Erdwärme spart Stromkosten mit einer 160 Meter tiefen Bohrung Drucken E-Mail
Montag, den 07. Dezember 2015 um 14:09 Uhr

 

Erdwärme spart Strom und somit Heizkosten mit einer 160 Meter tiefen Bohrung im heimischen Garten - Erdwärme in Schweden

Viele schwedische Hausbesitzer entscheiden sich für Erdwärme als Heizungssystem. Diese Technik ist seit 20 Jahren fast schon ein Standard, während sie in Deutschland ein Schattendasein führt. Ich hatte die Gelegenheit als ehemaliger Kameramann eine Tiefenbohrung filmen und fotografieren zu dürfen. Es war trotz strömenden Regens spannend.

Das Prinzip kurz erklärt: In einem 160 Meter tiefen senkrechten Loch befindet sich ein 2 x 160 Meter langer Schlauch (160 Meter rauf und wieder 160 Meter runter), der mit Wasser und Alkohol als Frostschutzmittel gefüllt ist. Diese Flüssigkeit hat unabhängig von der Jahreszeit eine recht konstante Temperatur von etwa 10 °C dank des Grundwassers, welches den Schlauch umspült. Die 10 °C entstsprechen der Jahresmitteltemperatur in Mittelschweden. Mit dieser Wärme wird über einen Wärmetauscher eine Wärmepumpe gespeist, die im Prinzip wie ein umgepolter Kühlschrank funktioniert. Sie pumpt die 10 °C auf etwa 40 bis 45 °C hoch, womit in einem weiteren Kreislauf die Heizkörper betrieben werden. Aus einer kWh Strom gewinnt die Wärmepumpe etwa 4 kWh Heizenergie. Dadurch kühlt sich allerdings im Winter die Flüssigkeit im Bohrloch auf 4 °C ab. Je mehr Grundwasser es gibt, desto geringer sind die Stromkosten.


Dieser etwa 7 Minuten lange Film (Kamera, Schnitt, Idee: Volker Lange-Janson https://youtu.be/v_6Cx_fy8tY ) zeigt den Ablauf einer Bohrung, die in Wirklichkeit etwa 7 Stunden in Anspruch nimmt. Nachfolgend die Erklärung zum Film.

Es fängt mit einer Tiefenbohrung an: Nun folgt die etwas ausführlichere Erklärung. Eine 160 Meter tiefe Bohrung, die sich mit Grundwasser füllt, heizt zu allen Jahreszeiten das in einem Schlauch befindliche und mit Frostschutz (Alkohol) zugesetzte Wasser auf etwa 2 °C bis 10 °C auf, welches dann über einen Zwischenkreislauf und einem Wärmetauscher mit einer Wärmepumpe auf etwa 45 °C thermisch hochgepumpt wird, um eine Zentralheizung zu speisen. Eine Wärmepumpe ist im Prinzip ein umgepolter Kühlschrank. Aus einem kWh Strom werden dadurch grob gerechnet 4 kWh Heizenergie gewonnen. Bei einem Strompreis von umgerechnet 10 Cent in Schweden kostet somit die kWh Heizenergie etwa 2,5 Cent. Das Verfahren ist fast schon ein Standard in Schweden für die Beheizung von Einfamilienhäusern. Die Arbeit war in etwa 7 Stunden erledigt. Was noch ausbleibt, ist die Installation der Wärmepumpe. Im Sommer kann ein Teil des Hauses zudem gekühlt werden, was für das Schlafzimmer vorgesehen ist, wobei die Abwärme die Flüssigkeit im Bohrloch wieder etwas aufheizt. Im Sommer hat die Flüssigkeit im Bohrloch eine Temperatur von etwa 10 °C. Im Winter kühlt sie sich durch den Heizbetrieb auf etwa 4 °C ab. Im Winter kühlt sich die Flüssigkeit in der Tiefenbohrung sogar auf unter 2 °C ab, wobei die Temperatur direkt hinter der Wärmepumpe auf manchmal auf unter 0 °C absinkt. Die 10 °C stammen nicht von der Wärme des Erdinnern. 10 °C entsprechen etwa der Jahresdurchschnittstemperatur. Es handelt sich also streng genommen nicht um Geothermie, welche wesentlich tiefere Bohrungen benötigt, um die hohen Temperaturen des Erdinnern zu nutzen, welche durch radioktiven Zerall entstehen.


