keine Geothermie im Trinkwasserschutzgebiet

CO₂ Sep. 05, 2020

Als wir ins Biosphärenreservat gezogen sind, hatten wir keine Ahnung davon, welche Stolpersteine uns 13 Jahre später so erwarten würden …

Unser Projekt FossilFree 2020 hat bekanntermaßen 3 große Meilensteine, von denen wir ⅔ auch umgesetzt haben:

☑ Kohle-Atom-Energiemiy →  400% erneuerbare Energie
☑ Diesel → eAuto
☐ Öl-Heizung → Wärmepumpe


Es geht also um das Projekt Wärmepumpe in diesem Beitrag - und davon gibt es auch noch verschiedene Geschmacksrichtungen. Was die Meisten Leute noch so grob zusammen bekommen ist, dass es 3 energiequellen für Wärmepumpen gibt:

  • Geothermie
  • Grundwasser
  • Luft

Geothermie

Um herauszufinden, ob bei uns Geothermie in Frage kommt, habe ich das Geothermieportal des Landes Brandenburg bemüht. Und was soll ich sagen. Theoretisch sieht das gut aus:

  • Temperatur in 2000m Tiefe 80 bis 85°C
  • Temperatur in 4000m Tiefe 150 bis 160°C
  • Temperatur an der Liasbasisfläche von 40 bis 50°C

Aber leider gibt es dann doch einen kleinen Haken:

Der Standort befindet sich innerhalb der Zone III des Wasserschutzgebietes Ww I Ebw.-Finow, dieses stellt i. d. R. ein Ausschlusskriterium für die Errichtung von vertikalen Erdwärmesonden dar.

Ich habe also mit der Wasserbehörde gesprochen und verschiedene Ideen evaluiert. Dort habe ich erfahren, dass es ein Gutachten gibt, dass empfielt, das Trinkwasserschutzgebiet zu verkleinern, und dann würden wir da raus fallen. Allerdings, so erfuhr ich ebenfalls, ist ein zweites Gutachten in Auftrag gegeben worden, dass bis 2021 das erste Guchaten entweder bestätigen oder wiederlegen soll. Sollte es jedoch, wonach es scheinbar aussieht, dann zwei gegensätzliche Gutachten geben, müsste noch ein abschließendes drittes Gutachten geben, dass dann bis 2025 abschließend Klarheit bringen soll …

OK. Also. Keine Erdbohrungen. Aber. Wir können doch auch Erdwärmekollektoren nutzen. Diese sind nicht Genehmigungspflichtig, nur Anzeigepflichtig, und dürfen nicht überbaut werden (was hier im Biosphärenreservat ohnehin nicht in Frage kommt). Da müssten wir nur ca. anderthalb Meter Erde abtragen und kollektoren im märkischen Sand verlegen. Platz hätten wir ja eigentlich. Eventuell.


Flächenkollektoren: lets do the math …

Also. Wir haben ca. 200 m² Wohnfläche und wollen auch noch den Dachboden ausbauen, was dann auf 400 m² beheizbare Fläche hinausläuft. Für die Berechnung der Erdwärekollektoren ist maßgeblich die Bodenqualität entscheidend. Je „feuchter“ der Boden ist, um so besser ist er für die Kollektoren geeignet, weil die Wärme halt durch die Feuchtigkeit im Boden transportiert wird.

Bodebeschaffenheit Wärmeentzugsleistung in Watt/m² Erdfläche
trocken, sandig 10 - 15
feucht, sandig 15 - 20
trocken, lehmig 20 - 25
feucht, lehmig 25 - 30
grundwasserführend 30 - 35
Quelle: Viessmann, Planungsanleitung Wärmepumpensysteme

Jo. Also. Wir haben Sandboden. Und der ist auch noch sehr trocken. Wir liegen halt im Endmoränengebiet der pommerschen Eisrandlage der Weichseleiszeit. Die Faustregel sagt „Wohnfläche * 2“ für die Bemessung eines Erdkollektors. Im Endeffekt läuft es dem Wärmebedarf des Hauses dann auf 900 – 1.000 m² für den Erdkollektor hinnaus. Allein die Aushubarbeiten würden ein kleines Vermögen kosten.


