Eine Erneuerbare-Energien-Hybridheizung bietet nicht nur die Perspektive, nahezu CO2-neutral zu heizen, sondern erhöht auch die Unabhängigkeit von Energielieferanten. Staatliche Fördergelder vereinfachen den Schritt zu einem klimafreundlichen und nachhaltigen Heizen. Insbesondere die Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermieanlage gewinnt aus gutem Grunde an Bedeutung.
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Bei der sogenannten „EE-Hybridheizung“ handelt es sich um ein Heizsystem, bei dem zwei oder mehr Heizgeräte miteinander kombiniert werden, die ihre Wärme aus erneuerbaren Energien gewinnen. Wie es sich bereits vermuten lässt, steht die Abkürzung „EE“ für „Erneuerbare Energien“. Die EE-Hybridheizung unterscheidet sich damit von einer Gas- oder Öl-Hybridheizung, deren Heizsystem aus einem Brennwertgerät und einer alternativen Energiequelle besteht.
Erneuerbare Energien – Statistiken bestätigen wachsende Nachfrage
Bei Neubauten sind Heizungsanlagen mit Wärmepumpen besonders beliebt. Kein Wunder, werden sie doch von der Bundesregierung besonders gefördert. Der Grund liegt auf der Hand: Wärmepumpen sind die umweltfreundlichste Möglichkeit, die Heizung im Winter zu betreiben. Auch solarthermische Anlagen werden wegen ihrer ökologischen Effizienz geschätzt.
In Deutschland nimmt die Nutzung erneuerbarer Energien zum Heizen in neu errichteten Wohngebäuden stetig zu: Von den im Jahr 2022 fertiggestellten Gebäuden nutzen etwa drei Viertel (74,7 %) vollständig oder teilweise erneuerbare Energien zur Beheizung. Laut dem Statistischen Bundesamt (Destatis) stellt dies im Vergleich zu 2021 (70,7 %) einen Anstieg um vier Prozentpunkte dar. Im Jahr 2015 lag dieser Anteil noch bei 61,5 %. Unter den neu erbauten Einfamilienhäusern nutzen 77,0 %, bei Zweifamilienhäusern 80,9 % und bei Gebäuden mit drei oder mehr Wohnungen 58,7 % erneuerbare Energien für ihre Heizsysteme. Erneuerbare Energien stellen in mehr als der Hälfte (61,4 %) der insgesamt 103.525 im Jahr 2022 fertiggestellten Wohngebäude die primäre Energiequelle dar.
Angesichts des wachsenden Stellenwerts von EE-Hybridheizungen führt die Nutzung der Gelben Seiten für die Suche nach einem Heizungsfachbetrieb schnell zu einem Unternehmen, das sich auf umweltfreundliche Heizsysteme spezialisiert hat.
Solarwärme – bei Hybridheizungen auf verschiedene Weise nutzbar
Wärmepumpen nutzen die Wärme aus der Umgebung, um Gebäude zu beheizen. Dabei erweisen sich das Erdreich und das Grundwasser als die effizientesten Wärmequellen, da ihre Temperatur über das Jahr hinweg weitestgehend konstant bleibt. Aufgrund ihres vergleichsweise geringen Installationsaufwands sind allerdings Luftwärmepumpen, genauer gesagt Luft-Wasser-Wärmepumpen, die am häufigsten genutzte Variante. Diese nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle. Solarthermie bezeichnet den Prozess der Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie. Hierbei wird die Wärmestrahlung der Sonne zur Erwärmung von Trink- oder Heizwasser genutzt. Wärmepumpe und Solarthermieanlage können auf verschiedene Weise zusammenarbeiten.
Bei der direkten Unterstützung der Wärmepumpe wird die Solarwärme unmittelbar in den Heizkreislauf eingespeist. Dabei erzeugen beide Systeme die benötigte Wärme für Raumheizung und Warmwasserbereitung. Dies kann auf zwei Arten geschehen: Entweder dient ein geeigneter Solarspeicher analog zu anderen Hybridheizungen als Zwischenspeicher oder die Solarwärme wird als Hauptwärmequelle genutzt und der Wärmepumpe zugeführt. Bei der indirekten Unterstützung der Wärmepumpe hingegen wird die zusätzlich gewonnene Solarwärme in die Wärmequelle, meist das Erdreich, geleitet. Durch das dadurch erreichte höhere Temperaturniveau sinkt der Stromverbrauch der Wärmepumpe.
Direkte Wärmeerzeugung durch Solarthermie und Wärmepumpe
Die gleichzeitige Einspeisung von Solarwärme und Wärmepumpenwärme in den Speicher kann als Standardfall angesehen werden und unterscheidet sich nur unwesentlich von anderen Solarthermie-Hybridheizungen. Die Heizungsanlage kann ganz ausgeschaltet bleiben, wenn die durch Sonneneinstrahlung gewonnene Wärme ausreicht. Während der Heizperiode in der Übergangszeit und im Winter ist die thermische Anlage zwar zu schwach, um die gesamte Wärmeversorgung zu übernehmen. Zur unterstützenden Erwärmung von Trinkwasser und Heizungswasser ist sie jedoch bestens geeignet.
