Erdwärme

Hinter dem Begriff Erdwärme verbirgt sich die im oberen Teil der Erdkruste gespeicherte und für uns nutzbare Wärme. Der Fachbegriff lautet Geothermie.

Diese Wärme kann dem Erdreich für verschiedene Zwecke in unbegrenzter Menge entzogen werden. Einem Akkumulator gleich, laden sich diese Erdschichten hauptsächlich durch Sonneneinstrahlung, Niederschlagswasser sowie durch radioaktive Zerfallsprozesse im Erdmantel wieder auf. Somit zählt die Erdwärme zu den regenerativen Energien.

Warum ...

Im Laufe des 21. Jahrhunderts werden die natürlichen Ressourcen wie z.B. Erdöl, Erdgas und Steinkohle immer knapper. Zudem wird der Aufwand bei deren Gewinnung weiter zunehmen, in Folge dessen ist mit einem Anstieg der Kosten für den Endverbraucher zu rechnen. Somit wird es zu einer deutlichen Verschiebung auf dem Energiemarkt kommen: Weg von den fossilen Energien, hin zu den erneuerbaren Energien.

Dieser aus ökologischer Sicht positive Trend, der zudem für den Endverbraucher auch ökonomische Vorteile bietet, wird sich weiter fortsetzen. Hier bietet sich eine Energiequelle an, die nicht von Tageszeiten, Windbewegungen oder Sonnenschein abhängig ist – die Geothermie. Einer der wesentlichen Vorteile gegenüber anderen regenerativen Energien, ist die kontinuierliche Verfügbarkeit der Nutzwärme – 24 Stunden am Tag – 365 Tage im Jahr! … und das nach menschlichem Ermessen unbegrenzt!

In einem geschlossenen System wird eine Flüssigkeit in die Erde gepumpt. Im Innern der Erdsonde erwärmt sich die Flüssigkeit kontinuierlich bis zur Rückkehr an die Oberfläche. Ein Wärmetauscher (umgekehrtes Kühlschrankprinzip) überträgt die gewonnene Energie an einen weiteren Kreislauf, der warmes Brauch- und Heizwasser zur Verfügung stellt. Zudem besteht die Möglichkeit, die Anlage während der Sommermonate als preiswerte und Ressourcen schonende Klimaanlage zu nutzen. Hierbei werden die vorhandenen Heizflächen zu Kühlflächen umfunktioniert.

Prädestiniert sind vor allem Neubauten mit Fußbodenheizung und moderner Wärmedämmung, aber auch bei bestehenden Gebäuden mit herkömmlichen Radiatoren lässt sich diese Technologie vorteilhaft einsetzen.

Vom Einfamilienhaus bis hin zu mittelgroßen Gebäuden mit gewerblicher Nutzung stehen entsprechende Komplettsysteme zur Verfügung. Prominentestes Beispiel: Das Reichstagsgebäude in Berlin.

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Der Bundesverband Wärmepumpe e.V. (bwp) erläutert Erdwärme sehr anschaulich in einem informativen Video:

Die Vorteile

Wirtschaftlich­keit

  • Einsatz kostenloser Umweltenergie
  • exakt auf den Wärmebedarf des Gebäudes ausgelegt
  • kein Kamin erforderlich (Neubau)
  • kein Brennstofflagerraum (Raumgewinn)
  • keine Anschlusskosten für Gasleitung
  • keine Frischluftöffnung für Verbrennungsluft nötig
  • schneller, einfacher Einbau und nahezu wartungsfreier Betrieb
  • Unabhängigkeit von steigenden Öl- und Gaspreisen
  • niedrigste Betriebskosten –> schnelle Amortisation

Komfort / Lebensqualität

  • flüsterleise und gefahrlos im Betrieb
  • zuverlässig bewährte Technik, nahezu wartungsfrei
  • einfache Bedienung – optimal zu regeln
  • Kühlung im Sommer möglich
  • keine unangenehmen Gerüche im Haus
  • einfach nachrüstbar – auch in Kombination mit einem zweiten
    Wärmeerzeuger
  • hohe Betriebssicherheit
  • Heizung, Lüftung, Kühlung und Warmwasserbereitung in einem Gerät möglich

