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Ratgeber "Erdwärmepumpe": Technik, Verbrauch und Kosten

Was versteht man unter einer Erdwärmepumpe? Welche Vor- und Nachteile gibt es? Wieviel kostet eine Erdwärmepumpe? Wieviel kostet das Heizen mit Erdwärme?

  • Eine Erdwärmepumpe, fachmännisch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt, erzeugt 1 kWh Heizwärme aus rund 3 Teilen umweltfreundlicher Erdwärme und nur 1 Teil Heizstrom.
  • Die Erdwärmepumpe ist in der Anschaffung vergleichsweise teuer, da sich die Kosten des Erdwärmetauschers proportional zur Leistung der Erdwärmepumpe entwickeln.
  • Die Heizkosten einer Erdwärmepumpe sind hingegen sehr günstig und aufgrund des hohen Erdwärmeanteils auch langfristig sehr stabil.
  • In Kombination mit einer eigenen Photovoltaikanlage, lässt sich ein Haus sogar nahezu autark mit einer Erdwärmepumpe beheizen.

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Was ist eine "Erdwärmepumpe"?

Begriffsabgrenzung

Der Begriff "Erdwärmepumpe" ist eine umgangssprachliche Bezeichnung für eine Sole/Wasser-Wärmepumpe (teilweise auch Wasser/Wasser-Wärmepumpe). Während die Bezeichnung Sole-Wasser-Wärmepumpe jedoch auf die zum Einsatz kommende Wärmeüberträgerflüssigkeit bzw. den Übergang der Wärme von einem auf ein anderes Wärmeträgermedium hinweist - nämlich von der Sole, einem Glykol-Wassergemisch, über einen Wärmetauscher auf das Wasser im Heizungs- und Warmwasser-Kreislauf - bezieht sich der Begriff Erdwärmepumpe eher auf die Wärmequelle "Erdwärme".

Im Allgemeinen versteht man dabei die Erdwärmepumpe als eine Installation, die im Gegensatz zur Luftwärmepumpe die oberflächennahen Erdwärme-Quellen aus den Bodenschichten bis in der Regel 100 Metern Tiefe zur Erzeugung von Heizwärme nutzt und weniger den zur Erdoberfläche gerichteten terrestrischen Wärmestrom aus dem Erdinneren. Hierzu wird die Erdwärme per strombetriebenem Wärmepumpen-Kompressor auf das für das Heizungs- als auch Brauchwarmwasser benötigte Temperaturniveau "hochgepumpt".

Hier sehen Sie links ein Schnittbild der Erdwärmepumpe BSW NEO und rechts eine Aufstellung mit Pufferspeicher
Die Erdwärmepumpe BSW NEO von Brötje passt sich durch einen vollmodulierenden Kompressor von 3,3 kW bis zu 11,3 kW jederzeit dem tatsächlichen Wärmebedarf an. Das erhöht die JAZ und spart Stromkosten. (Fotos: August Brötje GmbH, Rastede)

Funktionsweise

Zu den wichtigsten Systemkomponenten einer Erdwärmepumpe zählen daher der

  • Erdwärmetauscher (I.d.R. Erdwärmebohrungen oder/ und Flächenkollektoren), die
  • Sole/Wasser-Wärmepumpe und
  • hydraulische Komponenten (wie der Pufferspeicher).

Die Erdwärmepumpe arbeitet dabei nach einem 3-Kreislauf-System:

Erster Kreislauf: Die Sole zirkuliert als Wärmeübertragungssystem in der Erdwärmesonde bzw. in den Flächenkollektoren in einem geschlossenen Kreislauf. Dabei nimmt sie die im Erdreich gespeicherte Erd- bzw. Solarwärme auf und bringt sie zum Verdampfer in der Wärmepumpe.

Die Wärme wird dann innerhalb der Wärmepumpe auf den zweiten Kreislauf, den sogenannten Kältemittelkreislauf, über den Verdampfer, der hier als Wärmetauscher fungiert, übergeben. Dabei erwärmt sich das Kältemittel, und verändert aufgrund des niedrigen Siedepunktes seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig.