Dieser 2 x 160 Meter lange Schlauch gelangt in das Bohrloch. Er wird gerade mit Wasser und Alkohol als Frostschutzmittel gefüllt.


Am Ende des Schlauches befindet sich zum Herablassen ein Gewicht.


Typenschild des Schlauches für das Bohrloch.


Das Bohrgerät.


Dieser Kompressor liefert über den gelben Schlauch die Druckluft für den Betrieb des Bohrgerätes.


Der Bohrschlamm sammelt sich in einem Container für die spätere Entsorgung.


Bohrmeister Timo macht mal Pause und hängt wieder mal am Telefon. In seinem Leben ist er schon auf eine Gesamtlänge von 500 km Tiefenbohrung gekommen. Es regnete in Strömen, weshalb das Objektiv von innen beschlug. Abhilfe: Die Kamera musste mit einem Haarfön aufgeheizt werden.

Die ersten 5 bis 6 Meter sind mit einem Stahlrohr abgedichtet, das vor Ort aus zwei Stücken zusammengeschweißt wurde, was der Film nicht zeigt, weil es zu diesem Zeitpunkt noch stockdunkel war.

Die oberste Schicht von etwa 5 Metern Mächtigkeit besteht aus Sand. Danach kommt das Gestein, das natürlich nicht abgedichtet werden darf, da ja sonst kein Grundwasser durch die Risse in das Bohrloch fließen könnte. Der Austausch mit dem Grundwasserkörper ist das, was die Wärme liefert. Je mehr Grundwasser vorhanden ist, desto weniger Energie benötigt die Heizung.

Nachbarn unweit dieses Hauses hatten in etwa 20 Metern Abstand zu ihrem eigenen Grundwasserbrunnen eine zweite Bohrung für Erdwärme bohren lassen. Danach hatten sie zwei Tage lang kein Wasser, bis sich der Wasserstand in beiden Bohrungen wieder ausgeglichen hatte. Aber dann war die Wasserversorgung wieder normal.


Die Bohrung ist abgeschlossen. Das etwa 6 Meter lange Stahlrohr ragt noch aus dem Boden. Das Rohr wird in etwa einem Meter Tiefe abgeflext und es folgen die Verlegearbeiten.


Die Kupplungen zur Fortführung zum Wohnhaus. Das Loch wird noch zugeschüttet und dann wächst wieder Rasen darüber. Nichts wird im Garten von der Bohrung zu sehen sein.


Hier gelangen die beiden Rohre in den Keller.


Die beiden Schlauchenden im Keller warten nun darauf an die Wärmepumpe angeschlossen zu werden. Dort, wo einst der Heizöltank stand, findet die Wärmepumpe ihren Platz.

Energieverbrauch: Der jährliche gesamte Stromverbrauch eines solchen Hauses liegt ohne Erdwärme mit einer reinen Elektroheizung, die in Schweden nicht unüblich ist, alles in allem bei 25.000 kWh. Mit Erdwärme sind es dann rechnerisch nur 13.000 kWh. Da in der Praxis nicht alle Kellerräume ständig auf 21 °C aufgeheizt sind, reduziert sich der Verbrauch nochmals. Schließlich hängt der Stromverbrauch von der Menge des verbrauchten Warmwassers ab, was wieder von der Anzahl der Bewohner und deren Duschgewohnheiten abhängt. Zudem dient ein Kaminofen manchmal als zusätzliche Wärmequelle. Die Wärmepumpe hat eine Leistung von 8 kW. Sollte dies nicht ausreichen, hilft ein Heizwiderstand an besonders kalten Tagen nach. Ohne Wärmepumpe reicht eine Heizleistung von 13 kW auch bei -25 °C Außentemperatur noch aus. Die 4 bis 10 °C Grad des Bohrloches werden auf etwa 40 bis 45 °C Vorlauftemperatur aufgeheizt. Je niedriger diese Vorlauftemperatur ist, desto besser der Wirkungsgrad. Deshalb wirken sich großflächige Heizkörper und eine Fußbodenheizung günstig aus. Die Heizkörper sind manchmal mit Ventilatoren versehen.

