Sole-Wasser-Wärmepumpe: Auf die Dauer hilft konstante Power

Wer eine Doppelhaushälfte oder ein freistehendes Einfamilienhaus plant, stößt auf die Frage der Energieversorgung. Bei älteren Wohnimmobilien und Häusern gibt oft die Sanierung den Anlass für einen Wechsel auf eine Heizung mit erneuerbarer Energie. Im Dreieck von Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Effizienz lassen sich verschiedene Möglichkeiten der Wärmeversorgung gut miteinander vergleichen. Dennoch fällt die Entscheidung nicht leicht, denn es gibt viele Details zu berücksichtigen.

Letztlich müssen für jeden einzelnen Fall die Pro- und Contra-Argumente für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zusammengetragen werden. Es gibt aber gute Leitplanken auf dem Weg dahin. Dazu gehört, verschiedene Wärmepumpen-Typen zu vergleichen. Letztlich finden vor allem Bauherren mit einem langen Planungshorizont die Sole-Wärmepumpe attraktiv, auch wenn die anfänglichen Investitionskosten jene der Luft-Wasser-Wärmepumpe in der Regel deutlich übersteigen.

Wir haben die wichtigsten Pro- und Contra-Argumente in einer Entscheidungsmatrix zusammengefasst. Die Basis hierfür bildete eine Analyse eines Nutzerpanels auf dem Portal "Hausbau-Forum".

Die Kosten sind ein sehr wichtiges Entscheidungskriterium. Für eine seriöse Betrachtung ist es wichtig, alle Phasen einzubeziehen: Anfangsinvestitionen, Betriebskosten und Wartungskosten. Darüber hinaus sollte die Langzeitperspektive - üblicherweise ein Zeitraum von 20 Jahren - gewählt werden, um auch gute Vergleiche zwischen verschiedenen Systemen ziehen zu können.

Hierzu erschien 2019 eine aussagekräftige Studie mit dem Titel "Lebenszykluskosten von Wärmepumpen", herausgegeben durch das IFM Institut für Facility Management an der Züricher Hochschule für angewandte Wissenschaften. Für die Arbeit haben die Autoren zahlreiche bereits damals installierte Luft-Wasser- und Erdwärmepumpen analysiert. Dabei fällt auf, dass in den Jahren seit dem Erscheinen der Studie die Effizienz deutlich gestiegen ist.

Das ist abzulesen an den Jahresarbeitszahlen (JAZ), die für die Studie ermittelt wurden. Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie viel Teile Wärme eine Wärmepumpe aus einem Teil Strom erzeugen kann. Sie lag bei durchschnittlich 4,1 für Sole-Wasser-Systeme und bei 2,9 für Luft-Wasser-Systeme. Inzwischen dürfen die mittleren Effizienzwerte sicher bei 4,5 und 3,5 angesiedelt werden. Der Grund: Der technische Fortschritt war zuletzt rasant, bei Luft-Wasser-Pumpen sogar besonders drastisch. Allerdings kann der Stromverbrauch dieser Geräte für die Luftzufuhr in besonders kalten Perioden immer noch in die Höhe schnellen.

Für unsere Kostenrechnung nehmen wir ein einfaches Beispiel: Ein Einfamilienhaus mit einem Heizwärmebedarf (auch: Heizlast) von 12.000 Kilowattstunden pro Jahr. Darüber hinaus legen wir als Strompreis 0,30 Euro je Kilowattstunde zugrunde und können den Stromverbrauch ermitteln als den Quotienten von Heizbedarf und Jahresarbeitszahl (JAZ). Je höher die JAZ, desto höher die Effizienz und umso günstiger die dauerhaften Betriebskosten.

Wie wir gesehen haben, sind die Heizlast des Gebäudes und die technische Effizienz wichtige Faktoren für die Kostenberechnung. Für die Planung entscheidend sind aber auch die Eigenschaften des Grundstücks. Generell gilt: Die Erdwärmepumpe benötigt mehr Platz, weil Bohrungen realisiert werden müssen. Wichtig dabei: Nicht nur für die unterirdischen Anlagenteile wird Fläche benötigt - es geht auch um Anfahrtsmöglichkeiten und Rangiermöglichkeiten für die Baumaschinen während der Installation!

Um die Wärme aus dem Boden zu gewinnen, gibt es mehrere Ansätze. Sehr verbreitet sind Erdwärmesonden. Eine Alternative sind Erdkollektoren.

• Erdwärmesonden nutzen die Wärme aus tiefen Erdschichten. Dafür wird ein Rohrsystem bis zu 100 Meter in die Erde eingebracht. Diese Lösung ist besonders effizient und liefert ganzjährig eine konstante Energiequelle. Da die Bohrung senkrecht erfolgt, bleibt der Platzbedarf auf dem Grundstück vergleichsweise gering. Allerdings ist eine Genehmigung erforderlich, und die Tiefenbohrung verursacht höhere Investitionskosten.
• Eine Alternative sind Erdkollektoren. Ein Erdkollektor entzieht die Wärme aus den oberen Bodenschichten über horizontal oder vertikal verlegte Rohre. Erdkollektoren sind günstiger in der Anschaffung und meist genehmigungsfrei, benötigen dafür aber mehr Fläche auf dem Grundstück. Varianten wie Flächenkollektoren, Ringgrabenkollektoren oder Erdwärmekörbe ermöglichen eine flexible Anpassung an unterschiedliche Grundstücksgrößen und Bodenverhältnisse.

