Heizlösung: Hybridsysteme
Der Einbau von elektrischen Wärmepumpen als alleinige Heizlösung ist - besonders für den Neubau und für sanierte Gebäude - die energetisch bevorzugte Option. Der überwiegende Anteil an Gebäuden in Deutschland sind allerdings Bestandsgebäude mit einer sanierungsbedürftigen Gebäudehülle. Diese benötigen beim Einsatz einer Wärmepumpe höhere Vorlauftemperaturen. Je höher der Unterschied zwischen Vorlauf- und Außentemperatur wird, desto ineffizienter arbeiten Wärmepumpen, daher besteht hier das Risiko von stark steigenden Betriebs- bzw. Stromkosten der Wärmepumpe. Ein Hybridsystem ist die Kombination von zwei oder mehr Wärmeerzeugern und ist damit in der Lage, die Vorteile dieser Wärmeerzeuger zu vereinen. Es wird zwischen rein erneuerbaren Hybridsystemen (z.B. Wärmepumpe + Solarthermie) und Hybridsystemen mit einem fossilen Anteil (z.B. Wärmepumpe + Gas-Brennstoffkessel) unterschieden. Grundsätzlich sind verschiedenste Kombinationen, auch aus mehr als zwei Wärmeerzeugern denkbar, mögliche Limitierungen sind hier eher aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu erwarten.
Technik
Hybridsysteme in diesem Sinne sind Wärmepumpen, kombiniert mit einer konventionellen Brennstofffeuerung, z.B. einer klassischen Erdgas-Brennwerttherme. Durch diese Anlagenkombination wird sichergestellt, dass ab dem Punkt, an dem die Wärmepumpe aufgrund sinkender Außentemperaturen Effizienz einbüßt, die Brennstofffeuerung als sekundärer Wärmeerzeuger einschaltet und somit die Betriebskosten eindämmt. Um den Anteil der Wärmepumpe an der Heizlastdeckung zu steigern, wird häufig noch ein Speicher verbaut, der es erlaubt, den Betrieb der Wärmepumpe in Tageszeiten mit geringerer Temperaturspreizung zu verschieben.
Man Unterscheidet hier zwischen primärem und sekundärem Wärmeerzeuger. Der primäre Wärmeerzeuger trägt den größeren Anteil an der Heizlastdeckung. Der sekundäre Wärmeerzeuger trägt entweder nur dann die Heizlast, wenn seine Energiequelle ausreichend Energie liefert (z.B. Solarthermieanlagen am Tag) oder geht nur dann in Betrieb, wenn der Primärerzeuger nicht mehr effizient arbeitet (z.B. Gas Brennstoffkessel zum Auffangen von Spitzenlasten (Spitzenlasterzeuger)).
Je nach Ausgestaltung des Hybridsystems können die Wärmeerzeuger als Kompaktgerät (integriert in einer Anlage) oder getrennt voneinander als Einzelanlagen installiert werden. Auch eine Erweiterung eines bestehenden konventionellen Wärmeerzeugers, mit beispielsweise einer Wärmepumpe, zu einem Hybridsystem ist denkbar.
Zu den beliebtesten Hybridsystemen gehört die Kombination aus Luft-Wasser-Wärmepumpe und Gas-Brennwertheizung. Die Gasheizung wird dabei zur Abdeckung der Spitzenlast genutzt Dabei bedarf es nicht zwangsläufig neuer und moderner Gaskessel. Auch ältere Geräte lassen sich durchaus wirtschaftlich mit einer Wärmepumpe verknüpfen. Damit können zusätzliche Investitionen in den zweiten Wärmeerzeuger eingespart werden. Durch den bereits vorhandenen Gas-Kessel kann die Wärmepumpe auch kleiner und damit für eine optimale Betriebsweise ausgelegt werden, wodurch geringere Investitionskosten anfallen und die Wärmepumpe effizienter arbeiten kann.
Neben den niedrigeren Kosten für Investition und Betrieb des Hybridsystems hat dies insbesondere Auswirkungen auf den CO2 Fußabdruck. Obwohl der sekundäre Wärmeerzeuger teilweise mit fossilen Energieträgern betrieben werden darf, liegen aktuell die jährlichen CO2-Emissionen des Hybridsystems, im Vergleich zu einer reinen Wärmepumpe mit einem herkömmlichen Stromtarif, auf einem ähnlichen Niveau. Dies liegt daran, dass der deutsche Strom noch nicht zu 100 % aus regenerativen Energien erzeugt wird. Dieser Zusammenhang wird auf der Seite CO2-Emissionen noch mal genauer erläutert.