Umwelt

  • Heizen mit gespeicherter Sonnenwärme rund um die Uhr, unabhängig von den Jahreszeiten
  • Heizen ohne Flamme
  • kein Schadstoffausstoß
  • großes CO₂-Einsparpotenzial
  • gekoppelt mit regenerativ erzeugtem Strom – „Null-Emissionen-Heizung“
  • saubere Heizung
  • keine Explosionsgefahr

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Gerne geben wir Ihnen eine umfassende Darstellung aller technischen Möglichkeiten und eine vollständige Übersicht unseres Dienstleistungsspektrums. Geben Sie uns die Gelegenheit, uns ein Bild der Situation bei Ihnen vor Ort zu machen – für Sie selbstverständlich unverbindlich und kostenlos!

0 23 02 / 96 48 32
info@erdwaerme21.de

Förderung

Alle zur Verfügung gestellten wärmepumpenspezifischen Förderungen und Zuschüsse

Unabhängig davon, ob es sich bei Ihrem anstehenden Projekt um einen Neubau, eine Modernisierung oder eine Sanierung handelt, die Prüfung der Möglichkeiten für Förderungen und Zuschüsse sollte auf jeden Fall stattfinden – und zwar frühzeitig. Bei manchen Programmen ist die Antragstellung vor Ergreifung konkreter Maßnahmen erforderlich. Und teilweise lassen sich die verschiedenen Programme miteinander kombinieren.

… vom Bund:

Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. stellt im Internet einen übersichtlich gestalteten und kostenlosen „Förderrechner“ zur Verfügung. Damit lassen sich innerhalb weniger Minuten alle vom Bund zur Verfügung gestellten wärmepumpenspezifischen Förderungen abfragen.

Zum Förderrechner »

… von den Bundesländern, Gemeinden und Energieversorgern:

Auch hier stellt der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. im
Internet ein nützliches und ebenfalls kostenloses Tool zur
Verfügung: Den „Fördernavigator“. Damit lassen sich innerhalb
weniger Minuten alle von den Bundesländern, Gemeinden und
Energieversorgern zur Verfügung gestellten
wärmepumpenspezifischen Förderungen und Zuschüsse
abfragen.

Zum Fördernavigator »

Technik

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Naturwärme zum Heizen und Kühlen zu nutzen. Und jede hat ihre Berechtigung. Jedoch zeigt der Vergleich, dass ein Sole/Wasser-System in Verbindung mit Erdsonden besonders effizient ist.

Erstellung einer Erdwärmeanlage in Kombination mit einer Wärmepumpe

1. Anreise

Das Gespann zur Anreise besteht aus einem LKW mit Ladekran und einem Tieflader-Anhänger. Auf dem LKW befinden sich die Verpresspumpe, die Spülwannen, das Bohrgestänge, das Schutzrohr und das Verpressmaterial, verpackt in Säcken auf Europaletten. Das Bohrgerät, fixiert mit starken Zurrketten, wird auf dem Anhänger transportiert. Für den Transport von weiteren Ausrüstungsgegenständen, wie Werkzeug, Messgeräte, Kleinmaterial usw. Und um während der Bauphase möglichst flexibel zu sein, kommt zudem noch ein Kleintransporter zum Einsatz.

2. Abladen

Mit dem Ladekran wird die benötigte Ausrüstung vom LKW abgeladen. Zum Abladen des Bohrgerätes werden die Rampen des Tieflader-Anhängers heruntergeklappt. Das Bohrgerät kann dann, seitens des Bohrgeräteführers mittels Fernbedienung gesteuert, auf dem Gummiraupenfahrwerk frei verfahren werden, auch in sehr unebenem und unbefestigten Gelände. Beim Einsatz eines kleinen Bohrgerätes, das ca. 2,5 t wiegt, wird eine Durchfahrtsbreite von ca. 0,9 m benötigt. Ein großes, ca. 8,5 t schweres Bohrgerät, benötigt eine Durchfahrtsbreite von ca. 1,9 m. Das Gespann aus LKW und Tieflader-Anhänger kann anschließend an einem Ort in der Nähe abgestellt werden, an dem weder die Anwohner, noch der fließende Verkehr gestört werden.

