In Flüssen, im Grundwasser oder auch im Erdreich unter unseren Füssen steckt Wärme, auch wenn sie sich für uns kühl anfühlt. Es geht um die sogenannte Anergie. Mit Wärmepumpen lässt sie sich auf ein Temperaturniveau bringen, mit dem Gebäude geheizt werden können.

In der Thermodynamik unterscheidet man zwei Formen von Energie: Exergie und Anergie. Exergie ist der hochwertige Anteil, der sich direkt in Arbeit umwandeln lässt, zum Beispiel der Strom aus der Steckdose oder die Erdgasflamme. Anergie hingegen ist die thermische Energie, die überall um uns herum existiert, deren Temperatur aber so niedrig ist, dass wir sie im Alltag als kalt empfinden. Das zehn Grad kalte Grundwasser, die kühle Luft an einem Novembertag oder das Erdreich wenige Meter unter dem Rasen: alles voller Anergie. Diese Energieform ist nahezu unbegrenzt vorhanden, im Rohzustand für uns aber nutzlos, weil sich Wärme von selbst immer nur vom wärmeren zum kälteren Ort bewegt. Ein Haus mit zehn Grad kaltem Wasser zu heizen, funktioniert schlichtweg nicht.

Das Prinzip der Hebelwirkung

Um diese kalte Energie nutzbar zu machen, braucht es eine Wärmepumpe. Sie funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank. Während der Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht und sie an die Küche abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umgebung die Anergie. Ein Kältemittel im Inneren der Wärmepumpe nimmt die Umgebungswärme auf und verdampft bereits bei tiefen Temperaturen. Ein elektrisch angetriebener Kompressor verdichtet den Dampf. Durch den steigenden Druck erhöht sich die Temperatur deutlich.

Aus den zehn Grad des Erdreichs werden so dreissig Grad für die Fussbodenheizung. «Der physikalische Trick dabei ist, dass nur Strom benötigt wird, um den Kompressor anzutreiben. Der Löwenanteil der Wärme im Wohnzimmer stammt direkt aus der kalten Umgebung», erklärt Osman Uzakgider, Entwickler Wärmeprojekte bei Primeo Energie.

Kreisläufe im Quartier zusammenschliessen

Besonders effizient wird dieses Prinzip, wenn man nicht mehr nur einzelne Häuser betrachtet, sondern ganze Quartiere miteinander verbindet. Ein sogenanntes Anergienetz besteht aus Rohren, in denen Wasser mit einer Temperatur von meist fünf bis zwanzig Grad zirkuliert. Da dieses Wasser in etwa die gleiche Temperatur hat wie das umgebende Erdreich, verliert das Netz auf dem Weg zu den Häusern kaum Energie. Es braucht keine dicken Isolierschichten wie ein klassisches Fernwärmenetz, das heisses Wasser transportiert.

In einem solchen Netz können Gebäude Energie miteinander teilen. Wenn ein Supermarkt im Winter seine Kühlregale betreibt, entsteht Abwärme. Diese Abwärme wird in das Anergienetz eingespeist und wärmt das Wasser im Rohrnetz leicht an. Ein paar Häuser weiter nutzt ein Wohngebäude dieses leicht erwärmte Wasser als Quelle für seine Wärmepumpe. Die Wärmepumpe muss dadurch weniger Arbeit leisten und verbraucht noch weniger Strom.

Kühlung als günstiger Nebeneffekt

Im Sommer kehrt sich der gesamte Prozess um. Die Wohnräume heizen sich auf und die Menschen wünschen sich Kühlung. In diesem Fall leiten die Systeme die überschüssige Wärme aus dem Haus zurück in das Anergienetz. Das Wasser im Rohrnetz nimmt die Wärme auf und transportiert sie ab, beispielsweise in das tiefere Erdreich, wo die Wärme für den nächsten Winter zwischengespeichert wird.

Für diese Art der Kühlung, die als Free Cooling bezeichnet wird, muss die Wärmepumpe gar nicht laufen. Es läuft lediglich eine kleine Umwälzpumpe, die das Wasser bewegt. «Das Gebäude wird gekühlt,  und gleichzeitig regenerieren wir die Energiequelle für den nächsten Winter», sagt Uzakgider. Anergie ist damit kein Abfallprodukt, sondern das Fundament für ein Energiesystem, das durch das Ausgleichen von Wärme und Kälte funktioniert.