Genehmigung des Bohrlochs: Das Bohrloch ist genehmigungspflichtig. Auf der Webseite der örtlichen Gemeinde lädt man sich ein Formular herunter, das auszufüllen ist. Dann legt man eine Skizze des Grundstückes mit der eingetragenen Position des Bohrloches bei. die Antragsteller haben alles per E-Mail als PDF an die Umweltbehörde der örtlichen Gemeinde geschickt, und 5 Tage später hatten sie ihre Genehmigung im Briefkasten. Die Verwaltungsgebühren lagen bei umerechnet 90 Euro. Das Bohrloch muss mindestens 10 Meter Abstand zu den nächsten Nachbargrundstücken halten, dann mit der Mindestabstand von 20 Metern zwischen den Bohrlöchern eingehalten werden kann. Das Grundstück sollte deshalb mindestens 1000 qm groß sein. Somit ist dieses Verfahren nicht für dicht bebaute Wohngebiete geeignet.

Geologie: Die junge, eiszeitlilch geprägte Geologie Schwedens bereitet auch keine Probleme, die anderen Ortens wie zum Beispiel in Süddeutschland (siehe Hebungsrisse in Staufen im Breisgau) zu Gebäudeschäden führen, weil Wasser in Gesteinsschichten einsickert, welche dadurch aufquellen. In manchen Wohngegenden Schwedens hat fast jedes Haus ein Erdwärmeanlage und es gibt keine Probleme an den Gebäuden. Selbst auf den schwedischen Ostseeinseln Gotland und Öland, die aus Kalkstein bestehen, ist Erdwärme möglich. Allerdings müssen die Bohrungen tiefer gehen, da Kalkstein eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat als die quarzhaltigen Gesteinsschichten des schwedischen Festlandes.

Strompreise: Die Strompreise liegen für die privaten Haushalte im Schnitt einschließlich der Steuern und Leitungsabgaben bei umgerechnet 10 bis 11 Cent / kWh. Der Strom wird hauptsächlich im Süden verbraucht und im dünn besiedelten Norden durch Wasserkraft gewonnen. Deshalb ist wegen der Leitungskosten der Strom im Süden teurer als im Norden. Alle Stromzähler der privaten Verbraucher lesen den Stromverbrauch monatlich durch Fernwirktechnik automatisch ab. Hat der Verbraucher sich für einen beweglichen Strompreis entschieden, was meistens der Fall ist, richtet sich der Preis nach dem monatlichen Mittel an der Strombörse. Im Winter ist der Preis auf Grund der Nachfrage höher. Allerdings produziert Schweden zu viel Strom (im Jahr 2015), so dass es im Sommer an manchen Tagen zu negativen Stromkosten kommt. Man bekommt also Geld für das Abnehmen von Strom. Davon profitiert allerdings nicht der private Verbraucher. Auf Grund des Überangebots von Strom sind viele Betreiber von Windkraftwerken in finanzielle Schwierigkeiten geraten.

Stromgewinnung in Schweden: Strom wird in Schweden hauptsächlich aus Kernkraft, Wasserkraft und Windkraft gewonnen. Kohlekraftwerke sind unbekannt. Kleinere Erdgaskraftwerke sind nur für den Notfall da, um Stromspitzen an besonders kalten Wintertagen aufzufangen. Der Strom der Windkraftwerke kann in den zahlreichen Stauseen gespeichert werden.

