- Worin der Charme einer Wärmepumpe besteht
- Lüfter einer Wärmepumpe
- Bohren ohne Bergrecht
- Ohne Eigeninitiative geht nichts
- Welche Menge Mist erzeugt wie viel Wärme?
- Wie man Pferdemist noch Wärme entlockt
- Wärmepumpen brauchen mehr Zuwendung als herkömmliche Heizungen
- Sehr tief in die Regelungstechnik eintauchen
- Wärmepumpenpioniere: technickaffin und mit dem nötigen Kleingeld
Wärmepumpen in der Praxis – mit Luft, Erde und Pferdemist

Lediglich der frische Splitt in den Fugen zwischen den Pflastersteinen zeugt noch davon, was sich hier vor drei Jahren abgespielt hat. Damals manövrierte sich ein Bohrfahrzeug durch eine Wohnsiedlung in Hannover-Misburg bis zum Bungalow der Scheiwes. „Das passte so gerade eben auf die Garagenauffahrt“, erzählt Niklas Scheiwe. Direkt vor dem Hauseingang bohrte das Fahrzeug zwei 75 Meter tiefe Löcher in den Untergrund. Seitdem müssen sich Niklas Scheiwes Eltern keine Gedanken mehr über ihre Heizkosten machen – und über ihren CO₂-Fußabdruck.
In den Löchern stecken u-förmige Plastikschläuche, in denen eine Sole zirkuliert. Diese fördert die gleichbleibende Wärme aus dem Untergrund nach oben. An der Oberfläche erhöht dann eine Wärmepumpe die in 75 Metern Tiefe gewonnene Temperatur auf ein Niveau, mit dem sich auch ein weitgehend ungedämmtes, zwanzig Jahre altes Einfamilienhaus heizen lässt. Damit widerlegen die Scheiwes das alte Vorurteil, dass Wärmepumpen nur bei Neubauten oder komplett sanierten Altbauten sinnvoll seien. Die Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen (KEAN) hat gemeinsam mit dem Borderstep-Forschungsinstitut weitere Beispiele dafür zusammengestellt.
Dieser Text ist zuerst in der Ausgabe 1/2023 von MIT Technology Review erschienen. Hier könnt ihr das Heft als pdf- oder Print-Ausgabe bestellen.
Mit der Entscheidung für eine Erdwärmepumpe haben sich die Scheiwes für einen recht aufwendigen Weg entschieden, ihr Haus energetisch zu sanieren. Ein Grund: Die tiefen Erdschichten liefern auch im Winter eine gleichbleibende Wärme. Die meisten greifen hingegen zu einer Luftwärmepumpe, weil sie einfacher zu installieren ist.
Worin der Charme einer Wärmepumpe besteht
Zunächst erscheint es kontraintuitiv, auch aus kalter Winterluft noch Energie gewinnen zu wollen. Doch genau das macht den Charme der Wärmepumpen aus: Sie sind in der Lage, kleinste Temperaturdifferenzen auf ein höheres Niveau zu „pumpen“. Dabei entziehen sie der Umgebung in der Regel das Drei- bis Vierfache der Energie, die sie selbst für ihren Antrieb brauchen. Allerdings ziehen sie umso mehr Strom, je höher die Temperaturdifferenzen sind, die sie überwinden sollen. Konkret bedeutet das: Müssten sie ähnlich hohe Vorlauftemperaturen wie eine Gastherme liefern, also bis zu 80 Grad, wird es teuer.
Für gut gedämmte Häuser mit Flächenheizungen ist das kein Problem. Sie kommen auch mit niedrigeren Vorlauftemperaturen aus. Doch im Umkehrschluss bedeutet dies nicht, dass unsanierte Altbauten damit komplett aus dem Rennen sind. „Aktuelle Feldtests zeigen, dass viele Bestandsgebäude mit einem Temperaturniveau auskommen, das einen effizienten Betrieb einer Wärmepumpe zulässt“, heißt es in einer aktuellen Studie der Agora Energiewende. „Dies trifft auch auf Gebäude zu, die über ‚herkömmliche‘ Heizkörper beheizt werden. In vielen Fällen lässt sich das Temperaturniveau auch durch einfache Maßnahmen, wie den Einbau neuer Fenster oder den Austausch einzelner ‚kritischer‘ Heizkörper, auf das notwendige Niveau reduzieren.“
Ein Beispiel dafür ist ein Einfamilienhaus von 1952 mit 180 Quadratmetern Wohnfläche in Hannover-Bothfeld. Es wurde immer wieder aus- und umgebaut. Nur zwei Fassaden und das Dach sind gedämmt, es gibt ein Sammelsurium an Heizkörpern aus allen Epochen, darunter auch alte Rippenradiatoren aus der Nachkriegszeit. Als die Besitzer, ein pensioniertes Architektenehepaar, das seinen Namen nicht genannt haben möchte, 2009 die defekte Gasheizung gegen eine Luftwärmepumpe austauschten, mussten sie trotzdem nur wenige Heizkörper wechseln. Selbst bei einer Außentemperatur von minus zwölf Grad reicht eine Vorlauftemperatur von 60 Grad aus, das Haus warm zu bekommen. Die Jahresarbeitszahl betrug bisher im Schnitt 3,1 – aus einer Kilowattstunde Strom erzeugte die Wärmepumpe also durchschnittlich 3,1 kWh Wärme. Kein überragender, aber ein durchaus ansehnlicher Wert.
