Auf den Puffer kommt es an

Hybrid-Heizsysteme ermöglichen langfristig überschaubare Energiekosten bei hoher Versorgungssicherheit, weil die Wärmeerzeugung auf mehrere Säulen verteilt wird. Sie verbinden die Effizienz aktueller Heiztechnik wie der Brennwerttechnik mit den Vorteilen regenerativer Energienutzung. Insofern passen solche Systeme sehr gut zu der energiepoli­tischen Vorgabe, die Energieeffizienz und den Anteil erneuerbarer Energie im Gebäudebereich zu erhöhen.

Eine fast schon klassische Hybridlösung ist die Kombination eines Öl-Brennwertgeräts mit Solarthermie. Fast jedes zweite (47 %) neu installiertes Öl-Brennwertgerät wird mit eine Solaranlage kombiniert. Auch bei der Solar-Erweiterung bestehender Heizungen weisen Ölheizungen den relativ größten Anteil auf. Vermehrt wird in solchen Anlagen zusätzlich ein wasserführender Holzkaminofen integriert. Bei dieser Anlagenkonfiguration übernimmt in den Sommermonaten die Solaranlage nahezu ausschließlich die Warmwasserbereitung. In den Übergangsmonaten und im Winter trägt der wasserführende Kaminofen einen beachtlichen Anteil zur Wärmeversorgung des Hauses bei. Erst wenn Sonne und Holzofen den Wärmebedarf des Gebäudes nicht mehr alleine decken können, also vorwiegend innerhalb weniger Wintermonate, schaltet sich automatisch der Brennwertkessel hinzu. So wird, aufs Jahr bezogen, ein beträchtlicher Anteil der benötigten Wärmeenergie regenerativ erzeugt.

Grundversorgung aus dem Tank 

Vor allen in ölbeheizten Ein- und Zweifamilienhäusern – zurzeit immerhin 4,9 Mio. Gebäude in Deutschland – könnten hybride Heizsysteme von der Nischen- zur Standardlösung werden. Denn diese Gebäude verfügen in der Regel über genügend Platz für Speicher, Heizgerät und Kaminofen sowie über ausreichend Dachfläche für Solarkollektoren. Der Heizölvorrat im Tank sichert bei Bedarf die Grundversorgung ab. Weil es selbst in kleinen Mengen kostengünstig transportiert und langfristig vor Ort gelagert werden kann, eignet sich Heizöl sehr gut als Komplementärenergie zu den erneuerbaren Energien.

Pufferspeicher hält
Optionen offen 

Hybridheizungen müssen nicht in einem Zug installiert und finanziert werden. Sie können auch stufenweise ausgebaut und selbst Jahre später noch um einen weiteren Energieträger ergänzt werden. Auch die Kombinationsvarianten sind vielfältig. So kann beispielsweise zunächst ein wassergeführter Kaminofen zugebaut werden und zu einem späteren Zeitpunkt eine Solarthermieanlage oder der dann fällige neue Brennwertkessel installiert werden. Das macht Hybridlösungen für den Hausbesitzer attraktiv, wie IWO-Befragungen von Ölheizungsbetreibern gezeigt haben. Für den Markterfolg wird allerdings entscheidend sein, dass auch der Investitionsaufwand für den kompletten wie auch den schrittweisen Ausbau für Hausbesitzer attraktiv ist.

Eine wesentliche technische Voraussetzung für den Ausbau der bestehenden Heizung zum multivalenten Heizsystem ist das Vorhandensein eines Heizwasserspeichers, der über mehrere Anschlüsse verfügt. Nur so ist gewährleistet, dass später weitere Wärmequellen eingebunden und neue Angebote genutzt werden können. Der Fachhandwerker kann dieser Anforderung vorbeugend Rechnung tragen, indem er die Erweiterungsoptionen vor Ort prüft und dem Kunden umfassend erläutert. Mit einem multivalenten Pufferspeicher hat der Hausbesitzer mehrere Optionen zur nachträglichen Einbindung erneuerbarer Energiequellen. Die Mehrkosten gegenüber mono- oder bivalenten Speichern sind verglichen mit dem späteren Nutzen gut zu vertreten.

Die Crux bei der Nutzung von regenerativen Energieträgern: Sie stehen in der Regel nicht punktgenau dann bereit, wenn sie gebraucht werden. Wärmeangebot und Wärmebedarf sind also zeitlich versetzt. Deshalb wird ein großvolumiger, gut isolierter Pufferspeicher benötigt, um die Wärme aus den erneuerbaren Energiequellen so lange bevorraten zu können, bis sie angefordert wird. Zugleich fungiert der Heizwasserspeicher als hydraulische Weiche für die unterschiedlichen Temperaturen und Volumenströme im Heizungsnetz.

Empfehlenswert sind Speichervolumen zwischen 700 und 1200 l, mindestens aber 500 l. Bei entsprechendem Wärmebedarf, etwa in größeren Häusern, kann die Gesamtkapazität mit zusätzlichen Pufferspeichern erweitert werden. Universell einsetzbar sind multivalente Kombispeicher mit Schichtenladeeinrichtung. Weil bei ihnen verschiedene Wärmeerzeuger mit vergleichsweise geringem Regelungsaufwand angeschlossen werden können, passen sie zu unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen.

mehr Wärme fürs System 

Speziell für Hybridsysteme konstruierte Holz- und Pelletkaminöfen werden mittlerweile von verschiedenen Herstellern angeboten. Einen Großteil der Wärme, die sonst ungenutzt über den Schornstein entweichen würde, geben diese Öfen an das zentrale Heizsystem ab. Die wasserdurchflossenen Wärmetauscher in Kaminöfen befinden sich in der Regel hinter oder über dem eigentlichen Brennraum, in besonders leistungsstarken sogenannten Kesselgeräten ist der gesamte Brennraum mit Wasser umgeben.