Vorteile
- Bestehende Gas- oder Ölbrennwertkessel können meistens mit zusätzlichen Wärmepumpen aufgerüstet und GEG-konform gestaltet werden
- Hohe Emissionsreduktion im Vergleich zu einem reinen fossilen Wärmeerzeuger
- Hohe Versorgungssicherheit, da auf verschiedene Energiequellen zurückgegriffen werden kann
Nachteile
- Investitionskosten ohne bereits vorhanden Wärmeerzeuger können höher als bei einer GEG-konformen Einzellösung ausfallen
- Ein Teil der Wärmeerzeugung basiert weiterhin auf fossilen Energieträgern
- Höherer Platzbedarf durch die Unterbringung von mehreren Wärmeerzeugern
- Durch den fossilen Wärmeerzeuger fallen zusätzliche Wartungs- und Instandhaltungskosten an
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Wie entscheidet das Hybridsystem, welcher Wärmeerzeuger eingesetzt wird?
Grundsätzlich erfolgt die Hinzuschaltung oder Umschaltung des Spitzenlasterzeugers zur elektrischen Wärmepumpe an einem definierten Punkt, dem Bivalenzpunkt. Der Bivalenzpunkt ist über eine konkrete Außenlufttemperatur bestimmt, der je nach System und Betriebsweise zwischen −5 °C und +5 °C liegt. Je höher die Temperaturgrenze angesetzt wird, desto früher springt der zweite Wärmeerzeuger an. Darüber hinaus existieren verschiedene Betriebsweisen des Hybridsystems:
Bivalent-parallel Bivalent-teilparallel Bivalent-alternierend Wärmepumpe Läuft durchgehend Läuft bis zum Bivalenzpunkt und schaltet dann ab Läuft bis zum Bivalenzpunkt und schaltet dann ab Spitzenlasterzeuger Springt ab dem Bivalenzpunkt an und deckt nur einen Teil der Heizlast Springt schon vor dem Bivalenzpunkt an und deckt ab der Abschaltung der Wärmepumpe bei sehr niedrigen Außentemperaturen die Heizlast allein Springt erst am Bivalenzpunkt an und deckt Heizlast allein Graphische Veranschaulichung
(Bivalenzpunkt = −5 °C)
Damit ein abgestimmter Betrieb der Technologien möglich wird, kann es sinnvoll sein einen Wärmespeicher, der als Sammelpunkt der bereitgestellten Wärmemengen dient, einzusetzen. Beide Wärmeerzeuger transportieren die Wärmemengen zunächst in den Speicher, ehe von dort aus die Heizkörper und/oder Brauchwasser-Zapfstellen versorgt werden. Voraussetzung für eine effiziente Betriebsweise des Heizungssystems, ist die Möglichkeit, die Komponenten (Wärmepumpe, zweiter Wärmeerzeuger und ggf. Wärmespeicher) Steuer- und Regelungstechnisch verknüpfen zu können.
Kosten
Bei der Kostenbetrachtung von Hybridsystemen werden im Folgenden verschiedene Fälle betrachtet. Die verbreitetsten Varianten sind die Kombinationen aus Wärmepumpe und Gas-Brennwertkessel oder Solarthermie-Anlagen. Die Darstellung der Kosten ist beispielhaft und dient der Orientierung.
- Wärmepumpen-Gas-Hybridheizung
- Solarthermie mit Wärmepumpe
- Solarthermie mit Stromdirektheizung
- Solarthermie mit Gasheizung
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Investitionskosten
Die Anlagen-Investitionskosten für eine Wärmepumpen-Gas-Hybridheizung können je nach Ausführung zwischen 30.000 und 56.000 EUR liegen. Für eine genauere Einschätzung der notwendigen Anlagen-Investitionen für Ihre persönliche Investition, wenden Sie sich an einen Energieberater oder Installateur Ihrer Wahl.
Förderung
Die finanzielle Unterstützung für Hybridheizungen, die fossile Brennstoffe nutzen, ist eingestellt worden. Nun ist Förderung nur noch für den Teil des Heizsystems verfügbar, der auf erneuerbaren Energien basiert.