Jetzt wird das gasförmige Kältemittel von einem mit Strom oder Gas (siehe auch Gaswärmepumpe) betriebenen Verdichter noch komprimiert, sodass seine Temperatur auf die zur Erwärmung des Warmwassers- und des Heizungskreislaufs notwendigen Temperaturen steigen.

Schematische Darstellung des Kreislauf-Prinzips einer Erdwärmepumpe (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.)
Schematische Darstellung des Kreislauf-Prinzips einer Erdwärmepumpe (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.)

Den dritten Kreislauf (Heizkreislauf) bildet der Heizungskreislauf, in der das Heizwasser für die Heizung, und ggf. Systeme zur Warmwasserbereitung, zirkuliert. Das wird von dem erwärmten Kältemitteldampf über den "Verflüssiger" erwärmt. Bei der Wärmeübergabe kühlt das Kältemittel wieder ab und kondensiert. Das heißt, es ändert erneut seinen Aggregatzustand: von gasförmig zu flüssig.

Der infolge der Erwärmung noch bestehende hohe Druck wird durch das sogenannte Expansionsventil langsam wieder gesenkt. Das nun wieder flüssige Kältemittel strömt zum Verdampfer zurück. Dort kann es erneut Erdwärme aufnehmen und das Kreislaufsystem in der Erdwärmepumpe wird fortgesetzt.

Experten-Tipp: Mit einer Erdwärmepumpe können Sie nicht nur heizen, sondern im Sommer auch ihre Wohnräume klimatisieren bzw. kühlen. Dabei unterscheidet man das passive Kühlen - hier wird die Wärme aus den Wohnräumen in den Erdboden abgeführt - vom aktiven Kühlen, bei dem der Wärmepumpenprozess umgekehrt wird. Gekühlt wird dabei über die Flächenheizung. Heizkörper sind aufgrund des Taupunkts eher nicht geeignet.

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Was kostet eine Erdwärmepumpe?

Kosten für Bohrungen & Kollektoren

Die Erdwärmepumpe zählt bei der Anschaffung zu den teuersten Heizungssystemen. Dies liegt vor Allem an den Kosten für die Erdwärmebohrungen bzw. für das Einbringen der Erdwärmekollektoren. Denn diese Erdwärmetauscher müssen in einem bestimmten Verhältnis zur Heizleistung dimensioniert werden.

Als Faustregel gilt: Etwa 3/4 der Heizleistung sollten als Kälteentzugsleistung aus dem Boden bereitgestellt werden. Bei einer benötigten Heizleistung von 12 Kilowatt und einer durchschnittlichen Entzugsleistung von 50 Watt pro Sondenmeter bzw. 25 Watt pro m2 Flächenkollektor benötigt eine Erdwärmepumpe 9.000 Watt / 50 Watt/m = 180 Bohrmeter bzw. 9.000 Watt / 25 Watt/m2 = 360 m2 Flächenkollektor.

Pro Bohrmeter kann man mit Kosten von 50 bis 100 Euro rechnen. Bei sandigem Boden wie im norddeutschen Tiefland, bei dem eine Spülbohrung eingesetzt werden kann, kann man mit 50 Euro pro Meter kalkulieren, bei kiesigem oder steinigem Boden bzw. entsprechender Schichten im sogenannten Imlochhammer- Bohrverfahren muss mit 80 bis 100 Euro pro Bohrmeter gerechnet werden. Pro Quadratmeter Flächenkollektor können Sie bei einer Verlegetiefe von rund 1,20 Meter mit Kosten von rund 20 Euro/ m2 rechnen.

Je nachdem, ob es sich um Boden mit hoher (meist feuchter Boden) oder niedriger Entzugsleistung (meist trockener Boden) handelt, variieren dann die gesamten abzuteufenden Bohrmeter bzw. die Gesamtbohrkosten zur Herstellung der für die Heizleistung der Erdwärmepumpe entsprechenden Entzugsleistung des Erdwärmetauschers.

Generell gilt jedoch: Bei Heizleistungen ab 7,5 kW sind i.d.R. Flächenkollektoren günstiger als Erdwärmebohrungen. Diese sind jedoch häufig aufgrund der Grundstücksfläche nur eingeschränkt umsetzbar. Teilweise können daher auch Kombinationen aus Erdsonden und Flächenkollektoren angedacht werden.