Lüfter einer Wärmepumpe
Der Verdampfer der Wärmepumpe ist ein etwa brusthoher Blechkasten, der im Vorgarten steht. Mit einem Geräuschpegel von 57 Dezibel ist der Lüfter deutlich zu vernehmen. Doch Nachbarn hätten sich noch nie beschwert, erzählt die Architektin. „Wir haben das Gerät extra mit Büschen umpflanzt – nach dem Motto: Was man nicht sieht, hört man auch nicht.“ Nur einmal gab es einen nachbarschaftlichen Zwischenfall: Als das Aggregat bei der automatischen Enteisung eine gewaltige Dampffontäne ausgestoßen habe, sei ein Nachbar kurz davor gewesen, die Feuerwehr zu rufen.

Das Verdampfer-Modul einer modernen Wärmepumpe am Haus ist nur etwa so laut wie ein leise summender Kühlschrank.
(Foto: Stefan Koch)
Bei der Wärmepumpe, die sich Elektromeister Manfred Ewe 2021 angeschafft hat, sind die technischen Fortschritte gegenüber der Pumpe des Architektenpaares deutlich zu sehen – und zu hören. Das nur hüfthohe Gerät steht ein paar Meter vom Haus entfernt im Garten. Dass es läuft, erkennt man vor allem daran, dass sich die Grashalme vor dem Lüfter bewegen. Die Lautstärke entspricht etwa der eines leise summenden Kühlschranks. Das dazugehörige Haus in Hannover-Bemerode ist Baujahr 2008, hat eine Fußbodenheizung und kommt mit einer Vorlauftemperatur von nur 35 Grad aus. Eine Jahresarbeitszahl lag zum Redaktionsschluss noch nicht vor, da die Anlage noch kein ganzes Jahr in Betrieb war.
Dass die Scheiwes sich trotzdem für eine Erdwärmepumpe entschieden haben, hatte zwei Gründe. „Wir konnten uns nicht einigen, wo wir eine Luftwärmepumpe hätten aufstellen sollen, ohne die Nachbarn zu stören“, sagt Niklas Scheiwe. „Außerdem arbeitet eine Erdwärmepumpe effizienter.“ Da sie aus einem relativ konstanten Wärmereservoir im Erdboden schöpfen kann, muss sie im Winter keine so hohen Temperaturdifferenzen überwinden. Das schlägt sich in einer Jahresarbeitszahl von 4,4 nieder.
Bohren ohne Bergrecht
Allerdings war die Installation mit 27.500 Euro (einschließlich Förderungen) etwa 6.000 bis 7.000 Euro teurer als eine Luftwärmepumpe, so Scheiwe. Die hohen Kosten entstehen vor allem durch die Bohrung. Die dazu nötige Genehmigung der Unteren Wasserbehörde habe das mit der Bohrung beauftragte Unternehmen relativ zügig besorgt, berichtet Scheiwe. Erst bei Bohrungen ab 100 Metern wird es kompliziert – dann gilt das Bergrecht. Deshalb entschieden sich die Scheiwes für zwei Bohrungen mit ein paar Metern Abstand. So konnten sie auch mit niedrigeren Tiefen ihren Wärmebedarf decken.