Inzwischen sind Holzöfen im Markt, die bis zu 75 % ihrer Wärmeleistung dem Heizsystem zur Verfügung stellen. Bei einem Ofen mit 8 kW Nennleistung beispielsweise werden also 6 kW wasserseitig in den zentralen Energiespeicher und 2 kW luftseitig als Strahlungswärme in den Aufstellraum abgegeben. Zur Einbindung des Energieträgers Holz muss aber nicht unbedingt ein neuer Ofen angeschafft werden. Auch vorhandene Kachelöfen – und selbst offene Kamine – können in vielen Fällen umgebaut und mit einem entsprechenden wasserführenden Kamineinsatz nachgerüstet werden.

Bei der Neuaufstellung von Kaminöfen oder der Umrüstung vorhandener Holzfeuerstätten muss die jeweilige Landesbauordnung berücksichtigt werden. Und sie darf nur in Absprache mit dem Bezirksschornsteinfegermeister erfolgen. Eine wichtige Voraussetzung ist ausreichende Verbrennungsluft. Die meisten Kaminöfen bieten deshalb die Möglichkeit zum raumluftunabhängigen Betrieb über eine externe Verbrennungsluftleitung. Ferner zwingend: Öfen mit einem Wasser-Wärmetauscher müssen grundsätzlich mit einer Rücklaufanhebung ausgerüstet sein. So wird verhindert, dass kaltes Rücklaufwasser den Feuerraum bis an den Taupunktbereich abkühlt und dadurch Rostbildung und leistungsmindernde Teerablagerungen an den Heizflächen entstehen. Auch hier vereinfacht die Geräteindustrie die Installation mit vorgefertigten Speicherladestationen, die neben der Umwälzpumpe ein werkseitig eingestelltes Rücklaufanhebeventil enthalten.

Hohe Effizienz durch Regelung 

Die regelungstechnische Abstimmung der beteiligten Wärmeerzeuger ist ein wesentliches Kriterium für den effizienten Betrieb einer Hybridheizanlage. Hilfreich sind dabei spezielle Softwarepakete zur Anlagenplanung und -simulation der Gerätehersteller sowie entsprechende Schaltpläne zur hydraulischen Einbindung der Systemkomponenten. Vorteilhaft ist die Installation einer Hybridanlage aus einer Hand. Pufferspeicher, Regeleinrichtungen, Hydraulik und Sicherheitseinrichtungen sind dann bereits optimal aufeinander abgestimmt. Mehrere Hersteller haben Komplettsysteme für verschiedene Anlagenkonfigurationen schon im Programm. Dennoch werden mit Blick auf den Ausbau vieler bestehender Heizungen zu Hybrid-Heizsystemen häufig individuelle und kostengünstige Lösungen gefragt sein. Diese erfordern fundiertes Wissen und große Praxis­erfahrung. Kurzum: die Anforderungen an das installierende Handwerk werden steigen.

Ausblick: Ökostrom kann Wärmevorrat aufstocken

Fachleute erwarten, dass der weitere Ausbau von Windkraft und Photovoltaik schon in absehbarer Zeit immer öfter zu einem Überangebot von Strom führen wird. Da geeignete Stromspeichertechnologien auch auf längere Sicht nicht ausreichend zur Verfügung stehen werden, wird es attraktiver, die Nachfrage nach Strom dem Angebot anzupassen. Eine Option aus Sicht von Stromversorgern ist, den überschüssigen Strom zur Beheizung der Pufferspeicher von Gebäuden zu nutzen. Technisch wäre das vergleichsweise einfach über eine elektrische Heizpatrone oder die Integration eines Durchlauferhitzers machbar. Einige Pufferspeicher im Markt sehen schon den Einbau eines elektrischen Heizstabs vor.

Hybridheizungen mit ihren großvolumigen Speichern könnten so erhebliche Mengen des überschüssigen Stroms aufnehmen und als Wärme bevorraten. Das haben die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft (FfE) sowie das Zentrum für Innovative Energiesysteme (ZIES) in voneinander unabhängigen Untersuchungen aufgezeigt.

Eine für Verbraucher attraktive Lösung wäre dann die Weiterentwicklung eines solchen Hybridsystems, das automatisch den jeweils günstigsten Energieträger für die Wärmeerzeugung auswählt.

Damit der Wärmemarkt überschüssigen, günstigen Strom aufnehmen kann, bedarf es intelligenter Vernetzung und Steuerung, um die verschiedenen Stromquellen und -verbraucher zu koordinieren und um die Kunden zu informieren (Stichwort: smart grids). Zudem braucht es flexible Stromtarife für die Haushalte, die eine Abnahme überschüssigen Stroms erst attraktiv machen. Ist das Stromangebot allerdings kleiner als die Nachfrage, was beim Ausbau der erneuerbaren Energien gerade auch im Winter über längere Zeiträume auftreten kann (windarme Zeiten), können Hybrid-Heizsysteme mit den Energiespeichern Heizöl oder Biomasse betrieben werden.