Hybridheizung: Technologie mit Vor- und Nachteilen

Zu den prominentesten Vertretern der Hybridheizung gehört die Kombination aus einer umweltfreundlichen Wärmepumpe und einer konventionellen Gas- oder Ölheizung. Der Anwender bezieht bei dieser Variante einen Großteil der benötigten Wärmeenergie über die Wärmepumpe aus der Umgebung.

In unserem Fachbeitrag gehen wir auf den Aufbau einer Hybridheizung ein, erläutern die verschiedenen Varianten und erklären anhand eines praxisnahen Beispiels die Funktionsweise. Darüber hinaus kommen wir auf die Bedeutung der Energieträger zu sprechen, stellen Vor- und Nachteile gegenüber und erklären Ihnen, ob und für wen sich eine Hybridheizung eignet.

Der Aufbau einer Hybridheizung

Unter einer Hybridheizung versteht man ein Heizsystem, das zwei oder mehr Technologien miteinander kombiniert.

Häufig wird eine Hybridheizung mit einem Pufferspeicher ergänzt, der die von beiden Technologien erzeugte Wärme speichert und bei Bedarf in das Heizsystem des Gebäudes einspeist. Dieser Ansatz hat sich insbesondere bei Kombinationen mit Solarthermieanlagen bewährt: Hier kann die wechselnde Wärmeerzeugung durch Solarkollektoren ausgeglichen werden, indem das bei Sonnenschein erhitzte Wasser zwischengespeichert und in sonnenschwachen Phasen wieder zur Verfügung gestellt wird.

Bei der Auslegung eines Pufferspeichers ist es wichtig, auf eine bedarfsgerechte Dimensionierung zu achten. Der Speicher sollte in seiner Größe so ausgelegt werden, dass er ein optimales Zusammenspiel zwischen beiden Heiztechnologien ermöglicht. Fachleute sind in der Lage, die erforderliche Größe des Pufferspeichers präzise zu berechnen.

Die Varianten einer Hybridheizung

Im Laufe der letzten Jahre haben sich immer mehr Varianten von Hybridheizungen auf dem Markt etabliert. Bauherren können sich heute zwischen verschiedenen Kombinationen entscheiden, wenn sie ihr Gebäude mit einer Hybridheizung ausstatten möchten.

Aber auch in Bestandsbauten lassen sich fast immer hybride Heizungen nachrüsten: So ist vor allem das Nachrüsten von Wärmepumpen oder Solarkollektoren eine beliebte Variante zur Senkung der Energiekosten und Verbesserung der Umweltbilanz.

Zu den Heiz-Kombinationen gehören die folgenden Hybridheizungen:

• Gasheizung mit Wärmepumpe
• Gasheizung mit Wärmepumpe und Photovoltaikanlage
• Öl- oder Gasheizung mit Solarthermie
• Wärmepumpe mit Holzheizung
• Öl- oder Gasheizung mit Holzheizung
• Öl- oder Gasheizung mit Brennstoffzellenheizung

Vor allem die Variante einer Gas-Brennwertheizung mit Wärmepumpe erfreut sich großer Beliebtheit und wird oftmals in neu erbauten Mehrfamilienhäusern installiert. Bei Hybridanlagen kommen üblicherweise Luft/Wasser-Wärmepumpen in Split- oder Monoblockbauweise zum Einsatz.

Bei der Entscheidung für eine der oben gelisteten Varianten spielen Gesichtspunkte wie die technische Reife der Technologie, der Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung sowie die Kosten für Anschaffung, Installation und Betrieb eine Rolle. Während Öl- und Gasheizungen mit Brennwerttechnik und Wärmepumpen schon weit verbreitet sind, fristet die Brennstoffzellenheizung eher ein Nischendasein und ist aufgrund der hohen Anschaffungskosten und mangelnder Wirtschaftlichkeit nicht weit verbreitet.

Betriebsweisen eines hybriden Heizungssystems

Je nach Art der Hybridheizung werden verschiedene Betriebsweisen genutzt, um zum einen die Versorgungssicherheit im Gebäude zu gewährleisten und zum anderen eine möglichst kostengünstige und effiziente Arbeitsweise sicherzustellen. Experten unterscheiden vor allem zwischen den drei Betriebsweisen „bivalent-alternativ“, „bivalent-parallel“ und „bivalent-teilparallel“.

Im Folgenden erläutern wir die drei Betriebsweisen anhand des Beispiels der Kombination aus Luft/Wasser-Wärmepumpe und Gas-Brennwertkessel.

Bivalent-alternativer Betrieb

Wenn jeweils nur einer der beiden Wärmeerzeuger in Betrieb ist, spricht man im Fachjargon von einem bivalent-alternativen Betrieb. Diese Betriebsweise bietet sich beispielsweise bei Heizsystemen mit hoher Vor- und Rücklauftemperatur an.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Jahresdeckungsanteil – also der Anteil des Wärmebedarfs, der per Wärmepumpe gedeckt wird – tendenziell geringer als bei einem bivalent-parallelen Betrieb ausfällt. Bei einem eingestellten Bivalenzpunkt von 1°C wird ein Deckungsanteil von 55% erreicht.

