Geothermie: Wie die Energie aus der Erde genutzt wird

Die Schweiz setzt künftig mehr auf Geothermie. Erdwärme heizt, kühlt und lässt sich zu Strom umwandeln. Zudem ist diese im Gegensatz zur Sonnenenergie ständig verfügbar. Dafür muss man allerdings bohren – was die Anschaffungskosten erhöht. Lohnen sich Erdsonden und Sole-Wasser-Wärmepumpe fürs Eigenheim?

Ein Thermostat liegt auf einem Tisch auf Planungsunterlagen, Symbolbild
Mit Erdwärme heizen ist umweltfreundlich. © iskrinka74 / iStock / Getty Images Plus
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In der Schweiz wurden im Jahr 2020 mit Geothermie-Anlagen über vier Terrawattstunden (TWh) Wärme produziert. In einer Zukunft ohne fossile Brennstoffe wird die Geothermie eine immer wichtigere Rolle spielen. Denn sie hat gegenüber Sonnenenergie oder Windkraft einen entscheidenden Vorteil: Sie ist eine stets verfügbare Energiequelle.

Mit Geothermie lässt sich neben Heizwärme auch Warmwasser, Kühlung und Strom produzieren. Letzteres steckt jedoch noch in den Kinderschuhen, weil dafür Tiefenbohrungen notwendig sind.

Was ist Geothermie?

Unter der Erdoberfläche existiert Energie, die als Wärme gespeichert ist. Die Nutzung dieser Erdwärme wird als Geothermie bezeichnet. Zum einen gelangt Erdwärme auf natürlichem Weg an die Oberfläche, beispielsweise in Form von Thermalquellen. Zum anderen setzt man Erdsonden, Erdregister, Erdwärmekörbe, Tunnelwässer und weitere Technologien ein, um Gebäude umweltfreundlich mit Geothermie zu beheizen. Die Wärme wird dem umliegenden Gestein oder dem Grundwasser in der Tiefe entzogen und über ein Wärmeträgermedium in den Sonden an die Oberfläche geleitet.

Vorteile der Geothermie

Geothermie ist von den Jahreszeiten unabhängig und rund um die Uhr nutzbar. In zehn Metern Tiefe beträgt die Temperatur etwa elf bis zwölf Grad. Je tiefer man kommt, desto heisser wird es: Pro 100 Meter steigt die Temperatur um etwa drei Grad an. Ausserdem unterliegt die Erdwärme ab etwa 20 Metern kaum noch saisonalen Temperaturschwankungen. Eine erschlossene Quelle kann bis zu 50 Jahre genutzt werden.

Sole-Wasser-Wärmepumpen, die Erdwärme nutzen, sind trotz höherer Investitionskosten aufgrund der nötigen Bohrungen langfristig kostensparender als eine herkömmliche Ölheizung. Erdwärmesonden und -pumpen bzw. Wasserwärmepumpen verursachen nicht nur geringere Betriebskosten, auch die Anschaffungskosten von Heizöl und die notwendigen Wartungskosten fallen weg.

Aus der Nutzung von Geothermie ergibt sich auch eine Energieeinsparung: Denn es treten kaum Wärmeverluste auf, das heisst die gewonnene Wärmeenergie kann zu beinahe 100% genutzt werden. Geothermie ist also eine sehr effiziente Art der Energiegewinnung. Ferner sind die üblichen Transportwege und Lagerung nicht notwendig. Das verbessert die Ökobilanz. Allgemein gilt Erdwärme als CO2-neutral und verursacht keine Luftschadstoffe.

Erdwärmepumpen zahlen sich mittelfristig auch finanziell aus. Wie lange es dauert, bis sich die anfängliche Investition rechnet, hängt von den kantonalen Strompreisen ab. Ist der Preis pro Kilowattstunde vergleichsweise teuer, dann amortisiert sich eine Anlage nach etwa 10 Jahren.

Nachteile von Geothermie

Umweltorganisationen wie der WWF Schweiz bemängeln, dass strombetriebene Wärmepumpen für die Heizwärme aus geringen Tiefen eingesetzt werden müssen. Deshalb bleibt man weiterhin von Elektrizität abhängig. Wenn man allerdings die Erdwärmepumpe mit einer Solarstromanlage kombiniert, dann fällt dieser Minuspunkt weitestgehend weg.

Um Geothermie zu nutzen, bedarf es einer kantonalen Bewilligung. Dafür ist u.a. ein professionelles Gutachten über die Bodenbeschaffenheit und Machbarkeit der Bohrung notwendig. Es gibt Einschränkungen, die sich durch den Grundwasserschutz oder Bodenbeschaffenheit einstellen.

Geothermie in der Schweiz

Drei Viertel der Erdwärme wird hierzulande mit Hilfe von Erdsonden gewonnen. Häufig nutzen Eigentümerinnen und Eigentümer von Ein- und Mehrfamilienhäusern diese Technologie, um umweltfreundlich und günstig zu heizen. Wer ein Haus saniert, sollte allerdings im ersten Schritt in die Wärmedämmung investieren. Das umfasst beispielsweise die Dach- und/ oder die Aussenwandisolation oder den Austausch von Fenstern. Das senkt den Heizbedarf eines Gebäudes massgeblich, was dabei hilft, die Erdsonden und Erdwärmepumpen richtig zu dimensionieren. Bei vielen energieeffizienten Neubauten ist die Nutzung einer Erdwärmepumpe für Heizung und Kühlung von Anfang an eingeplant.

Geothermie: Kosten

Es ist schwer, einen generellen Anschaffungspreis für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zu nennen. Inklusive der Kosten für die Erdbohrung, die Sonde und die Installation der Erdwärmepumpe kann der Preis bei bis zu 70'000 Franken liegen.

Die Investitionskosten können sich je nach Rahmenbedingungen verändern, denn jede Anlage ist verschieden. Die Bohrtiefe ergibt sich aus dem jeweiligen Heizbedarf. Man geht davon aus, dass eine Erdsonde dem Boden etwa 45 Watt pro Meter entzieht. Demgegenüber stellt man beispielsweise einen jährlichen Heizölverbrauch von 3000 Litern. Dieser entspricht einer Leistung von 10,5 Kilowatt. Entsprechend wird die Erdsonde mit 8,2 Kilowatt oder 8200 Watt Kälteleistung ausgelegt. Dies wird durch die anfänglichen 45 Watt geteilt, um die benötigte Bohrtiefe zu ermitteln. Somit muss die Sonde in diesem Beispiel 185 Meter tief im Erdreich liegen. Wer zusätzlich Warmwasser aufbereiten möchte, muss noch tiefer bohren – was wiederum die Anschaffungskosten erhöht.

Die Lebensdauer einer Wärmepumpe beträgt etwa 20 Jahre. Erdsonden können wartungsfrei sogar bis zu 50 Jahre funktionieren. Dazu kommt der finanzielle Anreiz durch kantonale Fördermittel. Damit soll langfristig der Ausbau der erneuerbaren Energien unterstützt werden.

Ob sich Geothermie rentiert, hängt vom jeweiligen geothermischen Vorkommen, von der Bohrtiefe, den Bohrkosten, der Verwertbarkeit der Abwärme und der Einspeisevergütung ins öffentliche Netz ab. Deshalb sind eine professionelle Planung und Ausführung das A und O. Auf der Website des Gebäudeprogramms kannst du dich informieren, welche Fördergelder du beim Umstieg auf eine Wärmepumpe erhalten würdest.

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