Kurz gesagt:
Erdwärmesonden eignen sich ideal für kleinere Grundstücke mit höherem Budget.
Erdkollektoren bieten eine kostengünstige Lösung, wenn ausreichend Fläche vorhanden ist.

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe kann sowohl für die Heizung als auch für die Warmwasserbereitung verwendet werden. Dieser Wärmepumpentyp ist dafür sogar besonders gut geeignet, weil konstant ausreichend Leistung verfügbar ist, bedingt durch das gleichmäßige Energieangebot an der Wärmequelle.

Es gibt inzwischen auch Sole-Wasser-Wärmepumpen, die zusätzlich über eine Kühlfunktion verfügen. Das lässt die Möglichkeiten weiter ansteigen. Wer sich eine Lösung für Heizung, Warmwasser und Kühlung wünscht, muss noch mehr Alternativen durchdenken – denn für die Kühlung bieten sich auch andere Systeme und Einzellösungen an. Ein Beispiel:

• Wer eine Photovoltaikanlage einsetzt, kann überschüssigen Strom an heißen Tagen nutzen, um eine Klimaanlage zu betreiben. Alternativ kann die Kühlung aber auch über die Sole-Wasser-Wärmepumpe erfolgen, die dem Gebäude über die Heizflächen die Wärme entzieht und über einen Wärmetauscher direkt an den Solekreislauf abgibt (diese Art wird auch „passive Kühlung“ genannt).
• Bei einer Kombination von Sole-Wasser-Wärmepumpe und Photovoltaikanlage stellt sich darüber hinaus die Frage, welches System besonders kosteneffizient für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden kann. Über intelligente Steuerelektronik lassen sich mehrere Arten der Energiegewinnung kombinieren für eine wirtschaftliche Heizung, Warmwassergewinnung und Kühlung.

Fachbetriebe helfen dabei, die richtigen Komponenten auszuwählen und passend zu den persönlichen Wünschen und Zielgrößen des Gebäudes die einzelnen Komponenten richtig zu regeln und zu steuern.

Sole-Wasser-Wärmepumpen gelten grundsätzlich als sehr umweltfreundliche Heizsysteme, insbesondere über ihre gesamte Lebensdauer betrachtet. Dennoch entstehen bereits bei der Installation Umweltwirkungen, die berücksichtigt werden sollten.

Die Herstellung und Installation einer Erdwärmesonde verursacht CO₂-Emissionen. Diese entstehen durch den Energieaufwand für die Tiefenbohrung sowie die Produktion der Anlagentechnik und des Verfüllmaterials. Im Vergleich zu anderen Heizsystemen ist die sogenannte "graue Energie" bei Sole-Wasser-Wärmepumpen daher zunächst höher.

Im laufenden Betrieb arbeiten Sole-Wasser-Wärmepumpen äußerst effizient und klimafreundlich. Ihre CO₂-Bilanz ist besonders gut, wenn die Wärmepumpe mit Ökostrom betrieben wird – dann sind die Emissionen im Vergleich zu fossilen Heizsystemen um bis zu 90  Prozent niedriger. Wird konventioneller Strom genutzt, bleibt die Bilanz immer noch besser als bei Öl- oder Gasheizungen.

Der Austausch veralteter Heizungen wird im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) honoriert. Sole-Wasser-Wärmepumpen werden aufgrund ihrer hohen Effizienz besonders begünstigt:

• Über die Basisförderung von 30  Prozent der förderfähigen Kosten hinaus können Sole-Wasser-Wärmepumpen leichter von einem Effizienzbonus profitieren, der neben umweltfreundlichen Kältemitteln auch die Wärmequelle (Geothermie) honoriert.
• Der Grund: Sole-Wasser-Wärmepumpen erreichen in der Regel eine hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) und eine sehr gute Gesamt-Effizienz. Insgesamt können bei Sole-Wasser-Wärmepumpen Förderquoten von bis zu 70  Prozent der Investitionskosten erreicht werden.

Mehr über die aktuelle Förderkulisse rund um Wärmepumpen finden Sie in unserem Beitrag mit allen Basis-Informationen über Wärmepumpen. Hier erläutern wir auch die besonders günstige Verbindung von Wärmepumpen und einer Fußbodenheizung sowie die Rolle der Vorlauftemperatur für die Auswahl des individuell geeigneten Pumpentyps.

In der alltäglichen Diskussion um Wärmepumpen geraten häufig Begriffe durcheinander. Wir greifen daher wichtige Fragen mit der Gefahr für Missverständnisse auf und erläutern diese kurz und bündig.

Die „Sole“ ist eine frostsichere Flüssigkeit, ein sogenanntes Kältemittel. Es zirkuliert in den Erdleitungen und nimmt die Erdwärme auf, um sie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem im Haus weiterzugeben.

Im Hausbau wird der Begriff "Erdwärmepumpe" nahezu immer synonym zur Sole-Wasser-Wärmepumpe verwendet. Streng genommen beschreibt "Erdwärmepumpe" die Nutzung von Wärme aus dem Erdreich, während "Sole-Wasser-Wärmepumpe" die Technik dahinter bezeichnet.