Esslingen. Die Wärmepumpe ist keine neue Erfindung. Schon in den 70er-Jahren wurde sie bei zahlreichen Bauprojekten eingesetzt. Allerdings hielt die Technik damals selten, was die Hersteller versprachen: „Der Stromverbrauch war oft deutlich höher als angegeben, außerdem gingen die Pumpen schnell kaputt“, weiß Gerhard Fetzer, Dekan der Fakultät Versorgungs- und Umwelttechnik an der Hochschule Esslingen. Nach diesen Erfahrungen ließen die Bauherren lange Zeit die Finger von dieser Technik. Inzwischen ist sie deutlich ausgereifter, doch ein Problem ist geblieben: Die Frage, ob man mit Erdwärme wirklich günstiger fährt, lässt sich vorab schwer beantworten.
Denn das System besteht aus drei Komponenten: Da ist zum einen die Erdsonde, in der eine Flüssigkeit, zum Beispiel Sole, in bis zu 80 Meter Tiefe gepumpt und durch die selbst im Winter relativ konstante Temperatur unter der Erde auf 10 bis 15 Grad erwärmt wird. Die Wärmepumpe entzieht dann der Flüssigkeit diese Energie und nutzt sie für die Erhitzung des Heizwassers. Und schließlich ist da die Heizung selbst, die die Wärme in die einzelnen Räume verteilt.
Wie effizient das System letztlich arbeitet, hängt vom Zusammenspiel der einzelnen Bestandteile ab. „Die besten Einzelkomponenten liefern nicht automatisch das beste Ergebnis“, sagt Gerhard Fetzer. Studenten und Professoren erforschen deshalb in verschiedenen Teilprojekten, wie sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpen optimieren lässt.
Für ihre Untersuchungen haben die Forscher in ihrem Labor ein Testsystem mit einer 50 und einer 80 Meter tiefen Erdsonde aufgebaut. Dort können sie unterschiedliche Parameter variieren und testen, welche Auswirkungen die Veränderungen auf den Wirkungsgrad haben. Dabei hilft ihnen auch eine selbst entwickelte Software, mit der sich zum Beispiel simulieren lässt, wie die Wärmepumpe mit einer eher träge reagierenden Fußbodenheizung im Vergleich zu schnell anspringenden Heizkörpern reagiert, oder welchen Unterschied es macht, ob ein Gebäude mit großen Glasfronten oder ein massiver Betonbau erwärmt werden soll.
In einer Bachelorarbeit ging es kürzlich auch um die Frage, ob sich die Effizienz verbessern lässt, wenn man zwischen Wärmepumpe und Heizung einen großen Wassertank als Zwischenspeicher schaltet: „Eine Wärmepumpe ist nämlich eher ein Dauerläufer und nicht so gut geeignet für einen stark schwankenden Wärmebedarf“, weiß Fetzer.
Generell sei Erdwärme umso wirtschaftlicher, je weniger man das Heizwasser erhitzen müsse, sagt der Dekan. Seine Kollegen und er experimentieren deshalb auch mit Heizsystemen, in denen das Wasser statt mit 35 Grad, wie bei Fußbodenheizungen üblich, mit einer Temperatur von nur 25 Grad zirkuliert. Damit lässt sich ein Raum zwar erwärmen, das kann allerdings einen ganzen Tag dauern. Ein solches System müsste deshalb bereits vorher wissen, wann es draußen kalt wird - etwa indem es per Internet mit den prognostizierten Temperaturen aus der Wettervorhersage versorgt wird. Das Ganze ist laut Fetzer schon mehr als eine Zukunftsvision: „Es gibt Firmen, die so etwas bereits nutzen.“
Die Forschungsarbeit wird von Studenten durch Projekt- und Abschlussarbeiten unterstützt. „Sie profitieren am meisten davon“, sagt der Dekan. Aber auch die Hersteller von Wärmepumpen sind sehr interessiert an den Ergebnissen und stellen der Hochschule im Gegenzug kostenlos ihre Geräte zur Verfügung.
Und die sind nach Fetzers Erfahrungen inzwischen so gut, dass er der Erdwärme eine Renaissance zutraut. Nicht unbedingt im Einfamilienhaus, aber ganz sicher in Büro- oder Firmengebäuden. Denn was die Wärmepumpe anderen Heizsystemen voraushat, ist, dass sie nicht nur Wärme, sondern auch Kälte produzieren kann. „Überall dort, wo nicht nur geheizt, sondern im Sommer auch gekühlt werden muss, ist sie deshalb richtig interessant.“