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Hybridheizung: Technologie mit Vor- und Nachteilen

Vor allem in Mehrfamilienhaus-Neubauten und bei der Nachrüstung im Bestand ist die Hybridheizung beliebt. Sie ist für viele Bauherren und Sanierer eine attraktive Möglichkeit zur effizienten, flexiblen und umweltfreundlichen Wärmeerzeugung. Bei der Hybridheizung handelt es sich nicht um eine eigene Technologie, sondern um die Kombination mehrerer Heiztechnologien. Häufig wird eine Kombination aus konventioneller und erneuerbarer Energiequelle gewählt, um zum einen den gesetzlichen Forderungen nach der Einbindung erneuerbarer Energien gerecht zu werden und zum anderen eine hohe Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Inhaltsverzeichnis

  1. Der Aufbau einer Hybridheizung
  2. Die Varianten einer Hybridheizung
  3. Betriebsweisen eines hybriden Heizungssystems
  4. Kombination aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern
  5. Die Kosten einer Hybridheizung
  6. Fazit: Für wen eignet sich ein Hybridsystem besonders?
Hybridheizung: Backsteinhaus mit Solarpanelen auf dem Dach

Zu den prominentesten Vertretern der Hybridheizung gehört die energiesparende 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, für wen sich eine Hybridheizung besonders eignet.

Der Aufbau einer Hybridheizung

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

Sinn und Zweck einer Hybridheizung

  • In der Regel ist jede der Technologien allein in der Lage, den Wärmebedarf im Gebäude zu decken.

  • Die Kombination zweier Ansätze erlaubt es dem Anwender aber, zu jedem Zeitpunkt die jeweils effizienteste, günstigste und umweltfreundlichste Technologie zu nutzen.

  • In der Praxis wird diese Regelung von einer integrierten Steuer- und Regelungstechnik übernommen, die sogar schwankende Energiepreise bewerten und berücksichtigen kann.

  • Auf diese Weise gelingt es, unabhängiger vom Energiemarkt zu werden und die Betriebskosten für die Heizung nachhaltig zu senken.

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.

Hybridheizung: Bivalent paralleler Hybridbetrieb Grafik

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 in den meisten Fällen 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

Aufgrund der weitreichenden Vorteile erfreut sich vor allem die Variante einer Gas-Brennwertheizung mit Wärmepumpe großer Beliebtheit. Diese Kombination spielt ihre Stärken besonders bei neu erbauten Mehrfamilienhäusern aus. 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 auch 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 im Betrieb ist, spricht man im Fachjargon von einem bivalent-alternativen Betrieb. Diese Betriebsweise bietet sich beispielsweise bei Heizsystemen mit hoher Vor- und Rücklauftemperatur an.

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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. Die Heizung ist damit EEWärmeG- und EnEV-konform, da diese einen regenerativen Deckungsanteil von mindestens 50% fordern.

Bivalent-paralleler Betrieb

Im bivalent-parallelen Betrieb wird der Wärmebedarf in weiten Teilen des Jahres allein von der Wärmepumpe gedeckt. Wenn die Außentemperatur unter eine bestimmte Grenze sinkt – und die Wärmepumpe nicht mehr ausreichen effizient laufen würde – wird der Gas-Brennwertkessel als Unterstützung zugeschaltet.

Diese Betriebsweise ist der bivalent-alternativen Weise überlegen, da die Wärmepumpe tendenziell kleiner und daher auch kostengünstiger ausgelegt werden kann. Zudem kann die BAFA-Förderung bei einem avisierten Bivalenzpunkt von 2°C (Leistungsanteil 31%, Deckungsanteil 83%) zusätzlich genutzt werden.

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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

Diese Betriebsweisen gibt es

  • Ökonomischer Betrieb: Die Steuerung wählt zu jedem Zeitpunkt den Energieträger mit den geringsten Kosten aus. Dadurch können moderne Heizungssteuerungen sogar schwankende Preise auf dem Energiemarkt berücksichtigen.

  • Ökologischer Betrieb: Wenn Ihnen die Umwelt besonders am Herzen liegt, ist der energetisch optimierte Betrieb für Sie interessant. Die Steuerung entscheidet in Abhängigkeit der vorherrschenden Witterungsbedingungen, welcher Energieträger am wenigsten CO2 emittiert und nutzt diese Heizungstechnologie.

Kombination aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern

Häufig setzt die Hybridheizung auf eine Kombination aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern: Während fossile Brennstoffe eine besonders hohe Zuverlässigkeit gewährleisten, steigern erneuerbare Energiequellen die Umweltfreundlichkeit des Heizungssystems und senken die Kosten. 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 heute besonders effizient in modernen Brennwertgeräten 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.

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 spielt Öl nach wie vor eine wichtige Rolle. 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.

Hybridheizung: Wärmequellen von Wärmepumpe Grafik
Eine Wärmepumpe in Kombination mit einer Gas- oder Holzheizung ist eine Variante einer Hybridheizung. Die Wärmepumpe erhält ihre Wärme entweder aus der Umgebungsluft, aus dem Grundwasser oder aus dem Erdreich.