Bivalent-paralleler Betrieb

Im bivalent-parallelen Betrieb wird der Wärmebedarf in weiten Teilen des Jahres allein von der Wärmepumpe gedeckt. Nur wenn die Außentemperatur unter eine bestimmte Grenze sinkt, wird der Gas-Brennwertkessel als Unterstützung der Wärmepumpe zugeschaltet.

Diese Betriebsweise ist der bivalent-alternativen Weise überlegen, da die Wärmepumpe tendenziell kleiner und daher auch kostengünstiger ausgelegt werden kann. Außerdem wird mit dem hohen Anteil der Wärmegewinnung durch die Wärmepumpe CO2 gespart und damit die Umwelt geschont.

Bivalent-teilparalleler Betrieb

Der bivalent-teilparallele Betrieb wird dadurch charakterisiert, dass die Zuschaltung des Gas-Brennwertkessels lastabhängig erfolgt. Unter extremen Bedingungen ist ausschließlich der Gas-Brennwertkessel für die Wärmeerzeugung zuständig.

Welche Betriebsart ist die richtige für Sie?

Welche der hier aufgeführten Betriebsarten im Einzelfall zu bevorzugen ist, hängt beispielsweise von der Gebäudegröße und Ihren individuellen Anforderungen ab. Während die Wärmepumpe im Mehrfamilienhaus typischerweise kleiner dimensioniert wird und daher keine intelligente Regelungstechnik erfordert, sind im Einfamilienhaus beide Wärmeerzeuger in etwa gleich groß dimensioniert, wodurch der Regelungstechnik eine größere Bedeutung zukommt.

Als Anwender haben Sie die Möglichkeit, je nach persönlicher Priorität zum Beispiel eine der folgenden Betriebsweisen zu wählen:

Kombination aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern

Häufig setzt die Hybridheizung auf eine Kombination aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern. Fossile Brennstoffe gewährleisten zwar eine gewisse Zuverlässigkeit, sind jedoch weniger zukunftsfähig und nachhaltig als erneuerbare Energiequellen. Letztere steigern die Umweltfreundlichkeit des Heizungssystems und senken zusätzlich die Kosten, da sie den Verbraucher unabhängiger von der Entwicklung des Brennstoffpreises machen. Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über die Energieträger, die bei Hybridheizungen weit verbreitet sind.

Hybridheizung mit Gas als Energieträger

Rund die Hälfte aller Heizungssysteme in deutschen Privathaushalten setzen auf Gas als Energieträger. Gas hat einen hohen Energiegehalt und kann in modernen Brennwertgeräten effizient genutzt werden. Gas ist als Energieträger sehr zuverlässig, doch die Gaspreise schwanken teils stark. Im Neubau sind reine Gasheizungssysteme mittlerweile nicht mehr erlaubt. Wer dennoch Gas mit einbeziehen will, kann eine Hybridheizung mit Gas und Wärmepumpe einbauen lassen. Die Wärmepumpe ist emissionsärmer und im Gegensatz zu Gas förderfähig.

Hybridheizung mit Öl als Energieträger

Öl ist ebenfalls ein sehr zuverlässiger und hochenergetischer Energieträger, dessen Bedeutung im Laufe der letzten Jahre aber abgenommen hat. 2016 wurde Öl nur noch in rund 26% aller deutschen Haushalte als Energieträger für die Heizung eingesetzt – vor allem bei Sanierungen kam Öl des Öfteren zum Einsatz. Neben dem handelsüblichen schwefelarmen Heizöl (EL) wird auch Bio-Heizöl angeboten, das mit einem Anteil von bis zu 10% mit Öl aus nachwachsenden Rohstoffen gemischt wurde.

Hybridheizung mit Umweltenergie als Energieträger

Umweltenergie zur Beheizung des Gebäudes nutzen: Das ist mit einer Wärmepumpe möglich. Die Wärmepumpe kann die in der Umwelt – also in der Luft, dem Erdboden oder dem Grundwasser – gespeicherte Wärmeenergie nutzbar machen, indem sie das Temperaturniveau dieser Energie mithilfe eines Kältemittels und Kompressors anhebt.

Die Wärmepumpe ist vielseitig als Teil einer Hybridheizung einsetzbar und vor allem für Heizungssysteme mit geringem Temperaturniveau prädestiniert – fast immer ist dies im Neubau der Fall oder wenn groß dimensionierte Heizflächen im Bestandsgebäude vorhanden sind. Die Wärmepumpe arbeitet allerdings in der Regel auch alleine so effizient, dass die zusätzliche Unterstützung durch eine andere Technologie nicht notwendig ist. Lesen Sie hier mehr zum Heizen mit der Wärmepumpe und informieren Sie sich in unserem Artikel zu den aktuellen Förderungen für die Wärmepumpe über Ihre Möglichkeiten, Investitionskosten zu sparen.