3. Baustelle

Beim sogenannten Spülbohrverfahren wird ein geschlossener Wasserkreislauf benötigt. Über ein Schlauchsystem wird Wasser aus einem zuvor gefüllten Baucontainer angesaugt und mittels einer Pumpe am Bohrgerät, durch das Bohrgestänge hindurch, in die Erde gepumpt. Von dort steigt es im Ringraum des Bohrlochs, also zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand, wieder auf und wird zurück in den Baucontainer geleitet.
Während der Bohrgeräteführer das Bohrgerät bedient, ist der Bohrhelfer für das Anreichen der Bohrstangen und für die Probennahme zuständig. Die Bohrstangen sind jeweils 2 m lang und sie werden über ein Gewinde miteinander verschraubt. Für die Dauer eines Gestängewechsels wird die Pumpe abgeschaltet.
Auf den ersten Metern, auf denen die Bohrlochwand nicht stabil ist und es zum Nachfallen von Erdreich in das Bohrloch kommen könnte, wird mit einem Schutzrohr gearbeitet. Ein weiterer Grund für die Verwendung des Schutzrohres ist: Es verhindert die Entstehung von Hohlräumen durch Ausspülung.

4. Erdreich

Bis zu einer Bohrtiefe von 400 m spricht man von „oberflächennaher Geothermie“. Oft werden Bohrungen nur bis zu einer Tiefe von 100 m ausgeführt, da hierfür lediglich eine wasserrechtliche Genehmigung bei der Unteren Wasserbehörde eingeholt werden muss. Ab 100 m Tiefe muss zudem auch ein bergrechtlicher Antrag beim Bergamt gestellt werden. Es gibt aber noch weitere Faktoren, die hier relevant sein können: Die Geologie, die Größe der zur Verfügung stehenden Fläche, die vorgesehene Bohrausrüstung usw.
Der Temperarturverlauf im Erdreich zeigt über die Jahreszeiten gesehen bis zu einer Tiefe von ca. 15 m noch deutliche Schwankungen. Ab diesem Punkt, der etwa bei 10 °C liegt, steigt die Temperatur mit zunehmender Tiefe um ca. 3 °C pro 100 m.
Während der Herstellung der Bohrungen werden alle 2 m Tiefe Proben des abgebohrten Materials genommen. Diese Bohrproben werden zur Erstellung des Bohrprofils in Form eines Schichtenverzeichnisses benötigt. Es ist nach Norm fester Bestandteil der Dokumentation. Zudem nutzt der Geologische Dienst NRW diese Informationen zur Anfertigung von dreidimensionalem Kartenmaterial. Bei künftigen Bohrprojekten in der Nähe dieses Standortes können hierdurch Rückschlüsse auf die zu erwartende Geologie gezogen werden.

5. Bohren

Beim Bohren wird die Bohrkrone rechtsdrehend ins Erdreich vorgetrieben. Das Wasser, das durch das Gestänge von oben nach unten strömt und an Öffnungen in der Bohrkrone austritt, schmiert und kühlt die Bohrkrone. Vor allem aber treibt es das abgebohrte Material, das sogenannte Bohrklein, zwischen Gestänge und Bohrlochwand bzw. zwischen Gestänge und Schutzrohr an die Oberfläche.
Das Schutzrohr, das an der Unterseite ebenfalls mit Schneidplättchen bestückt ist, arbeitet sich linksdrehend nach unten. Diese entgegengesetzten Drehrichtungen sind möglich, da das Bohrgerät mit einem Doppeldrehkopf ausgestattet ist. Hierdurch lassen sich zudem auch die vertikale Position von Bohrkrone und Schutzrohr relativ zueinander verstellen. Dies kann bei bestimmten geologischen Gegebenheiten vorteilhaft sein.
Häufig wird mit einer Bohrkrone gearbeitet, deren Außendurchmesser 152 mm beträgt. Das Schutzrohr hat einen Außendurchmesser von 178 mm. Nachdem die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist, wird das Bohrgestänge ausgebaut und wieder in 2 m-Stücke auseinandergeschraubt.