Solarstrom: Sollten die Preise für Solarzellen weiter fallen, wäre auch in Schweden eine Solaranlage eine rentable Investition, wodurch unter dem Strich keine Stromkosten mehr entfallen würden. Allerdings ist Solarstrom in Schweden nur geringfügig subventioniert, weshalb Solarstrom in Schweden noch kaum verbreitet ist. Die Stromanbieter zahlen relativ wenig für den eingespeisten Solarstrom.

Wie heizt man in Schweden sonst noch? Übrigens ist das Heizen mit Heizöl in Schweden auf Grund der hohen Besteuerung des Heizöls und der geringen Strompreise fast vollständig verdrängt worden. Ebenfalls fast unbekannt ist Erdgas als Heizquelle. Strom und Holz bilden die beiden Hauptenergielieferanten für die Heizung. Zum Einsatz kommen z.B. Pelletsbrenner, Kaminöfen, Holzöfen, Luft-Luftwärmepumpen und Erdwärme-Anlagen. In den Städten ist die Fernwärme verbreitet, das ihre Energie aus der Müllverbrennung und aus Holzabfällen bezieht. In Ferienhäusern, die nicht dauernd bewohnt sind, kommen elektrisch betriebene Heizelemente zum Einsatz, die direkt an den Steckdosen angeschlossen sind. Nachtstromtarife gibt es nicht.

Warum ist Erdwärme in Schweden so verbreitet? Dazu zählen die nachfolgenden Gründe.

- Günstige Strompreise durch Stromüberkapazitäten auch für die Zukunft (KKW, Wasser, Wind)
- Hohe Besteuerung von Heizöl
- So gut wie keine Kohlendioxidbelastung bei der Stromerzeugung in Schweden
- Keine Kosten und Besuche durch den Schornsteinfeger
- Kein Gestank und Feinstaub durch Holzverbrennung (wichtig in Ballungszentren)
- Geeignete Geologie
- Viel Grundwasser
- Viele Einfamilienhäuser auf großen Grundstücken auf Grund der geringen Bevölkerungsdichte
- Unbürokratische und schnelle Genehmigungsverfahren auf für Bohrungen tiefer als 100 Meter
- Viele Fachfirmen für die Brunnenbohrung und Installation von Wärempumpen vorhanden
- Ausgereifte und zuverlässige Technik
- Lange Heizperioden auf Grund des nordischen Klimas
- Gut isolierte Holzhäuser mit geringer Wärmespeicherfähig bedeuten geringen Planungsaufwand
- Die schwedische Mentalität setzt gerne auf moderne Technik
- Erdwärme ist bequem. Vollautomatischer Betrieb. Keine Anlieferung von Energieträgern notwendig
- Vollfinanzierung durch sehr niedrigen Bauzins. Man hat jeden Monat mehr Geld in der Tasche.

Wie der Film entstanden ist: Gefilmt wurde mit einer kleinen mehr als 10 Jahre alten Digitalkamera der mittleren Preisklasse mit 4 MBit Pixeln und leider nur 10 Bildern pro Sekunde (Canon Powershot A520).


Eine kleine "Filmkamera" hat den Vorteil der großen Beweglichkeit bei der Wahl des Kamerastandpunktes, um den richtigen Moment einfangen zu können. Da bleibt keine Zeit für den Aufbau eines Stativs. Zudem fühlen sich die Personen vor einer unauffälligen Kamera nicht durch die Filmaufnahmen bedrängt und benehmen sich natürlicher. Der Zoom ist überflüssig. Wichtig ist eine Makroeinstellung und ein ausreichend weiter Winkel des Objektivs, damit die Aufnahmen aus der Hand an Tiefe gewinnen und wenig wackeln. Ein Film lebt vom Schnitt, der wieder viele Einstellungen aus unterschiedlichen Positionen verlangt.