Eine Fußbodenheizung hat der Bungalow nicht, sondern herkömmliche Heizkörper. Allerdings bekommen diese bei Vorlauftemperaturen unter etwa 40 bis 60 Grad ein Problem: Die Umwälzung der Warmluft (Konvektion) bricht zusammen. Deshalb wurden im Haus der Scheiwes einige Heizkörper durch Gebläseradiatoren ersetzt. Sie sehen aus wie normale Heizkörper, haben aber ein eigenes kleines Bedienfeld mit Tasten und Display sowie – von außen nicht zu sehen – eine Reihe kleiner Ventilatoren, ähnlich wie die CPU-Lüfter eines Computers. „Sie laufen aber selten länger als eine halbe Stunde am Tag“, sagt Scheiwe. Der besondere Clou: Auf diese Weise lässt sich das Haus auch kühlen. Schließlich ist eine Wärmepumpe nichts anderes als ein umgedrehter Kühlschrank.
Ein Nebeneffekt: Die Abwärme heizt im Sommer den Boden rund um die Erdsonde auf, sodass er nicht auskühlt. Eine solche Auskühlung kann im Winter zu Problemen führen, wenn sie das Erdreich vereist. „Nach einer Schweizer Untersuchung kommt es bei etwa 20 Prozent der Bohrungen zu einer Unterkühlung“, sagt Jens Clausen vom Borderstep Institut. Ursache sei meist ein zu geringer Abstand zwischen den Bohrungen.
Bei den Scheiwes kommen 60 Prozent des Heizungsstroms von einer PV-Anlage mit Tesla-Wallbox. Wie auch die meisten anderen Wärmepumpen hat die Heizung einen Pufferspeicher, damit die Kompressoren längere Zeit am Stück laufen können und nicht zu häufig anspringen müssen.

Gebläseradiatoren sehen aus wie normale Heizkörper – abgesehen von einem kleinen Bedienfeld. Sie erleichtern es, einen Raum auch mit niedrigen Vorlauftemperaturen warm zu bekommen.
(Foto: Stefan Koch)
Was ließe sich an der Anlage noch verbessern? „Eine zusätzliche Hausdämmung würde kaum noch etwas bringen“, meint Niklas Scheiwe. Energieberater Florian Lörincz von der KEAN späht im Heizungskeller nach unisolierten Rohren, findet aber nichts und zuckt mit den Schultern. „Hier ist nicht mehr viel zu optimieren“, meint er. „Das liegt vor allem daran, dass die Bewohner sensibilisiert sind.“
Ohne Eigeninitiative geht nichts
„Ja, ich bin ein Technikfreund“, bestätigt Niklas Scheiwe, von Beruf IT-Berater. Das verbindet ihn mit den anderen Betreiberinnen und Betreibern der Altbau-Anlagen – ohne Eigeninitiative geht nichts, wenn man seine auf Öl- und Gasüberfluss ausgelegte Bestandsimmobilie klimaneutral heizen möchte.
Davon können auch Kirsten und Mathias Döffinger ein Lied singen. Sie haben die Latte noch ein Stück höher gelegt: Bei ihnen ging es nicht um ein vergleichsweise kompaktes Einfamilienhaus, sondern um einen hundert Jahre alten Hof bei Hessisch Oldendorf. Dafür nutzen sie eine sehr spezielle Wärmequelle: Pferdemist. Im Oktober 2023 gewannen sie den Niedersächsischen Wärmepumpenpreis für die innovativste Anlage.
Etwa ein Dutzend Pferde leben auf dem Hof der Döffingers. Als 2020 die Vorschrift in Kraft trat, den anfallenden Mist auf einer wasserundurchlässigen Unterlage lagern zu müssen, ließ das Ehepaar eine Betongrube von der Größe einer Garage gießen. In die Bodenplatte verlegten sie 600 Meter Plastikschläuche – für eine Wärmepumpe, die es damals noch gar nicht gab. Über ein Jahr arbeitete Mathias Döffinger daran, Rohre von der Mistplatte quer durch den Stall zum Heizungsraum im Wohngebäude zu verlegen. „Handwerker waren einfach keine zu bekommen“, sagt er. Hilfreich war, dass er selbst früher das Sanitärhandwerk gelernt hat. „Ohne Eigenarbeit wüsste ich auch nicht, wie man das schaffen sollte.“
Welche Menge Mist erzeugt wie viel Wärme?
Beim Besuch im Oktober ist die Wärmepumpe gerade eine Woche in Betrieb. Etwas nervös schaut Döffinger auf die Anzeigen. „Die Vorlauftemperatur liegt noch unter 40 Grad, aber wir haben auch nur wenig alten Mist dort liegen. Mit frischem Mist wird es wohl besser.“ Nötig wären laut Berechnung über 41 Grad, um das alte Gebäude bei kaltem Wetter warm zu bekommen.