Mit der Überarbeitung der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), kann für die Kombination zweier Systeme, die beide auf erneuerbaren Energien beruhen, eine Förderung von bis zu 80 % (besonders niedrige Einkommen) bzw. 70 % (regulär) der Anschaffungskosten in Anspruch genommen werden. Wollen Sie mehr über Fördermittel und deren Bedingungen erfahren, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Fördermitteln.
Betriebskosten
Die jährlichen Betriebskosten für eine Wärmepumpen-Gas-Hybridheizung können für einen Vierpersonenhaushalt in einem Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von ca. 22.000 kWh grob mit 2.600 EUR kalkuliert werden. Beachten Sie, dass aufgrund abweichender Anlageneffizienz Ihrer individuellen Heizungsanlage, Schwankungen der Energieträgerpreise, Witterung, Nutzerverhalten und weiterer Faktoren Ihre realen Betriebskosten deutlich abweichen können.
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Investitionskosten
Die Anlagen-Investitionskosten für Solarthermie mit Wärmepumpe können je nach Ausführung zwischen 30.000 und 56.000 EUR liegen. Für eine genauere Einschätzung der notwendigen Anlagen-Investitionen für Ihre persönliche Investition, wenden Sie sich an einen Energieberater oder Installateur Ihrer Wahl.
Förderung
Die finanzielle Unterstützung für Hybridheizungen, die fossile Brennstoffe nutzen, ist eingestellt worden. Nun ist Förderung nur noch für den Teil des Heizsystems verfügbar, der auf erneuerbaren Energien basiert. In der Regel wird diese Unterstützung allerdings nur gewährt, wenn die erneuerbaren Energien mindestens 65 Prozent der Heizleistung erbringen.
Die finanzielle Unterstützung für Hybridheizungen, die fossile Brennstoffe nutzen, ist eingestellt worden. Nun ist Förderung nur noch für den Teil des Heizsystems verfügbar, der auf erneuerbaren Energien basiert.
Mit der Überarbeitung der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), kann für die Kombination zweier Systeme, die beide auf erneuerbaren Energien beruhen, eine Förderung von bis zu 80 % (besonders niedrige Einkommen) bzw. 70 % (regulär) der Anschaffungskosten in Anspruch genommen werden. Wollen Sie mehr über Fördermittel und deren Bedingungen erfahren, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Fördermitteln.
Betriebskosten
Die jährlichen Betriebskosten für Solarthermie mit Wärmepumpe können für einen Vierpersonenhaushalt in einem Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von ca. 22.000 kWh grob mit 1.800 EUR kalkuliert werden. Beachten Sie, dass aufgrund abweichender Anlageneffizienz Ihrer individuellen Heizungsanlage, Schwankungen der Energieträgerpreise, Witterung, Nutzerverhalten und weiterer Faktoren Ihre realen Betriebskosten deutlich abweichen können.
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Investitionskosten
Die Anlagen-Investitionskosten für Solarthermie mit Stromdirektheizung können je nach Ausführung zwischen 10.000 und 20.000 EUR liegen. Für eine genauere Einschätzung der notwendigen Anlagen-Investitionen für Ihre persönliche Investition, wenden Sie sich an einen Energieberater oder Installateur Ihrer Wahl.
Förderung
Die finanzielle Unterstützung für Hybridheizungen, die fossile Brennstoffe nutzen, ist eingestellt worden. Nun ist Förderung nur noch für den Teil des Heizsystems verfügbar, der auf erneuerbaren Energien basiert.
Mit der Überarbeitung der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), kann für die Kombination zweier Systeme, die beide auf erneuerbaren Energien beruhen, eine Förderung von bis zu 80 % (besonders niedrige Einkommen) bzw. 70 % (regulär) der Anschaffungskosten in Anspruch genommen werden. Wollen Sie mehr über Fördermittel und deren Bedingungen erfahren, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Fördermitteln.
Betriebskosten
Die jährlichen Betriebskosten für Solarthermie mit Stromdirektheizung können für einen Vierpersonenhaushalt in einem Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von ca. 22.000 kWh grob mit 5.100 EUR kalkuliert werden. Beachten Sie, dass aufgrund abweichender Anlageneffizienz Ihrer individuellen Heizungsanlage, Schwankungen der Energieträgerpreise, Witterung, Nutzerverhalten und weiterer Faktoren Ihre realen Betriebskosten deutlich abweichen können.