Der Schnitt erfolgte mit dem Programm "Video Pad Editor". Alle Aufnahmen sind aus der Hand und ausschließlich mit der Weitwinkelstellung des Objektivs geschossen. Es gab keine Regieanweisungen, um die Arbeit nicht zu stören. Es gab auch kein Drehbuch. Die Filmsequenzen und ihre szenischen Montage wurden ad hoc aus der Situation heraus ausgedacht. Als Lichtquelle diente eine kleine LED-Taschenlampe mit Tageslicht als Farbtemperatur. Schließlich waren genügend Ersatzbatterien nötig. Während der Dreharbeiten regnete es in Strömen bei etwa 7 °C. Einmal musste ich die Kamera mit einem Haarföhn trocknen, da die Innenseite des Objektivs beschlagen war. Erst gegen 9:00 war es hell genug für die Dreharbeiten und zum Abschluss der Drehs gegen 13:00 Uhr begann der Sturm Helga zu wüten.

Installation der Erdwärmepumpe: Es geht weiter. Die Erdwärmepumpe ist so groß wie ein hoher Kühlschrank. Rechts neben ihr steht ein Ausgleichsbehälter mit 200 Litern Wasser. Er sorgt dafür, dass die Temperatur im Heizkreislauf gleichmäßiger ist. Das verhindert ein Knacken der Rohre und führt dazu, dass der Kompressor weniger oft ein und Ausschalten muss, was die Lebensdauer verlängert.

Dort, wo jetzt die Erdwärmepumpe steht, war früher der Heizöltank untergebracht. Die Zeiten ändern sich eben.


Die Erdwärmepumpe während der Installation. Rechts von ihr der Ausgleichsbehälter.


Ein Gewirr von Rohren für Warmwasser, Wasserzulauf, für die Heizung und für die Kühlung der Klimaanlage. Fast alle Kupferrohre sind verpresst. Im Hintergrund kommen die beiden Anschlüsse, welche zur Tiefenbohrung führen, aus der Wand.


Nun sind die auch die Rohre zur Tiefenbohrung isoliert, um die Bildung von Kondenswasser zu vermeiden, da sie sich auf 4 °C abkühlen.


Blick in die geöffnete Erdwärmepumpe. Unterhalb des grau isolierten Warmwasserbehälters mit Doppelmantel sitzt der schwarze Kompressor. Der lange Zylinder auf der linken Seite ist der elektrische Heizstab angebracht Rechs unten im grünen Gehäuse ist die Umwälzpumpe für die  Flüssigkeit im Erdwärmeloch.


Dort wo einst ein Öltank stand, steht nun die Erdwärmepumpe. Dahinter der Pufferspeicher mit 100 Leiter Fassungsvermögen für die Zentralheizung, der für eine gleichmäßige Temperatur im Heizkreislauf sorgt. Dadurch muss sich der Kompressor weniger oft ein- und ausschalten. Die Klimaanlage muss noch angeschlossen werden, was im Winter aber nicht dringlich ist. Die Wärmeisolation der Rohre fehlt übrigens noch.


Die meisten Rohre sind nun isoliert, um ein unnötiges Aufzheizen des Kellers zu vermeiden. Die beiden dicken schwarzen Rohre an der Decke führen zum Konvektor im Schlafzimmer, um für angenehme Kühle im Sommer zu sorgen.


Ein Thermostat misst die Temperatur im Innenraum und ermöglicht das Einstellen der Raumtemperatur. Im Moment zeigt der Thermostat die Außentemperatur an, die hauptsächlich für die Bestimmung der Vorlauftemperatur herangezogen wird.  Der Einfluss des Temperaturfühlers für den Innenraum lässt sich vom Anwender bestimmen.
 

Wirkungsgrad der Wärmepumpe: In die Wärmepumpe kommt die kalte Flüssigkeit aus dem Kühlkreislauf des Bohrloches mit der Temperatur T(kalt) hinein. Die Temperatur T(kalt) beträgt etwa 2 bis 5 °C. Diese Temperatur wird durch mechanische Energie je nach Wärmebedarf auf etwa 30 bis 50 °C T(warm) hochgepumpt. Der theoretisch mögliche Wirkungsgrad berechnet sich dann zu

Wirkungsgrad der Wärmepumpe = T(warm) / ( T(warm) - T(kalt) ).

