Der Aufstieg und Fall der Grundwasser-Wärmepumpe
Die Grundwasser-Wärmepumpe war schon immer eher ein Nischenprodukt. Sie erzielt zwar sensationelle Arbeitsszahlen und zwar Sommer wie Winter. Auf der anderen Seite ist sie aber komplex und teuer und benötigt spezielle Bedingungen (Grundwasser), die nicht überall existieren. Es lohnt sich daher einen genaueren Blick auf die Grundwasser-Wärmepumpe zu werfen, aber auch die Gründe zu benennen, warum diese Art der Wärmepumpen wohl in den nächsten Jahren aussterben wird.
Das Video zum Artikel
Was ist eine Grundwasser-Wasser-Wärmepumpe und wie funktioniert sie?
Bild UNTERTITEL
Vom Grundprinzip her funktioniert eine Grundwasser-Wärmepumpe, oder auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe genannt, ganz genau so wie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe. Es wird also aus einem Quellmedium Wärmeenergie entzogen, damit wird ein Kältemittel erwärmt, welches dann gasförmig wird. Dieses wird anschließend verdichtet, wodurch es sich erhitzt und diese nun höhere Temperatur wird dann auf das Heizungssystem übertragen. Mit dem danach abgekühlten und wieder flüssigen Kältemittel beginnt ein neuer Kreislauf.
Die Grundwasser-Wärmepumpe verwendet dabei als Quellmedium das oberflächennahe Grundwasser als Wärmequelle, welches über zwei Brunnen angesaugt und zurückgepumpt wird: dem Saugbrunnen und Schluckbrunnen. Diese beiden Brunnen benötigten in der Vergangenheit eine Tiefe zwischen 5 m und maximal 15 m. Ab 15m werden die Brunnen verhältnismäßig teuer und auch der Betrieb der Pumpen kostet dann mehr und mehr Energie, so dass man bei tiefer liegenden Wasservorkommen meistens schon von einer Grundwasser-Wärmepumpe abgeraten hat.
Voraussetzungen für eine Grundwasser-Wasser-Wärmepumpe
Zuerst einmal muss der Bau der Brunnen und die geplante Nutzung des Grundwassers z.B. von der unteren Wasserbehörde genehmigt werden (Wasserrechtsantrag). Für eine solche Genehmigung muss in der Regel auch ein Pumpversuch von einem Sachverständigen durchgeführt werden. Dabei wird eine Probebohrung durchgeführt und das Grundwasser über mehrere Tage analysiert. Das alleine kostet schnell zwischen 3.500,- und 4.500,- Euro. Liegt das Grundstück in einem Wasserschutzgebiet kann man sich die Probebohrung sparen. Dann ist der Brunnenbau grundsätzlich ausgeschlossen.
Damit die Genehmigung erteilt werden kann muss das Grundwasser etliche Anforderungen und Eckdaten erfüllen. Bei gutem Grundwasser kann die Anlage im Direktbetrieb betrieben werden, bei schlechtem Grundwasser kann auch mit einem Zwischenwärmetauscher gearbeitet werden. Dieser reduziert allerdings die Effizienz der Anlage und kostet extra Geld. Wenn alles soweit in Ordnung und genehmigt ist, dürfen die Brunnen errichtet werden. Hier sollte man mit Kosten von mindestens 5.000,- Euro je Brunnen – also alles mal 2 – rechnen. Das aber auch nur, wenn die Brunnen maximal 10 Meter in die Tiefe reichen müssen und der Bodennicht zu schwer ist. Tiefere Brunnen zwischen 15 m und 20 m können schnell bereits das Doppelte und mehr kosten!
