Seit wie vielen Jahren gibt es in Deutschland die Technik der Erdwärmenutzung mit Hilfe von Erdwärmekörben? Welche Erfahrungswerte gibt es?
1945 begann in den Vereinigten Staaten die Entwicklung der erdgekoppelten Wärmepumpe. Erste Anlagen in Deutschland sind aus dem Jahre 1980 dokumentiert. Um die Wärmequelle Erde zu erschließen, wurde ausreichend langes, biegsames Rohr in 2 m Tiefe schlaufenförmig verlegt oder alternativ bis zu 50 m in die Tiefe gebohrt, um in die entstandenen Löcher PE-Rohre einzubringen.
Aufgrund der steigenden Öl- und Gaspreise fand eine stetige Weiterentwicklung dieser Technik statt, die auch zur Entwicklung und Patentierung der Betatherm Erdwärmekörbe führte. Nach einem dreijährigen Testbetrieb wurden die ersten Erdwärmekorbanlagen 2005 eingebaut. 2006 wurden bereits 140 Anlagen mit rund 1.400 Erdwärmekörben realisiert.
Wie hoch ist die Lebensdauer der Betatherm Erdwärmekörbe? Wie lange läuft eine Wärmepumpe, bis diese ersetzt werden muss?
Die Betatherm Erdwärmekörbe werden aus PE-Rohr (PE = Polyethylen) gefertigt. Dieser thermoplastische Kunststoff zeichnet sich besonders aus durch hohe Zähigkeit und Reißdehnung, Temperaturbeständigkeit und Resistenz gegen fast alle polaren Lösungsmittel. PE-Rohr findet in der Gas- und Trinkwasserversorgung Anwendung.
Wärmepumpen arbeiten vollautomatisch und sind so wartungsarm wie ein Kühlschrank. Es gibt Wärmepumpen, die seit 30 Jahren in Betrieb sind.
Welche Voraussetzungen sind erforderlich für den Einbau der Betatherm Erdwärmekörbe?
Wasserspeichernde, steinfreie Böden sind besonders geeignet für den Einbau der Erdwärmekörbe. Bei zu großen Steinen im Erdreich werden die Körbe mit einem Austauschmaterial verfüllt. Pro Erdwärmekorb benötigen Sie eine Fläche von ca. 15 m². Gerade in Mainnähe wird im Boden oftmals schon nach wenigen Metern Grundwasser angetroffen, welches ganzjährig ein relativ konstantes Temperaturniveau aufweist. Dieser Idealfall macht die Erdwärmekorbanlage besonders effizient.
Worin liegen die Vorteile des Betatherm Erdwärmekorbes gegenüber Flächenkollektoren, Tiefenbohrungen oder der Wärmegewinnung mittels Luftwärmepumpen?
Der Platzbedarf bei Flächenkollektoren ist sehr groß gegenüber den Erdwärmekörben. Gerade im Winter nutzt der Erdwärmekorb die vorhandene Erdwärme in tieferen Schichten des Bodens, während der Flächenkollektor relativ nah an der kalten Oberfläche liegt.
Gegenüber Tiefenbohrungen kann man 20 % Kosten sparen. Die Erdwärmekörbe haben eine schnelle Verfügbarkeit und eine kurze Einbauzeit. Es ist kein aufwendiges Genehmigungsverfahren erforderlich. Erdwärmekörbe sind nur anzeigenpflichtig. Beim Einbau der Körbe werden keine Wasserführenden Schichten angebohrt, da diese oberflächennah eingegraben werden.
Selbst im Wasserschutzgebiet ist der Einsatz von Erdwärmekörben möglich. Die Risiken bei Tiefenbohrungen trägt der Bauherr. Oftmals muss größer gebohrt werden oder Steinschichten erschweren den Bohrvorgang, was die Bohrkosten schnell in die Höhe treiben kann. Für die Gruben, in die die Erdwärmekörbe eingebracht werden, ist lediglich ein Bagger notwendig.
Eine Luftwärmepumpe ist in der Regel immer günstiger, da die Außenluft als Wärmequelle dient und deshalb das Erdreich nicht erschlossen werden muss. Der Wirkungsgrad einer Luftwärmepumpe ist gegenüber der Erdwärme jedoch geringer. Vor allem bei niedrigen Außentemperaturen im Winter, wenn die meiste Heizenergie benötigt wird. Auf die Vorzüge des natürlichen Kühlens an heißen Tagen muss bei einer Luftwärmepumpe ebenfalls verzichtet werden.
Warum ist bei Betatherm Erdwärmekörben die „Vereisungsgefahr“ sehr gering?
Prinzipiell kühlt das Wärmeträgermedium bei jedem Durchlauf der Wärmepumpe etwas ab. Stück für Stück kann das zu einer Vereisung des Systems führen. Je größer aber die Oberfläche des Erdwärmesystems ist, desto länger dauert der Auskühlungsprozess. Im Vergleich zu Erdsonden oder Flächenkollektoren hat das System mit Betatherm Erdwärmkörben eine bis zu 100 % größere Oberfläche – ein Großkorb besteht aus rund 300 m Rohr, was einer Oberfläche von 30 m² entspricht. Analog zirkuliert auch die doppelte Menge an Wärmeträgermedium. Um also diese Oberfläche nachhaltig zu vereisen, ist eine Überlastung um mehr als 50 %, d.h. um mehr als 1.000 Betriebsstunden im Jahr, notwendig.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Das oberflächennahe Erdreich hat ganzjährig eine Temperatur zwischen 4 °C und 15 °C. Die in den Erdwärmekörben zirkulierende Flüssigkeit (Wärmeträgermedium) nimmt diese Umgebungswärme auf und führt sie zu einer Wärmepumpe. Dort befindet sich ein Kältemittel, welches bereits bei sehr niedrigen Temperaturen gasförmig wird.
Die aus dem Boden kommende Umgebungswärme bringt also das Kältemittel zum Verdampfen. Dieses gelangt dann in gasförmigem Zustand in einen mit Strom betriebenen Kompressor, der das Volumen des Gases verringert. Hierbei steigen Druck und somit auch die Temperatur an, die an das Heizsystem abgegeben wird. Nach Abgabe der Wärme an das Heizsystem und anschließendem Zurücknehmen des Drucks, wird das Kältemittel wieder kalt und flüssig. Dieses kann nun erneut Wärme aufnehmen. Der Kreislauf beginnt somit von vorne.
Auf diese einfache, aber intelligente Weise holen Sie Ihren gesamten Wärmebedarf für Heizung und Brauchwasser aus dem Erdreich. Mit einem Energieaufwand von gerade einmal 25 % in Form von Strom für die Wärmepumpe gewinnen Sie 100 % Wärmeenergie.