Tabelle 1: Kosten für Erdwärme-Bohrungen und horizontale Erdwärmetauscher
Heizleistung 5 kW 10 kW 15 kW 20 kW
Kälteentzugsleistung 3,75 kW 7,5 kW 11,25 kW 15 kW
Erdsondenmeter (bei 50 W/m) 75 W/m 150 W/m 225 W/m 300 W/m
Flächenkollektor (bei 25 W/m2)* 300 W/m2 300 W/m2 450 W/m2 600 W/m2
Kosten Erdsondenbohrung 3.750 Euro 7.500 Euro 11.250 Euro 15.000 Euro
Kosten Flächenkollektor 6.000 Euro 6.000 Euro 9.000 Euro 12.000 Euro

* Flächenkollektoren sollten eine Mindestgröße von 300 m2 nicht unterschreiten, um auch in langen Wintern mit häufigen Frostperioden ausreichend Leistung für die Erdwärmepumpe bereitstellen zu können.

In beiden Fällen sollten auch die Kosten für die Solevor- und -rückläufe bedacht werden. Je weiter diese vom Haus entfernt sind, umso mehr Meter müssen verlegt werden und desto teurer wird der Anschluss an die Erdwärmepumpe. Zudem kann eventuell eine Wärmeisolierung der Zu- und Rückleitungen notwendig werden.

Und je nachdem wie viele Sonden bzw. Kollektorschleifen nötig sind, variiert die Größe des benötigten Verteilerbalkens, der alle wärmetauschenden Soleleitungen bündelt und in einem einzigen Vor- und einem einzigen Rücklauf ins Haus zur Erdwärmepumpe führt. Auch hier gilt, je größer der Verteilerbalken, desto teurer und desto aufwändiger ist die hydraulische Abstimmung der Durchflussmengen der jeweiligen Soleleitungen.

Hier sehen Sie einen Verteilerbalken zur hydraulischen Zusammenführung von zwei Erdsondenbohrungen mit jeweils 2 Vor- und 2 Rückläufen.
Verteilerbalken zur hydraulischen Zusammenführung von zwei Erdsondenbohrungen mit jeweils 2 Vor- und 2 Rückläufen. Von hier aus führen nur noch 2 Leitungen in das Haus zur Erdwärmepumpe. (Foto: energie-experten.org)

Kosten für Wärmepumpenheizung

Das Aggregat der Sole/Wasser-Wärmepumpe kostet für rund 5 kW etwa ab 6.000 Euro, für 10 kW etwa 7.000 bis 8.000 Euro und ist damit deutlich weniger mit der Heizleistung korreliert als es der Erdwärmetauscher der Erdwärmepumpe ist. Eine Erdwärmepumpe mit Sonderausstattung (z.B. mehrere Heizkreisanschlüsse, Smart Grid-fähig ("SG Ready"), aktive Kühlfunktion, modulierendem Betrieb, schall- und schwingungsgedämpft etc.) kostet entsprechend etwas mehr.

Tabelle 2: Beispiel-Preise für Sole/Wasser-Wärmepumpen (Stand: 2018)
Heizleistung (B0 / W35) Viessmann VITOCAL 200-G Buderus Logatherm WPS
5,6 kW / 5,8 kW 7.339 € 5.991 €
7,6 kW / 7,6 kW 7.958 € 6.045 €
9,7 kW / 10,4 kW 8.514 € 6.099 €
13 kW / 13,3 kW 9.317 € 6.971 €
17,2 kW / 17,0 kW 10.188 € 8.387 €

Hinzu kommt ein entsprechend des Heiz- und Warmwasserbedarfes dimensionierter Kombispeicher oder eine Kombination aus einem Puffer- und einem extra Warmwasserspeicher. Zum hydraulischen Anschluss werden zudem ein Sole-Anschlusspaket, ein Ausdehnungsgefäß und ein Umschaltventil und ein Heizkreis-Anschluss-Set nötig.