Die Wärmepumpe ist vielseitig als Teil einer Hybridheizung einsetzbar und vor allem für Heizungssysteme mit geringem Temperaturniveau prädestiniert – häufig ist dies im Neubau der Fall oder wenn groß dimensionierte Heizflächen vorhanden sind. Unter diesem Link finden Sie ein Video mit weiteren interessanten Hintergrundinformationen zur Hybridheizung mit Wärmepumpe und deren Nachrüstung. Lesen Sie hier außerdem mehr zur Wärmepumpe als Heizart.

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 konventioneller Gas- oder Öl-Wärmeerzeuger genutzt werden.

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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 kann die elektrische Energie 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 frei werdende 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 erfreut sich aufgrund ihrer weitreichenden Vorteile steigender Beliebtheit und liegt vor allem bei Mehrfamilienhaus-Neubauten voll im Trend. Hier hilft sie, kostengünstig gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Aber auch als Nachrüstlösung bei der Heizungsmodernisierung oder der umfangreichen energetischen Sanierung ist eine Hybridheizung in einigen Fällen eine gute Idee.

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:

Pro

  • Die Hybridheizung vereint die Vorteile fossiler und erneuerbarer Energiequellen: Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit.

  • Die Grundheizlast lässt sich, vor allem im Einfamilienhaus, ganzjährig mithilfe hocheffizienter Wärmepumpen decken.

  • Sie erfüllen die Forderungen der gesetzlichen Vorgaben besonders kostengünstig.

  • Vor allem im Mehrfamilienhaus-Neubau sind durch andere Kombinationsmöglichkeiten keine teuren Solarthermieanlagen erforderlich.

  • Die Investitionskosten sind im Vergleich zu reinen Wärmepumpenlösungen mit hoher Heizleistung gering.

  • Sie erreichen mit PV-Anlage einen hohen Autarkiegrad.

  • Der fossile Wärmeerzeuger fängt Spitzenlasten ab und stellt hohe Warmwassertemperaturen wirtschaftlich bereit.

  • Sie reduzieren die Abhängigkeit von Marktpreisen für fossile Brennstoffe.

  • Wer in eine Hybridheizung investiert, kann häufig ein Förderprogramm für Heizungen in Anspruch nehmen.

Contra

  • Während konventionelle Systeme mit nur einem Wärmeerzeuger auskommen, werden bei einem hybriden System zwei Anlagen benötigt. Dadurch ergeben sich auch eine komplexere Anlagentechnik und ein erhöhter Wartungsaufwand.

  • Auch wenn die Gas- oder Öl-Brennwertheizung nur für Spitzenlastzeiten eingesetzt wird, bleiben die technischen Anforderungen an die Abgas-Abführung gleich. Ein Kamin ist also weiterhin nötig.

  • Der Platzbedarf ist bei einer Hybridheizung in der Regel etwas größer. Im Vergleich zu einer reinen Wärmepumpen-Lösung fällt er aber immer noch gering aus.

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, wie groß der Wärmebedarf in Ihrem Gebäude ist und ob Sie staatliche Förderprogramme in Anspruch nehmen können. 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.

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Fazit: Für wen eignet sich ein Hybridsystem besonders?

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 nachhaltig zu senken und umweltfreundlich zu heizen.

Beim Neubau von Mehrfamilienhäusern ist die Hybridheizung zur kostengünstigen Erreichung gesetzlicher Vorgaben besonders gut geeignet. Außerdem erfüllt eine Hybridanlage hervorragend die Bedürfnisse eines Mehrfamiliengebäudes und bietet den Bewohnern eine sehr gute Warmwasserversorgung.

Im Mehrfamilienhaus-Neubau spielt die Hybridheizung ihre Vorteile ideal aus, da die Steuer- und Regelungstechnik sowie die Dimensionierung der Anlage von Beginn an perfekt auf Ihr Gebäude abgestimmt werden kann. Auf diese Weise gelingt es, kostengünstig zu heizen und gleichzeitig einen aktiven Beitrag zu mehr Umweltschutz zu leisten. Darüber hinaus erfüllen Sie mit einer korrekt ausgelegten Hybridheizung im Neubau auch die gesetzlichen Vorgaben.

Im Einfamilienhaus wird die Hybridheizung dagegen überwiegend für Altbausanierungen eingesetzt, wobei tendenziell Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Öl-Brennwerttechnik kombiniert werden. Da neu erbaute Einfamilienhäuser heutzutage sehr gut gedämmt sind, deckt zum Beispiel eine Wärmepumpe alleine den Warmwasser- und Wärmebedarf ohne Probleme und ein Hybridsystem ist in der Regel nicht notwendig.

Andreas Wurm

Über den Autor

Andreas Wurm absolvierte seinen Bachelor of Science in Maschinenbau an der RWTH Aachen University und schloss einen Master in Energietechnik (Spezialisierung Erneuerbare Energien) an derselben Universität an. Nach seinem Studium war er von 2014 bis 2016 Projektingenieur in der Branche Heizungs- und Klimatechnik.

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