Für die Berechnung sind die Temperaturen in Kelvin anzugeben. In der Praxis verschlechtert sich der Wirkungsgrad leider um etwa die Hälfte, weil die notwendigen Wärmetauscher, welche vor und hinter der Wärmepumpe angebracht sind, eine Temperaturdifferenz verursachen. Schließlich kommen noch andere Verluste hinzu. Zum Beispiel setzt der Motor die elektrische Energie nicht vollständig in mechanische Energie um. Grob gerechnet erhält man für eine kWh Strom 4 kWh Heizenergie. Unter http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB127-05.htm ist der grafische Zusammenhang mit weiteren Ausführungen dargestellt. Aus der Formel und der Grafik ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad je geringer die Temperaturdifferenz zwischen T(warm) und T(kalt) ist.

Das Bohrloch muss deshalb nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine bestimmte Tiefe haben, damit sich die darin befindliche Flüssigkeit nicht zu schnell abkühlt oder besser gesagt durch das vom Grundwasser umflossene Gestein genügend aufgewärmt wird. T(kalt) soll also eine möglichst hohe Temperatur besitzen. Auf der anderen Seite soll die Temperatur, die in die Heizkörper oder in die Fußbodenheizung hereinfließt (die Vorlauftemperatur) möglichst niedrig sein. Deshalb fährt man die Heizung nach Möglichkeit mit voll aufgedrehten Ventilen. Die Temperaturregelung erfolgt im Idealfall nicht mehr über die Heizkörperthermostate, sondern über ein Außentemperaturfühler und über die Wärmekurve, die für jede Außentemperatur eine Vorlauftemperatur liefert, um die gewünschte Innenraumtemperatur zu erreichen. Diese Kurve ist fast linear und kann z.B. nach oben oder unten verschoben werden oder lässt sich Punkt für Punkt individuell anpassen. Dies erfolgt durch Experimente über mehrere Tage oder sogar über eine ganze Heizperiode, wenn die gesamte Anlage besonders träge reagiert. Dabei ist gut zu wissen, dass die Wärmekurve fast eine Gerade ist und dass eine Erhöhung der Vorlauftemperatur um 3 °C die Raumtemperatur um etwa 1 °C erhöht.

Manche Regelsysteme erlauben neben der Außentemperaturmessung zusätzlich noch die Messung der Innenraumtemperatur. Dann wäre sogar eine Software denkbar, welche die optimale Einstellung der Wärmekurve selbst lernt. Durch probeweises kurzzeitiges nächtliches Abschalten kann die Software die Abkühlgeschwindigkeit und damit die Wäremkapazität ermittelt werden. Durch den Vergleich von Außen- und Innenraumtemperatur unter Berücksichtigung der Wärmepumpenleistung lässt sich der Wärmewiderstand des Gebäudes ermitteln. Ein Haus hat eine Wärmekapazität, einen Wärmewiderstand und geringe Leckströme durch Undichtigkeiten, die mit steigender Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen überproportional zunehmen. Wer sich mit Elektrotechnik auskennt, kann mit einem elektrischen Ersatzschaltbild das statische und dynamische Temperaturverhalten beschreiben. Dazu können sogar Elektronik-Simulationsprogramme zum Einsatz kommen. Ein Haus ist so gesehen ein Tiefpass aus einem Kondensator und einem Widerstand, das über eine Stromquelle gespeist wird. Die Stromquelle entspricht der Heizleistung. Die Spannungen entsprechen den Temperaturen.


Prinzip eines Puffertanks. Links von ihm der Heizkörperkreislauf, rechts die Wärmepumpe. Der Puffertank vermeidet Knackgeräusche in den Rohren durch die Temperaturausdehnung. Außerdem muss die Pumpe weniger oft ein- und ausschalten, was die Lebensdauer des Kompressors verlängert.