Montagekosten bei Neu- und Altbauten

Während die Wärmequellen- und vor Allem die Heiztechnik einer Erdwärmepumpe bei einer Installation im Neubau im Vergleich zu einer Montage im Altbau ähnlich sind, variieren vor Allem die Montagekosten, je nachdem, ob die Erdwärmepumpe in einem Neubau oder in einem Altbau installiert wird.

Die hohen Kostenunterschiede sind insbesondere darin begründet, dass im Neubau die Einbringung des Flächenkollektors bzw. die Bohrungen flexibler geplant und die Zuleitungen zum Hauswirtschaftsraum dadurch so kurz wie möglich gehalten werden können. Zudem lässt sich im Neubau die Installation einer Erdwärmepumpe mit anderen Gewerken verbinden. So kann beim Gießen der Bodenplatte ein Blindloch für die Sole-Leitungen gelassen werden, während dieses im Altbau erst aufwändig kerngebohrt werden muss etc.

Tabelle 3: Kostenschätzung von Erdwärmepumpen inkl. Montage im Neubau
Heizleistung Erdwärmetauscher Brutto-Preis
5,9 kW Erdsonde 20.954,67 €
5,9 kW Flächenkollektor mit Erdarbeiten 16.911,02 €
5,9 kW Flächenkollektor ohne Erdarbeiten 15.143,32 €
7,3 kW Erdsonde 24.605,57 €
7,3 kW Flächenkollektor mit Erdarbeiten 17.401,12 €
7,3 kW Flächenkollektor ohne Erdarbeiten 15.633,42 €
9,1 kW Erdsonde 25.870,10 €
9,1 kW Flächenkollektor mit Erdarbeiten 18.059,99 €
9,1 kW Flächenkollektor ohne Erdarbeiten 16.292,29 €
10,9 kW Erdsonde 28.230,64 €
10,9 kW Flächenkollektor mit Erdarbeiten 19.262,59 €
10,9 kW Flächenkollektor ohne Erdarbeiten 17.199,03 €

Überdies muss man sich bei der Montage einer Erdwärmepumpe im Altbau hingegen immer nach den baulichen Bedingungen im Heizungskeller bzw. Hauswirtschaftsraum richten. So sind hier i.d.R. immer mehr Meter Rohr zum Heizkreisanschluss einzuplanen und auch die Elektrik muss vielfach modernisiert werden, bevor ein zweiter Zähler für den Heizstrom und die Erdwärmepumpe selbst angeschlossen werden können. Letztlich müssen die Kosten für die Entsorgung der alten Heizung, Stilllegung von Gasanschlüssen oder Heizöltanks mit eingerechnet werden. All dies verteuert das Austauschen der Heizung mit einer Erdwärmepumpe in einer Bestandsimmobilie.

Tabelle 4: Kostenschätzung von Erdwärmepumpen inkl. Montage im Altbau
Heizleistung Erdwärmetauscher Brutto-Preis
5,3 kW Flächenkollektor 20.469,50 €
5,3kW Erdsonde 22.263,51 €
6,9 kW Erdsonde 23.032,94 €
6,9 kW Flächenkollektor 20.719,83 €
9,2 kW Erdsonde 26.717,05 €
9,2 kW Flächenkollektor 21.081,78 €
11,8 kW Erdsonde 28.739,36 €
11,8 kW Flächenkollektor 21.865,96 €
14,5 kW Erdsonde 33.142,75 €
14,5 kW Flächenkollektor 23.287,63 €
17,1 kW Erdsonde 35.964,14 €
17,1 kW Flächenkollektor 24.838,33 €
21,1 kW Erdsonde 41.597,47 €
21,1 kW Flächenkollektor 29.508,73 €

Stromverbrauch und Heizkosten berechnen

Um die Heizkosten bzw. Stromkosten einer Erdwärmepumpe berechnen zu können, müssen zu allererst der Stromverbrauch der Wärmepumpe berechnet werden. Hierzu kann man sich einer einfachen Faustformel bedienen.

