Wärmepumpen versorgen mittlerweile sogar große Gebäude mit Wärme, Kühlung und Warmwasser. Ihr elektrischer Verdichter lässt sich gut mit Sonnenstrom treiben, bis in die Übergangszeit hinein. Wenn das Firmendach ausreicht.
Strom von Sonne und Wind: Mit regenerativen Generatoren öffnen sich völlig neue Versorgungskonzepte für Strom, Wärme, Lüftung und Kälte. Treibt der Ökostrom eine Wärmepumpe, lassen sich kaum schlagbare Betriebskosten erzielen – auch in Mehrgeschosswohnbauten oder in Fabriken. Denn auch bei den Wärmepumpen entwickelt sich die Technik rasant, gehen die Kosten für das Kilowatt weiter nach unten. „Wir rechnen mit 500 Euro bis 1.500 Euro je Kilowatt installierter Pumpenleistung“, schätzt Pieter Bots, Gründer und Geschäftsführer der Berliner Firma Geo-En Energy Technologies. „Die Investitionen hängen natürlich stark vom konkreten Einsatzfall ab. Mit der Photovoltaik oder mit kleinen Windrädern haben wir die Chance, die Kosten für den Antriebsstrom der Wärmepumpe zu senken.“
Eine patentierte Sonde
Geo-En wurde 2007 gegründet, die 20 Mitarbeiter sitzen im Berliner Stadtteil Schöneberg. Bots und seine Kollegen haben eine besondere Erdsondentechnik entwickelt, mit der sich sehr hohe Entzugsleistungen aus tief gelegenen Wasseradern ziehen lassen. Mit diesen Hochleistungssonden bietet das Unternehmen schlüsselfertige Versorgungskonzepte für größere Gebäude an: Wohnhäuser in der Stadt, alte Villen, Fabriken und Verwaltungsgebäude. „Wir erreichen deutlich geringere Energiekosten als beispielsweise ein System aus Gasheizung und klassischer Kälteanlage“, sagt Pieter Bots.
Kernstück ist die Sonde, die in den Aquifer greift. Die patentierte Integralsonde fördert das Grundwasser über eine einzige Bohrung zum Arbeitskreis der Wärmepumpe. Normale Sondenfelder beziehen die Erdwärme aus geschlossenen U-Rohren, in denen eine Sole als Wärmetauscher zirkuliert. Gerade größere Gebäude benötigen oft so viel Leistung, dass mehrere tiefe Bohrungen notwendig sind. Bohrungen jedoch sind teuer, die Kosten gehen hoch. Die Integralsonde zieht das Grundwasser nach oben, um mit seiner Wärme das Arbeitsmittel in der Wärmepumpe zu verdampfen. Da sehr hohe Leistungen möglich sind, kommt das System mit einer Sonde aus.
Zehnmal höhere Entzugsleistungen
Für Boden mit sehr schmalem Aquifer bietet Geo-En eine Zwillingssonde an, die mit zwei Bohrungen auskommt. Sogar Festgestein lässt sich mit der Technologie von Geo-En thermisch nutzen: indem die Ingenieure Wasser in ein tiefes Bohrloch drücken, das die Wärme des Gesteins aufnimmt und schließlich wieder zur Erdoberfläche gebracht wird. „Die Entzugsleistungen liegen pro Bohrloch etwa zehnmal höher als bei konventionellen Erdsonden“, rechnet Pieter Bots vor. „Wird die Anlage nur für die Heizung im Winter verwendet, erreichen wir Jahresarbeitszahlen von 4,5 bis 5. Soll sie in den heißen Monaten auch kühlen, sind Arbeitszahlen bis 30 möglich.“ Die Arbeitszahl beschreibt, wie viel Wärmeenergie das Aggregat mit einer Kilowattstunde Antriebsstrom für den elektrischen Verdichter erzeugen kann. Soll heißen: Die Wärmepumpe veredelt den elektrischen Strom, indem sie saubere Umweltwärme erzeugt.
Bietet ein Gebäude große Massen wie Betonkerne an, um sie thermisch aufzuladen, steigt die Jahresarbeitszahl deutlich. Auch Warmwasser lässt sich damit erzeugen, ebenso Prozesswärme für Fabriken. (Heiko Schwarzburger)
Den vollständigen Report lesen Sie im Oktoberheft der Fachzeitschrift photovoltaik, das am 4. Oktober 2013 erscheint.
