Die Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe funktioniert mit Energiequellen, die kostenfrei zur Verfügung stehen. Wasser, Luft und Erde sind die Elemente, welche in die Wärmepumpentechnik einfließen und als erneuerbare Energien die Unabhängigkeit von den fossilen und begrenzten Brennstoffen wie Öl und Gas kontinuierlich ermöglichen. Eine der Systemvarianten ist die Sole-Wasser-Wärmepumpe, die auch als Erdwärmepumpe bezeichnet wird. Sie nutzt die Wärme aus dem Erdreich, um Heizwärme für den gesamten Haushalt bereitzustellen.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Erdwärme. Sie ist als Wärmelieferant besonders geeignet, da das Erdreich ein hervorragender Speicher thermischer Energie ist. Das ganze Jahr über liegen die Temperaturen zwischen sieben und 13 Grad Celsius. Das gilt auch für die kalte Jahreszeit, selbst wenn die obere Erdschicht vereist ist. Die tieferen Regionen bleiben davon unberührt, sodass die Funktionsfähigkeit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe selbst dann nicht gefährdet wird. 

Um diese Wärme für den Betrieb einsetzen zu können, gibt es zwei Varianten der Gewinnung: sogenannte Erdsonden und Erdkollektoren. 

Erdsonden werden bis zu einer Tiefe von 40 bis 100 Metern in das Erdreich eingebracht, weshalb der Platzbedarf vergleichsweise gering ist. Die Sonden werden durch eine Bohrung vertikal in die Erde eingelassen. In seltenen Fällen erfolgt eine tiefere Bohrung, die jedoch einer Zulassung durch die Bergbehörde bedarf. Grundsätzlich unterliegen Tiefenbohrungen für Erdsonden bergrechtlichen Bestimmungen und müssen nach § 127 BbergG (Bundesberggesetz) der zuständigen Bergbehörde gemeldet werden. Die Tiefenbohrung für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe erfordert außerdem einen hydrogeologisch einwandfreien Standort. Das bedeutet, dass er den Vorgaben nach dem Wasserhaushaltsgesetz genügen muss. Eine Genehmigung durch die untere Wasserbehörde wird nicht erteilt, wenn durch die Bohrarbeiten für die Wärmepumpe Sole-Wasser das Grundwasser gefährdet wird.

Im Gegensatz zu Erdsonden sind Erdkollektoren horizontal und großflächig angeordnet. Sie werden in einer Tiefe von mindestens 0,8 bis 1,5 Metern schlangenförmig im Erdboden verlegt, also unterhalb der Frostgrenze, um ein Einfrieren in der kalten Jahreszeit zu vermeiden. Der Abstand zwischen den einzelnen Rohren beträgt 0,6 bis 0,8 Meter. Diese großflächige Variante der Sole-Wasser-Wärmepumpe hat einen Platzbedarf, der sich an der Größe der zu beheizenden Fläche orientiert. Als Faustformel für die Berechnung der Fläche für Erdkollektoren wird die beheizende Quadratmeterfläche verdoppelt.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe basiert auf einem Kreislauf. Um das Heizwasser zu erhitzen, entzieht die Erdwärmepumpe dem Erdreich via Erdsonden oder Erdkollektoren Wärme. Diese thermische Energie wird dann mit einem Gemisch aus Sole und Wasser zum sogenannten Verdampfer geleitet. Dort wird die Wärme an das Kältemittel übertragen, welches bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen verdampft. 

Dieser Kältemitteldampf gelangt zum strom- oder gasbetriebenen Verdichter. Dort erhöht sich der Druck, wodurch gleichzeitig das Temperaturniveau angehoben wird. Je höher die Vorlauftemperatur im Heizkreis sein muss, umso mehr Strom wird benötigt, um die Temperatur anzuheben. 

Über einen Wärmeübertrager kann der Kältemitteldampf nun seine Wärme an den Heizkreislauf abgeben. Durch diesen Vorgang erkaltet das Mittel wieder und der Vorgang - das Heizen mit der Wärmepumpe - beginnt von vorn. 

Im Vergleich zu anderen Typen der Wärmepumpe, der Luft-Wärmepumpe oder der Wasser-Wasser-Wärmepumpe, verfügt die Sole-Wasser-Wärmepumpe über einige Vorteile:

• Zur Wärmegewinnung stehen gleich mehrere Absorber-Systeme zur Verfügung, dazu gehören Erdkollektoren, Grabenkollektoren oder Erdsonden.
• Bei der Nutzung von Erdkollektoren oder Grabenkollektoren ist keine behördlichen Genehmigungen (z.B. die Untere Wasserbehörde bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe) notwendig.
• Die Erdwärme als Energiequelle ist im Vergleich zur Umgebungsluft im Winter sehr hoch (circa zehn Grad Celsius - und das konstant).
  
• Auch die staatlichen Fördersummen für Sole-Wasser-Wärmepumpen sind deutlich höher als die für Luft-Wasser-Wärmepumpen.
• Mit einer Wärmepumpe Sole-Wasser ist es möglich, nicht nur zu heizen und Brauchwasser aufzubereiten, sondern bei hochsommerlichen Temperaturen auch zu kühlen.

Ganz von Nachteilen ist eine solche Wärmepumpe natürlich nicht. Womit sie nicht punkten kann, ist:

• Abhängig von der Art der verwendeten Erdkollektoren kann der Flächenaufwand für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sehr hoch sein.
• Bei der Verwendung von Erdsonden können die Kosten für Tiefenbohrung vergleichsweise hoch ausfallen.
• Eine Bohrung ist ferner nicht ohne eine Genehmigung von den unteren Behörden möglich.