In eine Betongrube für Pferdeäpfel wurden 600 Meter Plastikschläuche eingegossen, um die Wärme des Mists zu nutzen.
(Foto: Native Power)
Die Erfahrungswerte, welche Menge Mist wie viel Wärme erzeugt, stammen vom Verein Native Power. Der Verein entwickelt Verfahren, aus Pferdemist gleichzeitig Kompost und Wärme zu gewinnen. „Wir tragen das aktiv in die Pferdewelt hinein“, sagt Vereinsvorsitzender Heiner Cuhls – mit Workshops, Broschüren, Beratung und Besuchen vor Ort. Auch bei der Auslegung der Anlage der Döffingers war Cuhls beteiligt.
Wie man Pferdemist noch Wärme entlockt
Prinzipiell kann Pferdemist Temperaturen um die 50 Grad liefern, sodass er sich auch direkt zum Heizen nutzen ließe. Dazu müssen die Wärmetauscher allerdings mitten in die Biomasse eingelegt werden. Das macht die Handhabung des Mists jedoch aufwendiger, als wenn die Wärme wie bei den Döffingers aus der Bodenplatte entnommen wird – schließlich muss der Mist auch irgendwann wieder von der Platte runter. Mit der sogenannten Betonkernaktivierung, mit fest in der Betonplatte eingegossenen Wärmetauschern, lassen sich im Winter immerhin noch 15 bis 20 Grad erreichen, deutlich mehr als mit Erdwärmesonden.
Falls das nicht reichen sollte, hat Cuhls noch einige Tricks auf Lager, dem Mist mehr Wärme zu entlocken – etwa, indem er eine spezielle Bakterienlösung unter den Mist mischt, welche die Zersetzung ankurbelt. Oder das Häckseln von Pferdeäpfeln und Streu, bevor sie auf die Mistplatte geladen werden. „Dadurch entsteht eine flächendeckende Kompostierung mit bis zu 70 Grad auf der Betonplatte“, sagt Cuhls. Doch auf einen Misthäcksler haben die Döffingers aus Kostengründen erst einmal verzichtet. Bei extremer Kälte können zur Not noch ein Pellet-Kessel und elektrische Heizstäbe einspringen. Den alten Ölkessel haben sie komplett entsorgt – nur so gab es die volle Förderung.
Nun sind sie zwar nicht mehr auf Öl, dafür aber auf ausreichend Pferdeäpfel angewiesen. „Klar, das ist ein Risiko“, sagt Mathias Döffinger. Seine Frau – Großtierärztin, Pferdeliebhaberin und treibende Kraft hinter der Wärmepumpe – sieht das aus einem anderen Blick: „Im Gegenteil: Das ist ein Grund, immer genug Pferde haben zu müssen“, sagt sie und grinst.
Wärmepumpen brauchen mehr Zuwendung als herkömmliche Heizungen
Nun sind sie gespannt, ob sich das Wagnis gelohnt hat. „Wenn wir nach Hause kommen, schauen wir als Erstes in den Heizungsraum, ob alles läuft“, sagt Kirsten Döffinger. Darin dürften sie sich kaum von den anderen Betreibern mit ihren konventionelleren Lösungen unterscheiden, denn Wärmepumpen brauchen mehr Zuwendung als herkömmliche Heizungen. Häufig würden sie schon bei der Installation nicht auf Effizienz getrimmt, haben Forschende der Uni Bamberg und der ETH Zürich festgestellt. Im Zweifel sind die Anlagen so großzügig eingestellt, dass niemand friert und sich beschwert. Der optimale Betriebspunkt ist das aber nicht unbedingt. „Kunden tun sich sehr schwer, festzustellen, ob der Energieverbrauch angemessen ist“, sagt Andreas Weigert von der Uni Bamberg. Mit einem deutsch-schweizerischen Forschungsteam hat er 297 Wärmepumpen über 50 Monate hinweg beobachtet – und dabei untersucht, ob Heizungschecks durch Fachleute Verbesserungen brachten.
Das Ergebnis: Bei der Hälfte brachten Checks „sehr hohe Effizienzgewinne“ von durchschnittlich 1.805 Kilowattstunden pro Jahr, bei der anderen Hälfte lohnte sich die Maßnahme gar nicht. Flächendeckend knappe und viel beschäftigte Servicetechnikerinnen und -techniker in die Haushalte zu schicken, ist also keine Lösung. Immerhin: Weigert und seine Mitforschenden fanden in den Smart-Meter-Daten eines schweizerischen Versorgers Hinweise, bei welchen Haushalten es besonders viel zu optimieren gab: Sie verrieten sich durch einen Median-Monatsverbrauch von mehr als 1.000 Kilowattstunden.
