Das Wichtigste in Kürze
- Die Entzugsleistung bestimmt, wie tief eine Erdwärmesonde gebohrt werden muss und damit die Investitionskosten der gesamten Anlage.
- Definition: Entzugsleistung ist die Wärmeleistung in Watt pro Meter Sondenlänge (W/m), die einer Erdwärmesonde dauerhaft entzogen werden kann.
- Tabellenwerte: Nach VDI 4640 reichen die Werte von etwa 20–25 W/m bei trockenem Sand bis 84–100 W/m bei Granit/Gneis, jeweils bezogen auf 1.800 Betriebsstunden pro Jahr.
- Grenze für Tabellenwerte: Bei Einzelanlagen bis 30 kW Leistung dürfen die Tabellenwerte aus VDI 4640 Blatt 2 direkt verwendet werden, sofern definierte Randbedingungen erfüllt sind.
- Thermal Response Test: Ein TRT misst die reale Wärmeleitfähigkeit vor Ort über einen Zeitraum von meist 72 Stunden.
- Förderrelevanz: Für die KfW-Heizungsförderung 2026 ist die Bohrtiefe selbst kein Förderkriterium — entscheidend ist die nachgewiesene Jahresarbeitszahl, zu der die Entzugsleistung indirekt beiträgt.
Stand: 15.07.2026
Was ist die Entzugsleistung einer Erdwärmesonde und wie wird sie gemessen?
Die Entzugsleistung ist die Wärmeleistung in Watt pro Meter Sondenlänge (W/m), die eine Erdwärmesonde dem umgebenden Erdreich kontinuierlich entziehen kann, ohne dass sich der Untergrund dauerhaft auskühlt. Sie wird als spezifischer Wert angegeben, weil sie unabhängig von der Gesamtlänge einer Sonde die Leistungsfähigkeit pro Bohrmeter beschreibt. Eine Erdwärmesonde ist ein senkrecht ins Erdreich eingebrachtes Rohrsystem, meist ein Doppel-U-Rohr aus Kunststoff, das über eine Sole-Flüssigkeit Wärme aus dem Untergrund zur Sole-Wasser-Wärmepumpe transportiert. Die Entzugsleistung hängt maßgeblich von der Wärmeleitfähigkeit des jeweiligen Bodentyps und von der Verfügbarkeit von Grundwasser ab. Sie ist die zentrale Rechengröße, aus der Planer die notwendige Bohrtiefe für ein Bauvorhaben ableiten.
Maßeinheiten: Entzugsleistung vs. Entzugsarbeit vs. spezifische Entzugsleistung
Diese drei Begriffe werden häufig verwechselt, beschreiben aber unterschiedliche physikalische Größen.
Begriff | Einheit | Bedeutung |
Entzugsleistung | Watt (W) | Momentane Gesamtleistung, die einer Sonde entzogen wird |
Spezifische Entzugsleistung | W/m | Entzugsleistung bezogen auf einen Meter Sondenlänge |
Entzugsarbeit | kWh/(m·Jahr) | Über ein Jahr entzogene Wärmemenge pro Meter Sondenlänge |
Warum ist die Entzugsleistung für COP und Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe entscheidend?
Die Entzugsleistung bestimmt die Quellentemperatur, mit der die Sole-Wasser-Wärmepumpe arbeitet, und damit direkt den COP und die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Anlage. Je stabiler und höher die Temperatur ist, die eine Erdsonde liefern kann, desto weniger Hubarbeit muss der Verdichter der Wärmepumpe leisten, um die gewünschte Heiztemperatur zu erreichen. Eine unterdimensionierte Sonde kühlt das umgebende Erdreich über die Heizperiode dauerhaft aus, wodurch die Quellentemperatur sinkt und die Effizienz der gesamten Anlage über die Nutzungsdauer abnimmt. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe ist der Anlagentyp, der die über Erdsonden gewonnene Wärme auf Heiznutzungstemperatur anhebt. Eine korrekt dimensionierte Entzugsleistung ist damit keine reine Bohrkosten-Frage, sondern eine direkte Effizienz- und Betriebskosten-Frage über die gesamte Lebensdauer der Anlage.
Was regelt VDI 4640 zur Dimensionierung von Erdwärmesonden?