Hybridheizung mit Solarenergie

Die Energie der Sonne lässt sich prinzipiell sowohl mit einer Solarthermieanlage als auch mit einer Photovoltaikanlage nutzen. Die Solarthermieanlage basiert technisch auf Solarkollektoren, in denen das durchfließende Wasser direkt oder eine Trägerflüssigkeit mithilfe der Solarstrahlung erhitzt und dann dem Heizungskreislauf zugeführt wird.

Solarthermie wird häufig in Kombination mit einem Pufferspeicher genutzt, um auch in sonnenschwachen Phasen sowie nachts Wärmeenergie zur Verfügung zu haben. Auf diese Weise gelingt es, einen Großteil des Wärmebedarfs regenerativ zu decken. Zu Spitzenlastzeiten kann zusätzlich ein weiterer Wärmeerzeuger genutzt werden.

Im Gegensatz zur Solarthermie zielt die Photovoltaik auf die Erzeugung elektrischer Energie mithilfe von Solarzellen ab. Diese elektrische Energie wird als Gleichstrom erzeugt, dann von einem Wechselrichter in gängigen Wechselstrom umgewandelt und somit nutzbar gemacht. Bei der Kombination aus Gas- oder Öl-Brennwertheizung mit einer Wärmepumpe oder auch dem alleinigen Betrieb der Wärmepumpe kann der Strom der Photovoltaikanlage direkt zum Antrieb des Wärmepumpen-Kompressors genutzt werden – eine besonders umweltfreundliche Variante.

Hybridheizung mit nachwachsenden Rohstoffen als Energieträger

Wenn Sie anstelle eines fossilen Energieträgers auf einen nachwachsenden Rohstoff setzen möchten, könnte eine Pellet- oder eine Holzscheitheizung für Sie interessant sein. Das bei der Verbrennung von Holz freiwerdende CO₂ wurde der Umwelt von der Pflanze im Laufe des Lebens entzogen – es handelt sich also um einen klimaneutralen Prozess.

Pelletheizungen können beispielsweise weitgehend automatisiert laufen und zeichnen sich durch ein vergleichsweise konstantes Energieträger-Preisniveau aus. Eine Pelletheizung lässt sich etwa umweltfreundlich mit einer Wärmepumpe kombinieren.

Die Vor- und Nachteile einer Hybridheizung im Überblick

Die Hybridheizung kann dabei helfen, kostengünstig gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Auch als Nachrüstlösung bei der Heizungsmodernisierung oder der umfangreichen energetischen Sanierung ist eine Hybridheizung möglich.

Zwei oder mehr Heiztechnologien miteinander zu kombinieren hat jedoch nicht nur Vorteile – so ist die Anlagentechnik einer Hybridheizung durch die Vereinigung zweier Systeme beispielsweise komplexer als die einer konventionellen Heizung.

Im Folgenden geben wir einen Überblick über die wesentlichen Vor- und Nachteile der Hybridheizung:

Die Kosten einer Hybridheizung

Die Kosten der Hybridheizung hängen in hohem Maße davon ab, für welche Variante Sie sich entscheiden, ob es um einen Neubau oder eine Bestandsnachrüstung geht und wie groß der Wärmebedarf in Ihrem Gebäude ist. Um die Kosten für Ihren individuellen Fall zu errechnen, empfehlen wir die Beauftragung eines erfahrenen Heizungsmonteurs. Dieser kann präzise den Wärmebedarf ermitteln und Ihnen auf Grundlage der Ergebnisse die Hybridheizung dimensionieren und die Kosten bestimmen.

Fazit: Für wen eignet sich ein Hybridsystem?

Aus technischer Sicht ist der Einsatz einer Hybridheizung sowohl im Neu- als auch im Bestandsbau möglich. Im Bestandsbau können Sie Ihre konventionelle Gas- oder Ölheizung beispielsweise modular mit einer Wärmepumpe oder Solarthermie erweitern, um Ihre Energiekosten zu senken und umweltfreundlicher zu heizen.

Beim Neubau von Mehrfamilienhäusern macht die Hybridheizung zur kostengünstigen Erreichung gesetzlicher Vorgaben Sinn. Die Steuer- und Regelungstechnik sowie die Dimensionierung der Anlage können von Beginn an auf Ihr Gebäude abgestimmt werden. Bei Altbausanierungen wird meist eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Öl- oder Gas-Brennwerttechnik kombiniert. Bei guter Dämmung deckt eine Wärmepumpe in der Regel alleine den Warmwasser- und Wärmebedarf ohne Probleme und ein Hybridsystem ist sowohl im Neubau als auch im Bestand in der Regel nicht notwendig.