Erdwärme

Erdwärme

Immer mehr Menschen suchen nach Möglichkeiten, deutlich Heizkosten zu sparen und sich von fossilen Brennstoffen unabhängiger zu machen. Die Preise für Rohöl und Erdgas treiben die Kosten für Heizung und Warmwasserbereitung immer höher. Zusätzlich wirkt sich auch noch das „Gesetze über den Handel mit Berechtigungen zur Emission von Treibhausgasen“–TEHG–, das der Bundestag im März 2004 verabschiedet hat, kostentreibend aus. Ein Ende der Preisspi­rale für fossile Brennstoffe ist auf absehbar Zeit nicht in Sicht. Die Nutzung der oberflächenna­hen Erdwärme durch Erdwärmesonden ist eine Möglichkeit, den Verbrauch fossiler Brennstoffe deutlich (bis 75%) und nachhaltig zu senken. Das Erdwärmepotential im Tiefenbereich der oberen 100 m von bis zu 20°C stammt zu 30% aus dem heißen Erdkern und zu 70% aus dem ständigen Zerfall natürlicher langlebiger radiaktiver Elemente (Uran, Thorium, Kalium).

Um die Erdwärme zur Energiegewinnung zu nutzen stehen uns in Schleswig-Holstein drei ver­schiedene Gewinnungssysteme zu Verfügung:

1. Wasseranlagen bei denen das Grundwasser als Energiemedium genutzt wird.

2. Erdkollektoren bei denen die oberflächennahe Bodentemperatur mit großflächigen Kollektoren genutzt wird.

3. Erdsonden mit denen die Erdwärme bis zu mehreren 10 m Tiefe genutzt wird.

Erdwärmesonden haben gegenüber anderen Systemen die Vorteile, dass ein geschlossener Kühlmittelkreislauf unabhängig von der Grundwasserqualität macht und ein Austrocknen der oberflächenahen Bodenschichten die Energiegewinnung nicht beeinflusst. In Schleswig-Holstein kann von einer mittleren, dauerhaften entziehbaren Leistung von 50 Watt pro Meter [W/m] eingebauter Erdsonde ausgegangen werden. Nur bei trockenen Sanden ist die Entzugs­leistung mit 20 W/m deutlich geringer.

Wenn die benötigte Heizleistung bekannt ist, lassen sich leicht die erforderliche Sondenlängen ermitteln. Für den Einbau der (Erdwärme-)Sonden sind Aufschlußbohrungen im Durchmesser von 20 cm erforderlich:

Abb. 1 Aufschlußbohrung für den Einbau von Erdwärmesonden

In jedes Bohrloch wird eine Sonde, bestehend aus einem Sondenfuß und zwei Kunststoffleitun­gen (PEHD), mit einem wärmeleitfähigen Material fixiert. Die Kunststoffleitungen werden mit einer Kühlflüssigkeit, ähnlich wie im Kühlschrank gefüllt und bilden einen geschlossen Kreislauf. Diese Kühlflüssigkeit gibt Übertage mittels Verdampfung und erneuter Kondensation Wärme an den Kreislauf der Wärmepumpe ab. Das auf etwa 8°C abgekühlte Kühlmittel wird wieder in die Erde gepumpt und erwärmt sich wieder. Ein Vermischen des kalten und warmen Kühlmi ttels verhindert der Sondenfuß am tiefsten Punkt der Sonde:

Abb. 2 Sondenfuß

Das erwärmte Kühlmittel steigt mit einer Temperatur von bis zu 20°C auf und wird dann Übertage in einem Wärmetauscher wieder abgekühlt.

Abb. 3 Prinzip der Erdwärmeheizung

Die abgegebene Wärme wird in eine Kühlflüssigkeit abgegeben, die mit einem Kompressor auf rd. 60°C erhöht wird und diese Wärme ihrerseits wird in einem zweiten Wärmetauscher an das Wasser der Heizung abgegeben. Die Vorlauftemperatur des Heizungswassers ist dann etwa 50 bis 55°C warm. Damit wird das Haus geheizt. Das im ersten Wärmetauscher auf etwa 8°C abgekühlte Kühlmittel wird wieder zurück in die Erdsonden gepumpt um sich Untertage wieder auf bis zu 20°C zu erwärmen. Für das Heizen von Räumen mit Wärmepumpen gilt grundsätz­lich: je niedriger die Vorlauftemperatur der Wärme-Nutzungsanlage, desto höher ist die Leis­tungszahl der Wärmepumpe und umso niedriger sind die Betriebskosten. Um dies zu erreichen sind großflächige Wärme-Abgabesysteme (Radiatoren, Fußbodenheizungen etc.) zu bevorzu­gen.
In meinem Fall habe ich die alten Heizkörper (Radiatoren) behalten. Im Betrieb hat es sich ge­zeigt, dass in einigen Räumen die alten Heizkörper nicht ausreichen, um diese dauerhaft auf 20°C zu erwärmen.

Die jährliche Ersparnis der Energiemenge bei Erdwärme
gegenüber der Ölheizung beträgt 21.250 kWh (~70%).

Die reine Kostenersparnis pro Jahr beträgt 1.167 Euro (~50%).

Fazit

Die einmalige Investition einer Ölheizung beträgt nur rund ein Drittel gegenüber einer Erdwärmeheizung.
Die Betriebskosten der Anlagen hängen stark ab von:

1. dem Ölpreis bei der Ölheizung
2. dem Strompreis bei der Erdwärmeheizung

Welche der Heizungsform bevorzugt wird hängt von der persönlichen Einstellung und Einschät­zung der Energiepreisentwicklung des jeweiligen Bauherrn ab. So sind die Strompreise im letzten Jahr um rund 25%, der Heizölpreis um rund 60% gestiegen. Des weiteren ist zu berück­sichtigen, dass Erdwärmeanlagen zur Zeit über die KfW bezuschusst werden. Auch kann über eine mögliche Energieerzeugung mit Photovoltaik- Elementen nachgedacht werden. Nicht zu­letzt ist die jeweilige Bausituation - handelt es sich um einen Neu- oder Altbau- zu berücksich­tigen.