6. Erdwärmesonde

Um den Bohrlochquerschnitt optimal ausnutzen zu können, werden in der Regel Doppel-U-Sonden verwendet. Eine Doppel-U-Sonde besteht aus zwei Vor- und zwei Rückläufen, die am unteren Ende – wie der Name schon sagt – U-förmig umgelenkt werden. Dieser untere Teil wird Sondenfuß genannt.
Das Material, das hierfür verwendet wird, ist ein Polyurethan, abgekürzt: PE. Es hat sich seit vielen Jahrzehnten im Wasserleitungsbau durch sehr gute Verarbeitungseigenschaften und durch Langlebigkeit bewährt. Bei Erdwärmesonden wird üblicherweise ein Leitungsdurchmesser von 32 mm eingesetzt. Obwohl das Material recht sperrig ist, ist das Biegen in großen Radien völlig problemlos möglich; nur geknickt werden darf es nicht.
Die Anlieferung erfolgt im aufgerollten Zustand. Von einer hängenden Haspel wird die Sonde abgerollt und vorsichtig in das Bohrloch herabgelassen. Um den Einbau zu erleichtern, wird häufig ein Gewicht am Sondenfuß angebracht und die Sonde selbst wird mit Wasser gefüllt. Auf diese Weise wird dem Auftrieb entgegengewirkt, der durch das im Bohrloch befindliche Wasser entsteht.
Obwohl die Sonde bereits nach der Herstellung im Werk auf Dichtigkeit geprüft wurde, erfolgt nach dem Herablassen in das Bohrloch eine weitere Prüfung.

7. Verfüllen

Laut Vorschrift muss der ursprüngliche Zustand des Untergrunds wieder hergestellt werden. Somit wird das Bohrloch nach dem Einbau der Sonde mittels einer Verpresspumpe über eine weitere Leitung mit einer Zement-Bentonit-Suspension von unten nach oben aufgefüllt. Diese Suspension dichtet das Erdreich ab, verhindert dadurch die Verbindung verschiedener Grundwasserhorizonte, schützt die Sonde und überträgt im Heizbetrieb die Wärme der Umgebung auf die Sonde. Beim Kühlbetrieb wird die Wärme aus der Sonde an die Umgebung abgegeben.
Anschließend wird das Schutzrohr nicht mehr benötigt und es kann ausgebaut und wieder in 2 m-Stücke auseinandergeschraubt werden.

8. Anbindung/Verteiler

Die Vor- und Rückläufe der Sonde bzw. mehrerer Sonden werden zusammengeführt und in Gräben im Sandbett bis zum Gebäude verlegt.
Bei einer Erdwärmeanlage mit mehr als zwei Sonden sollte ein Verteilerschacht eingesetzt werden. In dessen Inneren werden alle Leitungen angeschlossen und über Stellelemente lässt sich später der Durchfluss jeder einzelnen Sonde einregulieren. Der Schachtdeckel kann in den Ausführungen begeh- oder befahrbar ausgewählt werden. Da ein späterer Zugang zum Verteiler nicht mehr notwendig ist, kann er unter der Geländeoberkante liegen und mit z.B. Erdreich bedeckt werden.
Falls sich nicht schon bereits Leerrohre in der Hauswand befinden (Neubau), werden mit einem Kernbohrgerät Bohrungen erstellt. Nach der Durchführung der Leitungen von Vor- und Rücklauf erfolgt die Abdichtung mittels spezieller Dichtelemente.
Es folgen das Befüllen der Sondenanlage mit einem Wasser/Glykol-Gemisch und eine letzte Dichtigkeitsprüfung inkl. Protokollierung. Die Gräben werden wieder aufgefüllt, das Erdreich wird verdichtet und, falls gewünscht, wird auch die Bepflanzung wieder hergestellt bzw. Rasen gesät. Abschließend wird die Baustelle gereinigt.

