationsbonus) sowie bei Kombination mit Solarkollektoranlagen einen Kombinationsbonus zusätzlich zur Solarförderung (EUR 750,--).

Führen solche Anlagen dazu, dass die Strompreise langfristig stärker steigen?

Es ist eher das Gegenteil der Fall: Der hier entstehende Strombedarf ist im wesentlichen Grundlastbedarf. Er ist geeignet nächtliche Verbrauchstäler anzufüllen. Preisgünstig produzierende Grundlastwerke (z.B Wasserkraftwerke) können daher besser ausgelastet werden.

Umwelt, Klima

Gefährden die Kältemittel der Wärmepumpe die Ozonschicht?

Im Kältekreislauf der Wärmepumpen werden heute keine chlorkohlenwasserstoffhaltigen Kältemittel mehr verwendet, so dass eine Gefährdung der Ozonschicht ausgeschlossen ist.

Müssen Erdwärmesonden mit Frostschutzmitteln betrieben werden? Können Frostschutzmittel das Grundwasser gefährden?

In den Erdwärmesonden kann es notwendig sein Frostschutzmittel zu verwenden, da insbesondere bei Spitzenlasten die Flüssigkeit in der Sonde bis auf ca. -5° abkühlen kann. Dabei handelt es sich i.d.R um Mittel auf Glykolbasis. Zum Schutz des Grundwassers dürfen nur solche Frostschutzmittel verwendet werden, die auch für Lebensmittel zugelassen sind.
In Wasserschutzgebieten oder im Einzugsgebiet von Heil- u. Mineralwasserquellen wird i.d.R allenfalls eine Nutzung mit reinem Wasser als „Soleflüssigkeit“ genehmigt. Die Leistung sog. „reiner Wasseranlagen“ liegt ca. bei 60% der Anlagen mit Frostschutzmittel, da die Flüssigkeit im Basisbetrieb nur minimal +5°C erreichen darf, um auch bei Spitzenlasten nicht einzufrieren.

Sind Wärmepumpen laut?

Nein, nicht lauter als ein Kühlschrank. Und ein Kühlschrank im Keller stört im Wohnzimmer bestimmt nicht.
Relativ laut sind allerdings die Ventilatoren von sog. Luft-Wasser-Wärmepumpen, so dass aus diesem Grund bereits Luft-Wärmepumpen auf Erdwärmesonden-anlagen umgerüstet wurden.

Muss ein mit Erdwärme beheiztes Haus besonders gedämmt sein?

Grundsätzlich nein. Aber eine bessere Dämmung vermindert die Heizlast, den Wärmebedarf und damit die CO2-Emmision. Das Risiko, die Sondenflüssigkeit zu weit abzusenken, wird gemindert. Auch können gegebenenfalls schon vorhandene Heizkörper mit geringerer Temperatur und daher energiesparender betrieben werden.

Zur Beantwortung weiterer Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

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