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Investitionskosten
Die Anlagen-Investitionskosten für Solarthermie mit Gasheizung können je nach Ausführung zwischen 12.000 und 23.000 EUR liegen. Für eine genauere Einschätzung der notwendigen Anlagen-Investitionen für Ihre persönliche Investition, wenden Sie sich an einen Energieberater oder Installateur Ihrer Wahl.
Förderung
Die finanzielle Unterstützung für Hybridheizungen, die fossile Brennstoffe nutzen, ist eingestellt worden. Nun ist Förderung nur noch für den Teil des Heizsystems verfügbar, der auf erneuerbaren Energien basiert.
Mit der Überarbeitung der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), kann für die Kombination zweier Systeme, die beide auf erneuerbaren Energien beruhen, eine Förderung von bis zu 80 % (besonders niedrige Einkommen) bzw. 70 % (regulär) der Anschaffungskosten in Anspruch genommen werden. Wollen Sie mehr über Fördermittel und deren Bedingungen erfahren, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Fördermitteln.
Betriebskosten
Die jährlichen Betriebskosten für Solarthermie mit Gasheizung können für einen Vierpersonenhaushalt in einem Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von ca. 22.000 kWh grob mit 2.100 EUR kalkuliert werden. Beachten Sie, dass aufgrund abweichender Anlageneffizienz Ihrer individuellen Heizungsanlage, Schwankungen der Energieträgerpreise, Witterung, Nutzerverhalten und weiterer Faktoren Ihre realen Betriebskosten deutlich abweichen können.
Häufig gestellte Fragen
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Was ist ein Hybridsystem?
Ein Hybridsystem in Bezug auf Heizungen ist eine Kombination aus zwei oder mehreren Heiztechnologien, die zusammenarbeiten, um ein Gebäude effizient mit Wärme zu versorgen. Diese Systeme nutzen die Vorteile verschiedener Energiequellen und Heiztechniken, um eine optimale Energieeffizienz, Kosteneffizienz und Umweltverträglichkeit zu erreichen. Typische Beispiele für Heizungshybridsysteme sind:
- Wärmepumpe und Gas-Brennwertkessel: Diese Kombination nutzt die Effizienz der Wärmepumpe für den Grundbedarf und schaltet bei höherem Bedarf oder ungünstigen Bedingungen für die Wärmepumpe auf den Gas-Brennwertkessel um.
- Solarthermie und Gas-Brennwertkessel: Nutzt Sonnenenergie zur Wassererwärmung und Unterstützung des Heizsystems mit einem Gas-Brennwertkessel als Backup, um den Spitzenbedarf zu decken, besonders an sonnenarmen Tagen.
- Wärmepumpe und Solarthermie: Kombiniert Solarthermie zur Warmwasserbereitung und zur Unterstützung der Heizung mit einer Wärmepumpe, die die Grundlast deckt, besonders effizient in der Übergangszeit und im Sommer.
Der Hauptvorteil solcher Hybridsysteme liegt in ihrer Fähigkeit, flexibel auf unterschiedliche Energiepreise, Verfügbarkeiten und klimatische Bedingungen zu reagieren, indem sie automatisch die jeweils effizienteste oder kostengünstigste Energiequelle nutzen. Dies führt nicht nur zu einer Reduzierung der Energiekosten, sondern auch zu einer Verringerung der CO2-Emissionen, da erneuerbare Energiequellen effektiver genutzt werden.
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Sind Hybridsysteme förderfähig?
Das hängt von den eingesetzten Komponenten ab. Die BEG fördert effiziente Wärmeerzeuger auf Basis erneuerbarer Energien und deren Kombinationen, zum Beispiel Wärmepumpen, Biomasseheizungen, Solarthermie oder den Anschluss an ein Wärme- bzw. Gebäudenetz.
Bei einem Hybridsystem mit fossilem Spitzenlastkessel ist der fossile Wärmeerzeuger selbst nicht förderfähig. Förderfähig können dagegen die erneuerbare Komponente sowie die unmittelbar erforderlichen Umfeldmaßnahmen sein, sofern die technischen Mindestanforderungen der BEG erfüllt sind.
Wollen Sie mehr über Fördermittel und deren Bedingungen erfahren, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Fördermitteln.