Sehr tief in die Regelungstechnik eintauchen
Abhilfe schaffen beispielsweise andere Heizkurven, eine veränderte Nachtabsenkung oder eine optimierte Beladung des Wärmespeichers. Wie viel man mit den richtigen Einstellungen herausholen kann, hat Enrico Mischnick erfahren. Gegen den Rat des Energieberaters und der meisten Handwerker installierte er 2021 eine Luftwärmepumpe in seinem kaum gedämmten 85-Quadratmeter-Reihenendhaus aus den 1970ern. Dafür musste er allerdings sehr tief in die Regelungstechnik eintauchen – und genügend Selbstbewusstsein mitbringen. Für ihn kein Problem: Er hat eine Ausbildung in Hydraulik und Pneumatik.
„Jedes Haus ist anders“, sagt Mischnick. „Steht es frei? Welche Sonnenseite hat es? Welchen Lebensrhythmus haben seine Bewohner?“ Für normale Nutzer sei es kaum möglich, die Wärmepumpe darauf einzustellen. „Die können höchstens noch Vor- und Rücklauftemperatur einstellen.“ Aber es sei auch ein immenser Aufwand, jedes Mal einen Handwerker kommen zu lassen, nur um ein paar Parameter zu ändern.

Die Grafik zeigt: Auch mit Heizkörpern lässt sich eine Wärmepumpe effizient betreiben, allerdings nicht ganz so effizient wie die besten Anlagen mit Fußbodenheizung. Die Jahresarbeitszahl (y-Achse) gibt an, wie viele Kilowattstunden Wärme im Jahresschnitt aus einer Kilowattstunde Strom gewonnen werden. Je höher die Zahl, desto effizienter die Wärmepumpe.
(Quelle: Fraunhofer ISE (2021))
Also besorgte er sich den Code, um in die Einstelloptionen für Installateure zu kommen. Nach jeder Änderung beobachtete er vier bis fünf Tage lang den Stromverbrauch im Verhältnis zu den Außentemperaturen. „Dabei habe ich zum Beispiel festgestellt, dass ich mit einer Nachtabsenkung mehr Strom brauche als ohne.“ Also stellte er den ab Werk eingestellten Nachtmodus ab. Zudem erhöhte er leicht den Druck der Umwälzpumpen, damit die Wärme schneller in die Heizkörper gelangt. Mit vielen kleinen Änderungen hatte er schließlich nach einem halben Jahr die täglichen Stromkosten von 4 auf 3 Euro gesenkt.
Seine Methode würde er allerdings „nicht jedem empfehlen“, sagt Mischnick. „Wir bräuchten eine KI, die so etwas automatisch macht. Aber meines Wissens gibt es noch nicht einmal Hersteller, die eine Fernwartung anbieten.“
Wärmepumpenpioniere: technickaffin und mit dem nötigen Kleingeld
Kein Wunder, dass die meisten Wärmepumpenpioniere derzeit technikaffine Menschen mit einem gewissen Idealismus und dem nötigen Kleingeld sind. Die Umbauten kosteten jeweils einige Zehntausend Euro. Als sich etwa Niklas Scheiwe mit seinem Vater daran machte, das Haus umzubauen, sei er noch von einer Amortisationszeit von rund 20 Jahren ausgegangen. Mit den aktuellen Gaspreisen seien es nur noch etwa 6,5 Jahre. „Aus Idealismus ist ein Renditeobjekt geworden“, sagt Scheiwe.
KEAN-Berater Georg Schuchardt warnt jedoch: „Die Wärmepumpen sind seitdem deutlich teurer geworden, die Amortisationszeit ist abschließend noch nicht zu klären.“ Die Agora-Studie sieht das etwas optimistischer: „Verbunden mit neuen Produktionsverfahren und einer Verkürzung der Installationszeiten sehen Marktakteure die Chance, die Investitionskosten um bis zu 40 Prozent zu reduzieren.“ Und beim Betrieb lasse sich schon jetzt sparen – und zwar weitgehend unabhängig vom Gas- und Strompreis: „Selbst bei der Wärmepumpe mit einem eher niedrigen Effizienzwert von 2,5 und dem vergleichsweise niedrigen Gaspreis von Januar 2022 sind die Betriebskosten niedriger als die eines Gaskessels“, so die Studie.