Geothermie: die Erdwärme effektiv nutzen

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 Wärmepumpe für ein Eigenheim?

Die Schweiz ist Spitzenreiter bei der Nutzung von Erdwärme
Mit Erdwärme heizen ist umweltfreundlich. Foto: © Hemera / Thinkstock
  • 5

Die Schweiz ist Weltmeister - wenn es um Geothermie geht. Kein anderes Land installierte bisher mehr Erdsonden pro Quadratkilometer. Besonders Erdwärme wird in der Zukunft ohne fossile Brennstoffe eine wichtige Rolle spielen. Geothermie hat gegenüber Sonnenenergie oder Windkraft einen entscheidenden Vorteil: Es ist eine stets verfügbare Energiequelle. Damit 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 genau?

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

 

Vorteile der Geothermie

In zehn Metern Tiefe beträgt die Bodentemperatur etwa elf bis zwölf Grad. Die Erdwärme unterliegt ab etwa 20 Metern kaum noch saisonalen Temperaturschwankungen. Je tiefer man kommt, desto heisser wird es. Pro 100 Meter steigt die Temperatur um drei Grad an. Deshalb ist Geothermie von den Jahreszeiten unabhängig und rund um die Uhr nutzbar. 

Erdwärme ist trotz höherer Investitionskosten langfristig kostensparender als eine herkömmliche Ölheizung. Die Erdwärmesonden und -pumpen bzw. Wasserwärmepumpen sparen sowohl Platz als auch Betriebskosten. Die stetig steigenden Anschaffungskosten von Öl und notwendigen Wartungskosten fallen weg. Erdwärmepumpen zählen zu den effizientesten Heizquellen. Eine Studie des Fraunhofer ISE zeigte, dass aus einer Kilowattstunde Strom vier Mal so viel Wärme produziert wird.

Aus der Nutzung von Geothermie ergibt sich eine Energieeinsparung: Es treten kaum Wärmeverluste auf. Ferner sind die üblichen Transportwege und Lagerung nicht notwendig. Das verbessert die Ökobilanz. Allgemein gilt Erdwärme als CO2-neutral und verursacht keine Luftschadstoffe.

Geothermie gilt als effiziente Energiegewinnung. Hierbei ist deutlich weniger Energie nötig als bei Öl oder Gas. Eine Quelle kann bis zu 50 Jahre genutzt werden.

Erdwärmepumpen zahlen sich mittelfristig aus. Die Dauer hängt von den kantonalen Strompreisen ab. Wenn eine Kilowattstunde vergleichsweise teuer ist, dann amortisiert sich die 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 kantonaler Bewilligung. Dafür ist u.a. ein professionelles Gutachten über die Bodenbeschaffenheit und Machbarkeit grundlegend. Es gibt Einschränkungen, die sich durch den Grundwasserschutz oder Bodenbeschaffenheit einstellen.

Geothermie: Schweiz

Dreiviertel der Erdwärme wird mit Hilfe von Erdsonden gewonnen. Häufig nutzen Einfamilienhäuser und Mehrfamilienhäuser 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. Damit wird der Heizbedarf eines Gebäudes massgeblich gesenkt, was dabei hilft, die Erdsonden und Erdwärmepumpen richtig zu dimensionieren. Viele energieeffiziente Neubauten planen von Anfang an, eine Erdwärmepumpe für Heizung und Kühlung zu nutzen.

Grafik vom Aufbau einer Wärmepumpen-Heizung

Die Wärmepumpe entzieht Boden und Grundwasser Wärme. Foto: © arahan - Fotolia.com

Geothermie: Kosten

Es ist schwer einen generellen Anschaffungspreis zu nennen. In der Regel betragen die Kosten für eine Erdwärmesonde etwa 60 bis 90 Franken. Dazu kommen 160 Franken pro Meter, die für die Bohrung und Installation der Wärmepumpe anfallen.

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 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 Kälteleistung ausgelegt. Diese 8.200 Watt werden durch die anfänglichen 45 Watt geteilt. Somit muss man 185 Meter tief bohren. Wer zusätzlich Warmwasser aufbereiten möchte, muss noch tiefer bohren – was wiederum die Anschaffungskosten erhöht.

Die Lebensdauer von einer Wärmepumpe beträgt etwa 20 Jahren. Erdsonden können wartungsfrei sogar bis zu 50 Jahren funktionieren. Dazu kommt der finanzielle Anreiz, den kantonale Fördermittel zusätzlich geben. 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 ist eine professionelle Planung und Ausführung das A und O.

Quellen: BFE, Energie Schweiz, Geothermie.ch, AEE, geothermal.ch, WWF Schweiz, pbs-bohr.ch, Kanton Türich

Text: Kerstin Borowiak