VDI 4640 ist die technische Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure zur thermischen Nutzung des Untergrunds und liefert die Tabellenwerte, auf denen die Dimensionierung von Erdwärmesonden in Deutschland basiert. Die Richtlinie ist in mehrere Teile ("Blätter") gegliedert, die unterschiedliche Aspekte der Erdwärmenutzung abdecken — von rechtlichen Grundlagen über die Sondenauslegung bis zur Messmethodik. Für Einzelanlagen mit einer Leistung von maximal 30 kW können die Werte der Wärmeentzugsleistung direkt aus den Tabellenangaben von VDI 4640 Blatt 2 entnommen werden, sofern definierte Randbedingungen — etwa zu Betriebsstunden und Bodenverhältnissen — erfüllt sind. Diese Einschränkung auf kleinere Anlagen ist wichtig: Größere Systeme benötigen in der Regel eine individuelle geologische Untersuchung statt pauschaler Tabellenwerte.
Welche Blätter der VDI 4640 sind für Planer relevant?
Blatt | Inhalt | Relevanz für die Sondendimensionierung |
Blatt 1 | Grundlagen, Genehmigungen, rechtlicher Rahmen | Basiswissen, insbesondere zur Genehmigungspflicht |
Blatt 2 | Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen | Kernstück — enthält die Entzugsleistungs-Tabellen |
Blatt 3 | Unterirdische thermische Energiespeicher | Für Speicheranwendungen, nicht für reine Heizsonden |
Blatt 4 | Direkte Nutzungen | Geothermie ohne Wärmepumpe |
Blatt 5 | Thermal Response Test | Messmethodik zur Bestimmung der realen Standortwerte |
Welche Entzugsleistung gilt nach VDI 4640 für welchen Bodentyp?
Die spezifische Entzugsleistung nach VDI 4640 variiert stark nach Bodentyp und liegt zwischen etwa 20 W/m bei trockenem Sand und 100 W/m bei Granit oder Gneis mit Grundwasserfluss, jeweils bezogen auf den Standard-Planungswert von 1.800 Betriebsstunden pro Jahr. Der entscheidende Faktor hinter dieser Spanne ist die Wärmeleitfähigkeit des Gesteins oder Sediments. Bei Erdwärmekollektoren, die flächig statt in der Tiefe verlegt werden, gibt das Niedersächsische Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) für einen Betrieb von 2.100 Jahresarbeitsstunden folgende Flächenwerte an: trockener Boden 9–17 W/m², bindiger feuchter Boden 18–27 W/m², wassergesättigter Sand oder Kies 28–36 W/m².
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Bodentyp | Spezifische Entzugsleistung (Richtwert) |
Sand/Kies, trocken | ca. 20–25 W/m |
Ton/Schluff, feucht | ca. 35–50 W/m |
Sandstein | ca. 60–80 W/m |
Kalkstein/Dolomit | ca. 65–85 W/m |
Granit/Gneis | ca. 84–100 W/m |
Mit Grundwasserfluss | zusätzlicher Bonus gegenüber dem Trockenwert |
Wie wirkt sich Wassersättigung auf die Entzugsleistung aus?
Wassersättigung erhöht die Entzugsleistung eines Bodens erheblich, weil Wasser in den Poren die Wärme deutlich besser leitet als Luft. Ein trockener Sandboden erreicht nach VDI 4640 typischerweise nur die unteren Werte der Tabellenspanne, während derselbe Boden bei vollständiger Wassersättigung deutlich höhere Werte erreicht. Der physikalische Grund liegt in der Wärmeleitfähigkeit: Wasser leitet Wärme wesentlich besser als Luft, sodass wassergefüllte Bodenporen den Wärmetransport zur Sonde spürbar verbessern. Für die Planung bedeutet das: Bohrabschnitte unterhalb des Grundwasserspiegels liefern zuverlässig höhere Entzugsleistungen als oberflächennahe, saisonal austrocknende Schichten.
Wie hängen Wärmeleitfähigkeit λ und Entzugsleistung zusammen?
Die Wärmeleitfähigkeit λ (Lambda), gemessen in Watt pro Meter und Kelvin (W/(m·K)), ist der physikalische Grundparameter, der die erreichbare Entzugsleistung eines Bodens oder Gesteins bestimmt. Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Materials, desto mehr Wärme kann pro Zeiteinheit durch das Material zur Sonde nachfließen — und desto höher fällt die spezifische Entzugsleistung in W/m aus. Diese Beziehung ist nicht rein linear, da auch Bohrlochdurchmesser, Hinterfüllungsmaterial, Rohrabstand und die jährlichen Betriebsstunden die tatsächliche Entzugsleistung mitbestimmen. Planer nutzen deshalb die VDI-4640-Tabellenwerte anstelle einfacher Umrechnungsformeln, weil diese Tabellen die genannten Nebenfaktoren bereits berücksichtigen.