Wer in einem Neubau eine Erdwärmepumpe einsetzen will, der teilt seine Heizlast durch die zu erwartende Jahresarbeitszahl von 4, wer eine Erdwärmepumpe in einem Altbau betreiben will, der teilt diese durch 3,5. Multipliziert mit den Heizstunden – hier können in der Regel etwa 2000 Stunden pro Jahr angesetzt werden – ergibt dann überschlägig ermittelt den jährlich zu erwartenden Stromverbrauch.

Beispielrechnung Erdwärmepumpe im Altbau:

12 kW / 4 x 2.000 h = 6.000 kWh

Tabelle 5: Schätzung des Stromverbrauchs und Heizkosten von Erdwärmepumpen*
Erdwärmepumpe mit Fußbodenheizung im Neubau mit Heizkörpern im Neubau mit Fußbodenheizung im Altbau mit Heizkörpern im Altbau
JAZ 4,2 3,8 4,0 3,6
Stromverbrauch (Heizleistung 5 kW) 2381 kWh 2632 kWh 2500 kWh 2778 kWh
Stromkosten 458 Euro 506 Euro 481 Euro 534 Euro
Stromverbrauch (Heizleistung 15 kW) 7143 kWh 7895 kWh 7500 kWh 8333 kWh
Stromkosten 1373 Euro 1517 Euro 1442 Euro 1602 Euro

* Stromkosten-Berechnung basiert auf einem Heizstrom-Tarif für Wärmepumpen mit einem Grundpreis von 9,05 € pro Monat, einem Arbeitspreis HT von 19,22 Cent pro kWh und einem Arbeitspreis NT von 19,22 Cent pro kWh brutto (Stand: Juli 2018)

Vergleich der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Heizungssysteme

Charakteristisch für eine Erdwärmepumpe ist, dass sie zunächst eine hohe Investition erfordert, um dann langfristig von niedrigen Heizkosten zu profitieren. Würde man nun die Kosten einer Erdwärmepumpe lediglich hinsichtlich ihres Anschaffungspreises mit dem Preis z. B. einer Gasheizung vergleichen, die eben recht günstig im Kauf aber hochpreisig im Heizbetrieb ist, so würde die Entscheidung (fälschlicherweise) eindeutig für die Gasheizung ausfallen.

Um den Kauf einer Erdwärmepumpe mit dem anderer Heizsysteme in finanzieller Hinsicht vergleichbar zu machen, werden Kaufpreis als auch Heizkosten (über die gesamte Betriebsdauer) zusammengerechnet und die Heizkosten abgezinst. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Erdwärmetauscher mit einer Lebensdauer von 50 Jahren angenommen werden kann, während man die Nutzungsdauer der Erdwärmepumpe selbst eher mit 20 Jahren ansetzen würde. Diese Art der Investitionsrechnung zählt zu den dynamischen Verfahren. Verglichen werden dann miteinander der Barwert oder Kapitalwert.

Gegenüberstellung der Kosten und Ersparnisse einer Erdwärmepumpe über eine Nutzungsdauer von 20 Jahren (Grafik: energie-experten.org)
Gegenüberstellung der Kosten und Ersparnisse einer Erdwärmepumpe über eine Nutzungsdauer von 20 Jahren (Grafik: energie-experten.org)

Etwas einfacher ist es, die Anschaffungskosten der Erdwärmepumpe und die anfallenden Heizkosten mit einer entsprechenden Energiepreissteigerung über die Nutzungsdauer des Heizungssystems aufzusummieren. So erkennt man im Vergleich zu anderen Heizungssystemen auch schnell, nach wie vielen Jahren Betriebsdauer sich die Mehrkosten eines Erdwärmepumpensystems amortisiert haben.

Vergleich der Investitions- und Heizkosten einer Erdwärmepumpe mit denen von Gas-, Öl- und Pelletheizungen (Grafik: energie-experten.org)
Vergleich der Investitions- und Heizkosten einer Erdwärmepumpe mit denen von Gas-, Öl- und Pelletheizungen (Grafik: energie-experten.org)

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Weitere Informationen zur Erdwärmepumpe

  • Sole/Wasser-Wärmepumpe
  • Wasser/Wasser-Wärmepumpe

"Erdwärmepumpe: Technik, Verbrauch & Kosten" wurde am 21.06.2018 das letzte Mal aktualisiert.