Plan B: Luft~Wasser

Es gibt noch die Luft-Wasser-Wärmepumpen, die also ihre Energie aus der Umgebungsluft entnehmen. Der Nachteil ist halt, dass bei Minus-Themperaturen die Leistung bei Luft~Wasser-Wärmepumpen dramatisch einbricht. Dazu muss man sich einmal ansehen, wie die Wärmepumpen grundsätzlich funktionieren. Das Zauberwort heißt Adiabatische Zustandsänderung. Kurz zusammengefasst: wird ein Gas komprimiert, erhitzt es sich und wenn es sich ausdehnt, entnimmt es Energie aus der Umgebung und kühlt diese daher ab. So arbeiten halt auch Kühlschränke. Es gibt es 2 „Seiten“ in dem Prozess des Kreislaufs zwischen Kompression und Expansion. Beim Kühlschrank wird der Innenraum gekühlt und die Hitze als „Abfallprodukt“ hinter dem Kühlschrank in den Raum entlassen. Bei der Wärmepume ist das Prinzip das Gleiche, nur dass wir hier eben genau die Wärme ernten.

Neben der Mechanik eines geschlossenen wartugnsfreien Systems liegt der Augenmerk also auf das verwendete Gas als Kältemittel. In Wärmepumpen kommen als Kältemittel heute überwiegend teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) zum Einsatz. Diese weisen ein hohes Treibhauspotenzial auf und sind beim Entweichen oder bei der Entsorgung der Anlage bis zu mehrere tausend Mal klimaschädlicher als CO2! Wir erinnern und noch an die FCKW in Kühlschränken, die über Jahrzehnte das Ozonloch verursacht haben. Seit Oktober 2016 gibt es daher den internationalen Beschluss, HFKW-Kältemittel schrittweise aus Kälteanlagen zu verbannen, um somit den Einfluss auf die Klimaerwärmung zu reduzieren.

Als Alternative zu HFKW-Kältemitteln werden vor allem natürliche Kältemittel mit einem geringen Treibhauspotenzial gehandelt. Der Marktanteil dieser Kältemittel ist zwar noch gering, es zeichnet sich auf Seiten der Hersteller jedoch eine klare Tendenz zu umweltfreundlichen Alternativen ab. So gilt besonders das Kältemittel R290 (Propan) als zukunftssicherer Ersatz für HFKW-Kältemittel. Auch die natürlichen Stoffe Ammoniak (NH3) oder Kohlendioxid (CO2) kommen als Alternativen infrage, eignen sich aber für Wärmepumpen, die ausschließlich privaten Anwendungszwecken dienen, nur bedingt. Das aktuelle Standard-Kältemittel scheint R-410A zu sein. 2Kilogramm diesen Kältemittels würde, bei einer Havarie, ein CO₂-Äquivialent von 4,2 Tonnen CO₂ emmittieren. Wer mehr Interesse hat, dem empfehle ich diese interessanten Bericht des Umweltbundesamts

Auch wenn R-410A einen Siedepunkt von -48,5°C hat, fällt die Effizenz mit fallender Außentemperatur dramatisch ab, so dass bei ca. -5°C Lufttemperatur nur COP-Wert (Coefficient of Performance) von 1 erreicht wird. Sprich: für 1kW elektrische Leistung kommen nur noch 1kW Wärmeleistung raus.

Der Wert liegt bei guten Wärmepumpen eigentlich so zwischen 4 und 5, und da wir unseren eigenen Strom herstellen, ist das eigentlich auch eine sehr gute Kombination.

+ Biomasse

Wenn es nun aber mal richtig kalt draußen wird, kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe für die Heizung nur noch bedingt verwendet werden. Daher werden Luft-Wasser-Wärmepumpen in diesem Fall gern mit alternativen Heizqzellen unterstüzt. Das sind leider häufig standardmäßig Gas- oder Öl-Brennwertthermen. Hier argumentieren die Anlagenbauer wie die Autobauer mit ihren Plugin-Hybriden: idealerweise läuft alles elektrisch, aber sie können auch mit ganz wenig Öl oder Gas dazuheizen. Am Ende dreht man das Thermostat auf und der Öl-Brenner springt schon im im September an …

In den letzten Jahren haben wir ohnehin mit dem GK21 geheizt, so dass für uns als Unterstützung „Biomasse“ in der Form eines modernen Holzvergaserkessels die gewünschte Ausbaustufe darstellte. Der DDR GK21 hatte dabei, abhängig von einigen Faktoren wie Luftzug, Restfeuchte etc. einen Wirkungsgrad von 30 – 45%. Moderne Holzvergaser kommen da auf 90 – 97% …


Unser Plan ist daher also:

  • Luft~Wasser-Wärmepumpe für Warmwasser und Heizung
  • + Holzvergaserkessel für Heizung bei Minus-Temperaturen

Wir haben uns etliche Angebote eingeholt und müssen jetzt eine Entscheidung treffen. Aktuell übernimmt die BAFA beim gleichzeigen Austausch der Öl-Heizung bis zu 45% der Kosten im RAhmen des Förderprogramms „Heizen mit Erneuerbaren Energien“ - ich denke, dass sollten wir uns nicht entgehen lassen …

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