Material | Wärmeleitfähigkeit (Einordnung) | Eignung für Erdsonden |
Luft | sehr niedrig | ungeeignet (Isolator) |
Trockener Sand | niedrig | ungünstig |
Wasser | mittel | deutlich besser als Luft |
Wassergesättigter Sand | deutlich höher als trocken | gut |
Granit | hoch | sehr gut |
Wie berechne ich die erforderliche Sondenlänge für mein Projekt?
Die erforderliche Sondenlänge ergibt sich aus der benötigten Entzugsleistung geteilt durch die standortspezifische spezifische Entzugsleistung des Bodens. Zunächst wird die Entzugsleistung aus der Heizleistung der Wärmepumpe und ihrem COP abgeleitet, denn nicht die gesamte Heizleistung stammt aus dem Erdreich — ein Teil wird durch die zugeführte elektrische Energie erbracht. Anschließend liefert eine geologische Untergrunderkundung oder ein Bohrprofil die passende spezifische Entzugsleistung in W/m für den jeweiligen Standort. Aus beiden Werten lässt sich die Sondenlänge in Metern berechnen; üblich ist zusätzlich ein Sicherheitsaufschlag auf das Rechenergebnis.
Entzugsleistung (W) = Heizleistung (W) × (1 − 1/COP)
Beispiel: Eine Wärmepumpe mit 13.000 W Heizleistung und einem COP von 4,0 hat eine Entzugsleistung von 13.000 × (1 − 1/4,0) = 9.750 W.
Erforderliche Sondenlänge (m) = Entzugsleistung (W) ÷ spezifische Entzugsleistung (W/m)
Bei einer spezifischen Entzugsleistung von 60 W/m ergibt sich daraus eine Sondenlänge von 9.750 ÷ 60 ≈ 163 Meter. Die tatsächliche Heizlast eines Gebäudes wird nach DIN EN 12831 ermittelt, dem Standardverfahren zur Berechnung der Gebäudeheizlast in Deutschland.
Grundwasserfluss und Bohrtiefe: Welche Faktoren beeinflussen die Entzugsleistung am stärksten?
Die drei wichtigsten Einflussfaktoren auf die Entzugsleistung einer Erdwärmesonde sind:
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- Grundwasserfluss: Strömendes Grundwasser transportiert kontinuierlich Wärme nach und kann die Entzugsleistung gegenüber reiner Wärmeleitung deutlich erhöhen.
- Wassersättigung: Wassergesättigte Böden leiten Wärme erheblich besser als trockene Böden desselben Materials.
- Bohrtiefe: Tiefere Sonden liegen in Schichten mit stabilerer, ganzjährig gleichmäßigerer Temperatur, was die Betriebssicherheit erhöht, auch wenn sich die spezifische Entzugsleistung selbst dadurch nicht automatisch ändert.
Was ist ein Thermal Response Test und wann ist er notwendig?
Ein Thermal Response Test (TRT) ist eine Messung vor Ort, bei der einer Test-Erdwärmesonde über einen definierten Zeitraum eine konstante Wärmemenge zugeführt wird, um die reale Wärmeleitfähigkeit und den thermischen Bohrlochwiderstand des jeweiligen Standorts zu bestimmen. Der Test wird direkt auf dem Baugrundstück an einer eigens dafür erstellten Test-Bohrung durchgeführt und läuft üblicherweise über einen Zeitraum von 72 Stunden. Während dieser Zeit werden Vorlauf- und Rücklauftemperatur der zirkulierenden Flüssigkeit kontinuierlich aufgezeichnet, woraus sich anschließend die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit des Untergrunds berechnen lässt. Ein TRT liefert deutlich genauere Planungsgrundlagen als pauschale Tabellenwerte, insbesondere wenn keine verlässlichen Bohrprofile vorliegen oder größere Anlagen mit mehreren Sonden geplant sind.
Ist eine Erdwärmesonde genehmigungspflichtig?
Ja, die Errichtung einer Erdwärmesonde ist in Deutschland grundsätzlich wasserrechtlich genehmigungspflichtig, da beim Bohren in den Untergrund eingegriffen und potenziell auf Grundwasserverhältnisse eingewirkt wird. Die zuständige Behörde ist in der Regel die untere Wasserbehörde des jeweiligen Landkreises oder der kreisfreien Stadt, bei der der Antrag vor Beginn der Bohrarbeiten gestellt werden muss. Mehrere Bundesländer haben eigene Leitfäden veröffentlicht, die die Anforderungen an Planung, Bau und Betrieb geothermischer Anlagen konkretisieren und die Grundlagen aus VDI 4640 Blatt 1 ergänzen. Wer ohne die erforderliche Genehmigung bohrt, riskiert neben rechtlichen Konsequenzen auch eine mangelhaft dokumentierte Anlage ohne verlässliche Grundlage für spätere Fördermittel-Nachweise.
