Wärmepumpe

Die Wärmepumpe ist für die Nutzung oberflächennaher Geothermie unabdingbar. Nur durch eine Wärmepumpe können die relativ niedrigen Quelltemperaturen von 8-12 °C zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Meist werden elektrisch betriebene Kompressionswärmepumpen verwendet. Diese arbeiten nach dem umgekehrten Kühlschrankprinzip. In einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein Kältemittel. Dies ist eine Flüssigkeit, die schon bei sehr geringen Temperaturen verdampft (z. B. Propan). Das Kältemittel nimmt im Verdampfer die Wärmeenergie der Sole bzw. des Grundwassers auf und verdampft. Ein Kompressor verdichtet das Gas unter Verbrauch von mechanischer bzw. elektrischer Energie, wodurch es zu Heißgas erhitzt wird. Im Verflüssiger, der zum Beispiel vom noch kalten Heizstrom umspült wird, gibt das Heißgas Wärme ab, wodurch das Heizwasser erwärmt wird. Dadurch verflüssigt sich das Kältemittel (Heißgas) wieder. Ein Expansionsventil sorgt anschließend für eine Druckminderung und damit für eine starke Abkühlung des Kältemittels, der Kreislauf beginnt von vorn.

Die im Verflüssiger abgegebene Wärmeenergie setzt sich also aus der der Erde entnommenen Wärmeenergie und der mechanisch durch Kompression erzeugten Wärmeenergie zusammen. Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Wärmeverbraucher ist, desto weniger Energie muss aufgewandt werden und desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Heizsysteme mit niedriger Vorlauftemperatur, wie z. B. Fußbodenheizungen, sind in Verbindung mit Erdwärme daher besonders geeignet. Für die Warmwasserbereitung muss entsprechend mehr elektrische Energie aufgewandt werden. Alternativ dazu hat sich für die Warmwasserbereitung die Kombination mit einer solarthermischen Anlage als günstig erwiesen. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung erfolgt die Warmwasserversorgung direkt über die solarthermische Anlage, wobei das Wasser ohne weitere Energiezufuhr ausreichend heiß wird. Nur an sonnenarmen Tagen muss die Wärmepumpe verwendet werden. Es ist auch möglich, zusätzlich eine kleinere Brauchwasser-Wärmepumpe zu installieren, um Betriebskosten zu sparen. In Zeiten, in denen nicht geheizt wird, kann dann der Betrieb der „großen“ Heizungswärmepumpe eingestellt werden.

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpenheizungsanlage wird über die Jahresarbeitszahl angegeben.

Neben dem Heizbetrieb können einige Wärmepumpenmodelle auch zum Kühlen verwendet werden. Die Wärmepumpe läuft dann genau umgekehrt zum Heizbetrieb, analog zum Kühlschrank. Die Abwärme kann in die Erde geleitet und dort gespeichert werden. In der Regel werden Wärmepumpen jedoch nur für den Heizbetrieb konstruiert, zum Kühlen ist eine technische Erweiterung notwendig.

Neben elektrischen Wärmepumpen gibt es auch Gas-Wärmepumpen, die vor allem dann interessant sind, wenn bereits ein Gasanschluss vorhanden ist.

Der Bundesverband Wärmepumpe e.V. vergibt ein Gütesiegel für qualitativ hochwertige Wärmepumpen, wodurch Bauherren die Auswahl einer geeigneten Technik erleichtert wird.

Die ETI wird finanziert aus Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg und der Industrie- und Handelskammer (IHK) Potsdam.