Anforderungen an das Grundwasser
| in ausreichender Menge vorhanden sein (etwa 0,25m³/h pro 1kW Heizleistung) |
| die richtige Temperatur besitzen (mindestens 8°C) |
| es darf nicht zu schnell fließen (etwa 0,8m/s) |
| es sollte nicht tiefer als 15m liegen (sonst wird der Brunnen und Betrieb zu teuer) |
| die Zusammensetzung des Wassers muss passen |
Eckdaten für das Wasser
| Eigenschaft | Grenzwert | mögliche Probleme |
|---|---|---|
| Partikeldurchmesser | < 1 mm | Ablagerungen im Wärmetauscher |
| pH-Wert | 6,5 – 9 | Korrosion von Edelstahl und anderen Werkstoffen |
| Sauerstoff (O2) | < 2 mg/l | Korrosionsgefahr (siehe VDI 4640) |
| Leitfähigkeit | < 500 µS/cm | Korrosionsgefahr (siehe VDI 4640) |
| Gesamthärte | > 4°dH < 8,5°dH | Ablagerungen durch Karbonatbildung |
| Eisen (Fe) | < 2 mg/l | Verockerung des Schluckbrunnens |
| Mangan (Mn) | < 1 mg/l | Verockerung des Schluckbrunnens |
| Aluminium (Al) | < 0,2 mg/l | Korrosionsgefahr für Kupfer |
| Ammoniak (NH3) | < 2 mg/l | Korrosionsgefahr für Kupfer |
| Sulfat (SO4) | < 70 mg/l | Korrosion von Edelstahl |
| Chlorverbindungen | < 300 mg/l | Korrosion von Edelstahl |
| gelöste Kohlensäuren | < 5 mg/l | Korrosionsgefahr für Kupfer |
Vor und Nachteile der Grundwasser-Wärmepumpe gegenüber der Luft-Wasser-Wärmepumpe
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| hoher Wirkungsgrad das ganze Jahr über | recht aufwendiger und teurer Genehmigungsprozess |
| Grundwasser hat auch im Winter konstante Temperaturen | insgesamt sehr teure Wärmpepumpe |
| hohe Wärmelast kann mit sehr hoher Jahresarbeitszahl gedeckt werden | nur realisierbar, wenn Grundwasser perfekte Werte hat |
| Kühlen im Sommer relativ einfach möglich | Gefahr, dass sich Grundwasserspiegel ändert |
| keine Außeneinheit (Geräusche) | Gefahr der Verockerung der Brunnen |
Die Kosten einer Grundwasser-Wärmepumpe
Zuerst haben wir also die Probebohrung und die Genehmigungsverfahren. Diese Kosten hierfür liegen zwischen ca. 3.500,- und 4.500,- Euro. Hinzu kommen natürlich Kosten der Wärmepumpe selber. Hier kommt es – wie immer – auf Typ, Leistung, Ausstattung usw. an. Grundwasser-Wärmepumpen sind etwas teurer als Luft-Wasser-Wärmepumpen und liegen grob im Bereich von 8.000,- bis 14.000,- Euro. Dazu kommt aber in diesem Fall relativ viel Peripherie für den Anschluss und Betrieb der beiden Brunnen und eine aufwändigere Montage / Installation. Insgesamt liegt man bei der Grundwasser-Wärmepumpe dann in einem groben Preisbereich von 26.000,- bis 32.000,- Euro. Im Vergleich zu einer Luft-Wasser-Wärmepumpe kosten diese also rund 5.000,- Euro mehr.
Und jetzt kommen noch die Brunnen hinzu. Diese liegen bereits unter guten Bedingungen bei mindestens 10.000,- Euro. Müssen sie tiefer sein oder sind die Bodenverhältnisse ungünstig, können da auch tatsächlich 20.000,- Euro daraus werden.
Der Gesamtpreis einer Grundwasser-Wärmepumpe bewegt sich damit also schnell in einem Bereich von 40.000,- Euro bis 55.000,- Euro. Davon kann man noch die Förderung von 40% abziehen. In der Summe ergeben sich somit Gesamtkosten von 24.000,- Euro bis 33.000,- Euro. Im Vergleich kostete eine Luft-Wasser-Wärmepumpe 14.000,- Euro bis 22.000,- Euro.
Betriebskosten
| 25.000kWh Wärmebedarf pro Jahr | Strompreis 40 Cent / kWh |
|---|---|
| Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Jahrenarbeitszahl 3,0 |
3.330,- Euro/ Jahr |
| Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Jahrenarbeitszahl 3,5 |
2.860,- Euro/ Jahr |
| Grundwasser-Wärmepumpe mit Jahrenarbeitszahl 4,5 |
2.220,- Euro/ Jahr |
| Grundwasser-Wärmepumpe mit Jahrenarbeitszahl 5,0 |
2.000,- Euro/ Jahr |
Allerdings benötigt die Grundwasser-Wärmepumpe auch einige kWh pro Jahr für den Betrieb der Pumpen. Das können durchaus schnell 500 kWh bis 800 kWh werden, also 200,- Euro bis 320,- Euro im Jahr. Das bedeutet, die Grundwasser-Wärmepumpe spart im Idealfall gegenüber einer Luft-Wasser-Wärmepumpe vielleicht 500,- EUR pro Jahr ein. Die Mehrkosten von rund 10.000,- EUR würden sich also erst in rund 9-15 Jahren rentieren.