Pufferspeicher: Bei einer optimal ausgelegten Erdwärmeanlage ist ein Pufferspeicher oft überflüssig und verschlechtert den Wirkungsgrad sogar. Dies ist besonders dann der Fall, wenn idealerweise eine Fussbodenheizung in Betrieb ist, welche eine niedrige Vorlauftemperatur erlaubt und zudem noch eine hohe Wärmespeicherfähigkeit besitzt. Ein außen isoliertes Haus aus Mauerwerk bietet einen weiteren Temperaturspeicher. Die  Wärmepumpe kann knapp bemessen werden. Sie läuft dann möglichst lange, was eine niedrige Vorlauftemperatur erlaubt. Und dies erhöht den Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Sobald man aber die Temperatur in jedem Raum durch Thermostate steuern möchte, ist ein kleiner Puffertank auch bei einer Fußbodenheizung notwendig, damit die Umwälzpumpe immer einen Durchfluss hat.

Bei einem aus aus Holz gebauten Altbau mit seiner geringen Wärmespeicherung der Bausubstanz und einer historisch gewachsenen Installation von Heizkörpern ist die Situation wieder anders. Manche Kellerräume sollen zum Beispiel nicht immer voll geheizt werden. Was für die Erdwärmeheizung energetich ideal ist, muss nicht für den Menschen angenehm oder sinnvoll sein. Leider kann die Wärmepumpe auch nicht in allen Situationen die viel gepriesene optimale Leistung haben, wenn es an manchen Tagen -20 °C kalt ist und an anderen Tagen wieder 0 °C. Mal gibt es milde Winter und dann wieder sehr frostige. Die optimale Leistung gebe es nur dann, wenn es jeden Tag gleich kalt wäre und wenn die Bewohner des Hauses immer eine gleichbleibende Temperatur wünschen.

Ein optimierter Wirkungsgrad beinhaltet das Risiko, dass es nicht richtig warm wird und die Heizung zu träge auf plötzliche Kälteeinbrüche reagiert. Eine Lösung wäre dann das kurzfristige Nachheizen mit einem elektrischen Heizstab. Schön ist es zusätlich einen Kaminofen zu besitzen.

Zusammenspiel zwischen einer Erdwärmeheizung und einem Kaminofen im Wohnzimmer: In Schweden sind die Heizkosten / kWh für einen Kaminofen und für Erdwärme etwa gleich. Ein Beispiel: Die Erdwärmeheizung mit Heizkörpern wurde bei -7 °C Außentemperatur während der Nachtabsenkung von 18:00 Uhr bis 6:00 Uhr auf 18 °C Raumtemperatur gestellt. Am Tage sollte sie 21,5 °C liefern. Am späten Abend wurde mit einer Ladung Holz geheizt, damit es im Wohnzimmer gemütlich wird. Der Kaminofen ist für eine Leistung von 7 kW ausgelegt. Die  Temperatur stieg auf über 22 °C und verteilte sich auf der Etage fast gleichmäßig. Um 6:00 war die Raumtemperatur auf 20,2 °C abgesunken. Mit dem Kaminofen konnten dann innerhalb einer oder zwei Stunden die 21,5 °C Grad erreicht werden, die dann von der Erdwärmeanlage gehalten werden. Das ist nur ein Beispiel, um eine Vorstellung zu bekommen. In anderen Gebäuden kann das Verhalten abweichen. Ich halte die Kombination aus Kaminofen und Erdwärme für ein gute Idee. Zum einem besitzt man ein Reservesystem, zum anderen friert man nicht bei Kälteeinbrüchen oder wenn der gelegentliche Wunsch nach mehr Raumtemperatur aufkommt.

An besonders kalten Tagen mit Temperaturen unter -15 °C verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpe durch die hohe Verlauftemperatur, die notwendig ist. Wird es noch kälter, braucht die Wärmepumpe Unterstützung durch einen elektrischen Heizstab.  Deshalb senkt ein Kaminofen bei großer Kälte die gesamten Heizkosten. Zudem ist ein Kaminofen bei klirrender Kälte besonders gemütlich.

Klimaanlage für heiße Tage: Das Bohrloch erlaubt den Betrieb einer Klimaanlage. Die Speisung erfolgt vom kalten Wasser des Bohrloches.  Gleichzeitig heizt die Abwärme das Bohrloch auf, was im Winter wieder den Wirkungsgrad der Heizung erhöht.


Der Konvektor im Schlafzimmer ermöglicht je nach Bedarf das Heizen oder Kühlen mit 10 °C kalter Luft, die ihren Ursprung aus der Tiefenbohrung hat. Angeschlossen sind zwei Heizungsrohre, zwei Schläuche für die Kühlung, ein Schlauch für das Abführung des Kondenswassers und ein Kabel für die Stromversorgung.  Für die Kühlung muss der Lüfter eingeschaltet sein, weshalb die Klimaanlage vor dem Einschlafen in Betrieb genommen wird.

Schalldämmung: Wenn der Kompressor läuft, ist der Geräuschpegel lauter als bei einer Gefriertruhe. Ansonsten ist nur ein leichtes Surren der Umwälzpumpe zu hören. Wegen der Geräusche bekommt die Ecke im Keller eine Wand und eine Tür.


Der alte Kessel Baujahr 1997 für den Betrieb mit Heizöl und elektrischem Strom, wozu ein Heizwiderstand mit 13 kW Leistung zur Verfügung steht. Ab etwa 2004 wurde Heizöl im Vergleich zu einer reinen Elektroheizung unwirtschaftlich.


Der Ausgleichsbehälter ist in der Waschküche untergebracht, weil sich dort ein Ablauf befindet. Links im Bild ist das zugestopfte Kaminloch zu sehen, das nicht mehr benötigt wird.

 

Kosten der Energieträger im Vergleich: Ein Liter Heizöl hat einen Energiegehalt von etwa 10 kWh. Derzeit (Januar 2016) kostet in Schweden ein Liter Heizöl etwa 1,2 Euro (siehe hier). Geht man laut https://www.irb.fraunhofer.de/baufors ... von einem realistischen Wirkungsgrad von 85% einer Heizölanlage aus, kostet die kWh Heizöl 14 Cent. Heizen mit Strom, der direkt aus der Steckdose kommt, kostet im Vergleich nur 10 bis 11 Cent. Kommt Erdwärme hinzu, kostet die kWh 2,5 bis 3 Cent. Das entspricht etwa den Kosten bei der Verbrennung von Kaminholz auf dem schwedischen Land. Ein einfacher Kaminofen kann allerdings nicht das Warmwasser für die Dusche aufheizen. Diese Preispolitik macht die Investiton für eine Erdwärmeanlage, die etwa 13.000 Euro für ein Einfamilienhaus beträgt, wenn die Heizkörper bereits vorhanden sind, sehr attraktiv. Und dies selbst dann noch, wenn die gesamte Anlage über einen Bauzins vollfinanziert ist. Schließlich läuft eine einmal richtig eingestellte Erdwärmeanlage ganz von alleine.

Energieverbrauch: Ein typisches schwedisches Einfamilienhaus aus den 70er-Jahren, das nur mit Strom beheizt wird, benötigt insgesamt für die Heizung, für das Warmwasser und für den Haushaltsstrom bei zwei bis vier Personen etwa 25.000 kWh pro Jahr. Dabei werden grob geschätzt 5000 kWh für den Haushaltsstrom veranschlagt und 5000 kWh für den Warmwasserverbrauch. Durch eine Erdwärmeheizung reduziert sich der gesamte Verbrauch auf etwa 13.000 kWh pro Jahr, wobei je nach der Strenge des Winters der jährliche Verbrauch zwischen 11.000 und 15.000 kWh schwanken kann.  Wer gelegentlich mit einem Kaminofen heizt, senkt seinen Stromverbrauch nochmals um 1000 bis 2000 kWh. Wer seinen Keller nicht ständig auf 21 °C aufheizt, spart nochmals Strom. Alle Angaben sind nur Richtwerte, um die Größenordnungen abschätzen zu können.

Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 04. Mai 2016 um 05:56 Uhr
 

3. Februar 2017

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