Für die Wärmepumpe bedeutet das: Da der Inhalt des Speichers durch die Solarwärme vorgewärmt wird, muss die Wärmepumpe weniger Energie aufwenden und arbeitet somit effizienter. Oder: Durch die Solarthermieanlage kann oft eine kleinere, kostengünstigere Wärmepumpe eingesetzt werden.
Indirekte Unterstützung der Wärmepumpe durch Solarthermie
Die Bodentemperatur ist durch die Wirkung der Erdwärme und der Sonneneinstrahlung als natürliche Regulatoren grundsätzlich nur geringen Schwankungen unterworfen: Der Abkühlung im Winter steht eine Erwärmung im Sommer gegenüber. Bei längeren Frostperioden im Winter können jedoch Erdwärmekollektoren, die dicht unter der Erdoberfläche verlegt sind, Schaden nehmen. Um dies zu vermeiden, ist es sinnvoll, das Erdreich mit Solarwärme zu erwärmen. Wenn ein Überschuss besteht, wird er über Leitungen im Boden direkt zur Sonde geleitet. Auf diese Weise erhöht sich sowohl der Wirkungsgrad als auch die Lebensdauer der Erdwärmepumpe.
Die zusätzliche solare Wärme schont nicht nur die Erdkollektoren, sondern reduziert auch die Stromkosten. Denn durch die höhere Vorlauftemperatur wird weniger Antriebsenergie benötigt. Auch die Anschaffungskosten können geringer ausfallen, da die Wärmepumpe oft eine Nummer kleiner ausgelegt werden kann.
Wärmepumpe plus Solarthermie – die großen Einsparpotentiale
Mit einer thermischen Solaranlage können je nach Größe und Typ zwei Arten der Wärmeerzeugung realisiert werden: Entweder ausschließlich die Warmwasserbereitung für Küche und Bad oder zusätzlich die Bereitstellung von Warmwasser und Heizungswasser für Brauchwasser und Raumheizung.
Eine für ein Einfamilienhaus typische thermische Solaranlage mit einer Kollektorfläche von 4 bis 5 Quadratmetern kann im Sommer durchschnittlich genug Wärme erzeugen, um das Brauchwasser vollständig zu erwärmen. Der Betrieb einer Wärmepumpe ist daher im Sommer oft nicht notwendig. In den Übergangszeiten und im Winter reicht die Sonnenenergie in unseren Breiten oft nicht aus, um die Warmwasserbereitung vollständig solar zu gewährleisten - hier muss die Wärmepumpe unterstützend einspringen. Im Jahresverlauf kann durch den Einsatz einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung ein solarer Deckungsgrad von bis zu 60 % erreicht werden. Damit kann die Solaranlage mehr als die Hälfte der Antriebsenergie und der daraus resultierenden Stromkosten für die jährliche Warmwasserbereitung einsparen.
Mit einer entsprechend größeren Solarthermieanlage - üblich sind hier 8 bis 10 Quadratmeter Kollektorfläche - kann bei der Heizungsunterstützung ein solarer Deckungsgrad von durchschnittlich 20 bis 30 % erreicht werden. Durch die Kombination von Wärmepumpe und solarthermischer Anlage kann im Ergebnis rund ein Viertel der elektrischen Antriebsenergie und der entsprechenden Stromkosten eingespart werden.
Vor- und Nachteile der Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie
Die Entscheidung für ein EE-Hybridheizsystem, in diesem Fall eine Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie, sollte gut durchdacht sein, da sie sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich bringt. Zu den Vorteilen gehört, dass beide Heizungssysteme mit erneuerbaren Energiequellen, Solarwärme und Umweltwärme, arbeiten. Werden diese Systeme mit nachhaltig erzeugtem Strom betrieben, kann eine hundertprozentige Versorgung mit erneuerbaren Energien gewährleistet werden. Im Vergleich zu Gas- oder Ölheizungen gibt es bei dieser Kombination keine Notwendigkeit für fossile Brennstoffe. Darüber hinaus entstehen im Vergleich zu Pelletheizungen keine Feinstaubemissionen. Attraktive Förderungen können die anfänglich hohen Investitionskosten senken und die Betriebskosten der Wärmepumpe können durch die Solarthermieanlage spürbar reduziert werden. Außerdem kann die Wärmepumpe aufgrund der Unterstützung durch die Solarthermie kleiner ausgelegt werden. Die kostenlosen Energieträger Sonne, Luft, Erde oder Grundwasser tragen zur Unabhängigkeit von Brennstoffbezug und potenziell steigenden Brennstoffpreisen bei.
Es gibt aber auch Nachteile, die berücksichtigt werden sollten. Die Anfangsinvestitionskosten für Wärmepumpen sind vergleichsweise hoch und auch die Anschaffung und Installation der Solarthermieanlage ist mit Kosten verbunden. Überdies erfordert eine erdgekoppelte Wärmepumpe eine aufwändige Erschließung. Darüber hinaus benötigen Wärmepumpen Strom für den Betrieb. Wird dieser Strom nicht nachhaltig erzeugt, kann sich dies negativ auf die Ökobilanz der Kombination auswirken.