Welche Rolle spielt die Entzugsleistung für die Förderfähigkeit nach BAFA/KfW?
Die Entzugsleistung selbst ist kein direktes Förderkriterium der KfW-Heizungsförderung — entscheidend für die Förderfähigkeit ist die nachgewiesene Jahresarbeitszahl der gesamten Anlage, zu der eine gut dimensionierte Erdsonde jedoch maßgeblich beiträgt. Für die BEG-Heizungsförderung (KfW-Programm 458) ist als Effizienznachweis entweder eine Berechnung der Jahresarbeitszahl nach dem Kurzberechnungsverfahren VDI 4650 Blatt 1 oder eine Simulation der System-Jahresarbeitszahl nach einem von vier anerkannten Systemkonzepten vorzulegen. Die Bohrtiefe selbst hat dabei keinen direkten Einfluss auf die Förderhöhe: Eine zu gering dimensionierte Sonde führt jedoch zu einer niedrigeren realen Jahresarbeitszahl im Betrieb, was die Wirtschaftlichkeit der Anlage über die Nutzungsdauer beeinträchtigt, selbst wenn die Fördervoraussetzungen formal erfüllt wurden. Seit dem 21.07.2026 gilt für die Wohngebäude-Heizungsförderung eine Grundförderung von 30 % sowie eine Förderobergrenze von bis zu 70 % der förderfähigen Gesamtkosten, für selbstnutzende Eigentümer mit einem zu versteuernden Haushaltsjahreseinkommen bis 40.000 € bis zu 80 %. Die förderfähigen Höchstbeträge liegen bei 28.000 € für die erste Wohneinheit; der bislang gültige Effizienzbonus von 5 % entfällt zu diesem Datum.
Wie dimensioniere ich Erdsonden für die Praxis: drei Beispiele nach Geologie
Die folgende Übersicht zeigt, wie stark sich die erforderliche Sondenlänge je nach Bodentyp unterscheidet, ausgehend von einer beispielhaften Entzugsleistung von 10.000 W:
Geologie-Szenario | Spez. Entzugsleistung | Erforderliche Sondenlänge (rechnerisch) |
Trockener Sand, kein Grundwasser | ca. 20 W/m | ca. 500 m — praktisch meist unwirtschaftlich |
Wassergesättigter Sand/Sandstein (Standardfall) | ca. 55–60 W/m | ca. 167–182 m |
Granit mit Grundwasserfluss | ca. 90–100 W/m | ca. 100–111 m |
Bei ungünstiger Geologie mit sehr niedriger Entzugsleistung ist eine reine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Tiefensonden oft technisch und wirtschaftlich nicht sinnvoll; in solchen Fällen sind horizontale Erdwärmekollektoren, eine Luftwärmepumpe oder ein Hybrid-System praktikable Alternativen. Wer die Investition in eine Erkundungsbohrung oder einen Thermal Response Test scheut, riskiert bei ungünstiger Geologie eine deutlich unterdimensionierte und damit ineffiziente Anlage.
FAQ
Häufige Fragen
Ist eine Erdwärmesonde genehmigungspflichtig?
Ja. Die Errichtung einer Erdwärmesonde unterliegt in Deutschland der wasserrechtlichen Genehmigungspflicht; zuständig ist die untere Wasserbehörde am Standort des Vorhabens.
Wann ist ein Thermal Response Test Pflicht?
Ein Thermal Response Test wird insbesondere bei größeren Anlagen und bei unsicherer geologischer Datenlage empfohlen, da bei Einzelanlagen bis 30 kW unter definierten Randbedingungen die VDI-4640-Tabellenwerte direkt verwendet werden dürfen. Der Test läuft über einen Zeitraum von meist 72 Stunden an einer eigens gebohrten Testsonde.
Was kostet ein Thermal Response Test?
Die konkreten Kosten eines Thermal Response Tests hängen stark von Bohrtiefe, Standort und Anbieter ab und lassen sich ohne projektspezifisches Angebot nicht seriös pauschalisieren.
Welche Entzugsleistung hat Granit nach VDI 4640?
Granit und Gneis erreichen nach VDI 4640 die höchsten Tabellenwerte unter den üblichen Bodentypen, mit spezifischen Entzugsleistungen im Bereich von etwa 84 bis 100 W/m bei 1.800 Betriebsstunden pro Jahr.
Hat die Bohrtiefe Einfluss auf die BAFA-Förderung?
Nein. Die Bohrtiefe hat keinen direkten Einfluss auf die BAFA-Förderung; maßgeblich für die Förderfähigkeit ist der Nachweis einer ausreichenden Jahresarbeitszahl der Gesamtanlage.
Quellen
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