9. Wärmepumpe

Im Innenbereich werden die Wärmepumpe und der/die Pufferspeicher aufgestellt. Es erfolgt der Anschluss an den Vor- und Rücklauf der Sondenanlage, an den Vor- und Rücklauf des Pufferspeichers (ggf. 2 Stück, je einen für Heizwasser und für Warmwasser) und an die Stromversorgung, in der Regel mit separatem Stromzähler. In Verbindung mit einem Wärmemengenzähler lassen sich im späteren Betrieb das Verhältnis zwischen kostenlos gewonnener Wärme aus der Erde und dem hinzugefügten, zu bezahlenden Strom die Leistungszahl und die Jahresarbeitszahl ermitteln. Letztere ist eine wichtige Kenngröße, wenn es z.B. um die Bewilligung von Förderungen und/oder Zuschüssen geht.

10. Fossile Energien - nein, danke!

Die Entscheidung für ein Erdwärmesystem zum Heizen, Kühlen und/oder Warmwassererzeugen bedeutet u.a.: Es ist kein Gasanschluss erforderlich, es wird kein Öltank benötigt, es besteht keine Abhängigkeit von den immer knapper und teurer werdenden fossilen Energieträgern, ein Schornstein und der Schornsteinfeger werden überflüssig, das System ist nahezu wartungsfrei, die Betriebskosten sind äußerst niedrig und der CO2-Ausstoß lässt sich vor Ort auf Null reduzieren.
Eine Erdwärmeanlage benötigt im Betrieb elektrischen Strom. Für die Erzeugung von Strom gibt es heute viele Möglichkeiten. Einige davon sind nach menschlichem Ermessen unerschöpflich und aus ökologischer und ökonomischer Sicht sehr interessant (Wind, Wasser, Gezeiten, Geothermie, Solar usw.). Wer heute – in der Regel aus rein wirtschaftlichen Beweggründen – eine Photovoltaikanlage installiert, um für den erzeugten Strom eine Einspeisevergütung in Anspruch zu nehmen, könnte spätestens nach Auslaufen dieser Förderung durchaus den selbst produzierten Strom für den Betrieb einer Wärmepumpe nutzen.
Zudem findet auf dem Strommarkt ein starker Wettbewerb statt, der dafür sorgt, dass es nicht zur Abhängigkeit von einem Lieferanten kommt und dass die Preise nicht besonders starken Schwankungen unterliegen. Darüber hinaus haben viele Anbieter einen vergünstigten Wärmepumpen-Stromtarif im Angebot.

Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Der umgekehrte Kühlschrank

Der geschlossene Kreislauf „Verdampfen – Verdichten – Verflüssigen – Entspannen“ enthält ein flüssiges, umweltfreundliches, da FCKW-freies, biologisch abbaubares und unbrennbares Kältemittel.

Die Vorgänge im Überblick (Heizbetrieb):

  • Über den Solekreislauf wird die Wärmeenergie aus dem Erdreich gefördert.
  • Mittels eines Verdampfers (Wärmetauscher) wird die Umweltwärme auf ein FCKW-freies Arbeitsmedium (Kältemittel) übertragen.
  • Das Arbeitsmedium wird mittels eines Kompressors (Verdichter) auf einen höheren Druck gebracht.
  • In einem Verflüssiger (Wärmetauscher) wir die Wärme auf das Heizungswasser übertragen.
  • Der Heizungskreislauf (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung, Radiatoren) wird durch das Heizungswasser erwärmt und gibt die Wärme an den Raum ab.
  • Im Entspannungsventil wird das Arbeitsmedium entspannt und es kühlt sich dadurch ab.