Hat die Grundwasser-Wärmepumpe eine Zukunft?
Bild UNTERTITEL
Grundsätzlich ist die Grundwasser-Wärmepumpe schon recht teuer. Bei entsprechend hohen Energiebedarfen holt sie diesen Nachteil aber durch die viel besseren Jahresarbeitszahlen relativ schnell wieder rein. Aber hat eine solche Anlage eine Zukunft? – Nein!
Das Problem ist aber nicht die Technik, sondern die Umwelt, um genauer zu sein die Grundwasserspiegel. Es ist nämlich praktisch überall in Deutschland zu beobachten, dass die Grundwasserspiegel permanent fallen. In einigen Regionen wie z.B. Bayern sind sie in den letzten 10 Jahren um bis zu 4 m (!) gefallen! Hier muss man heute bereits Brunnen in Tiefen von 20 bis 25 m bohren um an das Grundwasser zu gelangen. Es ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung nicht ändern wird.
Das bedeutet also, man benötigt heute bereits viel tiefere und damit sehr viel teurere Brunnen. Gleichzeitig ist es aber nur eine Frage der Zeit bis auch diese Brunnen nicht mehr ausreichen. Eine Grundwasser-Wärmepumpe ohne Zugang zum Grundwasser funktioniert nun mal gar nicht! Man kann und muss also sagen, die Grundwasser-Wärmepumpe ist tot. Somit kann man heute tatsächlich niemandem mehr empfehlen, auf eine Grundwasser-Wärmepumpe zu setzen.
Zusammenfassung und Fazit
Die Grundwasser-Wärmepumpe ist an sich keine schlechte Wärmepumpe. Besonders die Nutzung von Wasser als Energiequelle ist eigentlich optimal. Dazu kommen die gleich bleibenden Temperaturen – egal ob Sommer oder Winter – und damit entsprechend gute bis sehr gute Jahresarbeitszahlen. Das Hauptproblem der Grundwasser-Wärmepumpe sind allerdings die Veränderungen unserer Natur. Die Grundwasserspiegel sinken zum Teil rapide und dieser Trend wird sich wohl auch in den nächsten Jahren fortsetzen. Das bedeutet praktisch das Aus für die Grundwasser-Wärmepumpe, und nicht irgendwann in ferner Zukunft, sondern im Grunde bereits heute. Das ist besonders ärgerlich für diejenigen, die sich in den letzten 15 Jahren für eine solche Anlage entschieden haben und nun befürchten müssen, dass sie die teure Wärmepumpe gegen eine andere Wärmepumpe ersetzen müssen.
Wer dennoch keine Lust auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hat, der sollte sich statt der Grundwasser-Wärmepumpe vielleicht mal eine Erdwärme-Wärmepumpe anschauen.
Informationen zum Artikel und Autor
Über den Autor
Moin moin zusammen! Ich bin “Der Fachwerker” und betreibe neben meinem YouTube Kanal zusätzlich auch noch diese wundervolle Webseite!
Ich kümmere mich um die Organisation und die Technik der Webseite und schreibe natürlich auch die Artikel.
Über den Artikel
Letzte Aktualisierung: 28.07.2022
Das Bildmaterial in diesem Artikel stammt ausschließlich aus der Bilddatenbank Shutterstock
Bei den gezeigten Buchtipps handelt es sich um sogenannte “Affiliate Links” – das bedeutet, wenn ihr über diesen Link einen Einkauf tätigt, bekomme ich eine kleine Provision. Das hat für euch keine Nachteile, bedeutet für mich aber eine kleine finanzielle Unterstützung die mir beim Aufbau/Betrieb dieser Webseite hilft.
Quellenverzeichnis:
