Geothermie

Wie die Wärme aus der Tiefe kommt

Öl, Gas und Kohle sind allseits bekannte Bodenschätze, die wir zum Heizen oder zur Stromerzeugung nutzen können. In unserem Boden gibt es aber noch eine andere Energiequelle, die dort in scheinbar unerschöpflichen Mengen vorhanden ist: Erdwärme, auch als Geothermie bekannt.

Doch die Wärme kommt nicht nur aus tiefen Erdlagen, auch die Sonne und Regenwasser erwärmen den Boden, wie Verena Gorris vom Bundesverband Wärmepumpe (BWP, Berlin) erläutert.

Eine erdgebundene Wärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank. Das Gerät entzieht seinem Inneren die Wärme und gibt sie dann nach außen ab - deshalb ist die Rückseite eines Kühlschranks auch immer so heiß.

Bei der Geothermie wird die Wärme dem Erdreich entzogen und dann in den Innenraum des Hauses geleitet. Dazu wird eine Flüssigkeit in die Tiefe gepumpt, die dann erwärmt wieder nach oben steigt. Dem BWP zufolge sind in Deutschland inzwischen schon rund 200 000 erdgebundene Wärmepumpen installiert. "Davon stehen die meisten in Privathaushalten", sagt Erich Mands vom Bundesverband Geothermie (Berlin).

Aber ob sich im Eigenheim die Investition in eine erdgebundene Wärmepumpe lohnt, hängt von vielen Faktoren ab. Wichtig sei zum Beispiel, dass der Grund, auf dem das Haus steht, Wärme gut leitet, sagt Mands. "Gut sind Granit, schlecht trockene Sande."

Nur für sanierte Wohnhäuser

Auch der Zustand des Hauses spielt eine entscheidende Rolle. "Auf keinen Fall lohnt es, eine Wärmepumpe in unsanierten Gebäuden einzusetzen", sagt Michael Kurzmann vom Projekt Energieberatung der Verbraucherzentrale Bundesverband: "Sinn macht es eigentlich nur in gedämmten Gebäuden mit Flächenheizung."

Denn die mit niedrigen Temperaturen arbeitenden Wärmepumpen passen nur zu ebenso niedrig ausgelegten Heizsystemen. Ideal sind Flächensysteme wie die Fußbodenheizung. Muss eine Wärmepumpe dagegen ein Haus mit älteren Plattenheizkörpern bedienen, die nur mit viel höheren Heiztemperaturen richtig funktionieren, und brauchen diese Heizkörper zudem in einem unsanierten Haus viel Energiezufuhr im kalten Winter, dann muss die Wärmepumpe derart viel Energie in die Erdwärme-Verdichtung stecken, dass die Stromkosten horrend werden.

Experten können mit Rechenprogrammen herausfinden, ob sich die Investition lohnt. Bei dieser Frage kommt es vor allem auf die sogenannte Jahresarbeitszahl an. Diese Größe steht für das Verhältnis zwischen der Energie, die in die Wärmepumpe gesteckt wird - also dem benötigten Strom - und der Heizenergie, die aus der Umwelt gewonnen wird.

Wer mit Erdwärme sein Haus heizen will, hat verschiedene Verfahren zur Wahl. Zum Beispiel wird über bis zu 20 Meter tiefe Brunnen Grundwasser nach oben gepumpt, um ihm Wärme zu entziehen. Eine andere Methode arbeitet mit Erdwärmekollektoren, die im Boden waagerecht und schlangenförmig verlegt werden. Das Loch, das dafür gegraben werden muss, ist dann nur einen bis anderthalb Meter tief, erläutert Mands.

Aber dafür wird für diese Bauart viel Platz gebraucht: Die Fläche müsse doppelt so groß sein wie das Haus, das beheizt werden soll. Sie dürfe auch nicht zugebaut werden, denn der Boden muss die nötige Wärme aus dem Regenwasser und aus der Sonne aufnehmen können.

Eine Erdsonde, der häufigste Anlagentyp in Mittel- und Nordeuropa, nimmt hingegen nur wenig Raum ein. "Das Rohr hat in etwa den Durchschnitt einer CD", beschreibt BWP-Sprecherin Gorris. Für ein Einfamilienhaus brauche man in der Regel ein bis zwei Sonden - und im Garten genug Platz für den Bohrer, der die normalerweise 50 bis 160 Meter tiefen Schächte gräbt. Bei 100 Metern ist der Untergrund etwa elf bis zwölf Grad warm, was ausreicht, um im Winter Gebäude über eine Wärmepumpe zu heizen.

160 Meter tief ins Erdreich

Die Sonden bestehen aus doppelten U-Rohren, die senkrecht in die Tiefe ragen und mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt sind. Sie nimmt die Wärme aus dem Erdreich auf, und eine Wärmepumpe holt die erwärmte Flüssigkeit nach oben in einen Wärmetauscher. Der wiederum gibt die Wärme an das Heizsystem ab, während die abgekühlte Trägerflüssigkeit wieder in die Erde geleitet wird.

Je tiefer gebohrt wird, desto heißer wird es. Nach Angaben des Bundesverbandes Erneuerbare Energien nimmt in Mitteleuropa die Temperatur um etwa drei Grad Celsius pro 100 Meter zu. "Mit der Sonde bekomme ich natürlich mehr Wärme", sagt Thermie-Experte Mands. Aber durch die tiefe Bohrung sei dieses System auch teuer als die Kollektoren-Variante. Und: Man muss bei den Behörden recherchieren, ob auf dem eigenen Grundstück das Bohren überhaupt erlaubt wird.