Umweltwärme nutzt gespeicherte Sonnenenergie

  • Über 99% der Erde ist heisser als 1000° C, diese Energie könnte genutzt werden.
  • Wärmepumpen gewinnen an Bedeutung, müssen aber noch effizienter werden.
  • Die Geothermie befindet sich noch im Entwicklungsstadium.

Wärmepumpenheizungen brauchen Strom, das ist nicht immer effizient. Wärmepumpenheizungen nutzen die Umweltwärme aus Luft, Wasser oder dem Erdinnern (Geothermie), um sie mit Hilfe einer Wärmepumpe auf ein brauchbares höheres Temperaturniveau anzuheben (vergleichbar mit der Funktionsweise eines Kühlschranks). Das Problem: Um die Umweltwärme hochzupumpen und auf die richtige Temperatur anzuheben, braucht die Wärmepumpe elektrische Energie. Im Jahr 2015 waren rund 240'000 Wärmepumpen in Betrieb. Sie verbrauchten total 1550 GWh Strom, um damit 5051 GWh Wärme zu produzieren.

Nicht immer ist eine Wärmepumpe die beste Heizlösung. Für die Energiebilanz ist entscheidend, wie hoch der Anteil zusätzlich benötigter elektrischer, nicht-erneuerbarer Energie ist. Dies misst man mit der Jahresarbeitszahl: Die produzierte Wärme wird durch den verbrauchten Strom dividiert, im Durchschnitt über ein Jahr. Die Effizienz hängt sehr stark von der Temperatur der Wärmequelle, von der Temperatur des Wärmeverteilsystems im Gebäude und vom Benutzerverhalten ab und schwankt innerhalb einer Bandbreite von 2,5 bis 5. Das heisst: Mit 1 kWh Strom wird 2,5 bis 5 kWh Wärme erzeugt (Vgl. Elektrowiderstandsheizung: 1 kWh Strom = 1 kWh Wärme). Zwar ist in der Regel die Energiebilanz von Wärmepumpenbesser als diejenige von Öl- und Gasheizungen, gleichzeitig ist sie aber auch schlechter als diejenige von Holzheizungen oder solarthermische Wärmeerzeugung. Dort liegt der Anteil erneuerbarer Energien bei nahezu 100%. Das gilt für Wärmepumpen nur dann, wenn sie ausschliesslich mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden.

Geothermie im Entwicklungsstadium: Kommt die Wärme aus dem Erdinneren, spricht man von Geothermie. Über 99% der Erde ist heisser als 1000° C. Nur die obersten drei Kilometer sind durchschnittlich kühler als 100° C. Während Erdwärme der oberen Schichten für das Heizen und Kühlen von einzelnen Gebäuden schon weltweit genutzt wird, befinden sich Forschungsprojekte der tiefen Geothermie noch im Entwicklungsstadium. Trotz intensiver Forschungsarbeit – auch in der Schweiz – ist es bis heute noch in keinem Land gelungen, das riesige Energiepotenzial, das tief in unserer Erde steckt, erfolgreich und in grossem Stil in Form von Wärme und Strom an die Erdoberfläche zu befördern.

Schweizer Geothermieprojekte bei mittlerer bis niedriger Temperatur: Auch die Schweizer Pilotprojekte für tiefe Geothermie in Basel und St. Gallen mussten beide eingestellt werden nach unerwarteter Erdbebenauslösung. Anders die Geothermieprojekte bei mittlerer Temperatur (20-70° C) in 300-1000 Meter Tiefe. Diese nutzen die Wärme des Grundwassers, das in sedimentären Gesteinen zirkuliert. In Riehen bei Basel wird auf diese Weise Wärme für das Fernwärmenetz erzeugt. Doch auch Thermalbäder und Anlagen bei Tunnels können diese Wärme nutzen. Die Geothermie bei niedrigen Temperaturen (8-20° C) in weniger als 150 Meter Tiefe kann ebenfalls für die Wärmeproduktion genutzt werden. Häufig werden Erdwärmesonden (vertikal verlegte Wärmetauscher) eingesetzt, um Wärmepumpen mit der nötigen Erdwärme zu versorgen. Auch Grundwasser und Tunnelwärme können zu diesem Zweck genutzt werden.