Hybridsysteme in Neubau und Sanierung

Hybridsysteme in der Sanierung

Seit Anfang 2020 wurde die Förderung für energetische Sanierungen deutlich verbessert. Zudem ist die lang angekündigte und ersehnte Austauschprämie für Ölheizungen und die Förderkategorie der „Gas-Hybrid-Heizung“ mit hinzugekommen. Damit sind neue Gas-Heizungen nur noch dann förderfähig, wenn sie mit einem “Hybrid-Partner“ auf Basis erneuerbarer Energien kombiniert werden und dann im Falle des Ersatzes einer Ölheizung mit 40 % und in allen anderen Fällen mit 30%. bezuschusst werden.

Hybridanlagen können auch als Kombination verschiedener Wärmeerzeuger auf Basis erneuerbarer Energien ausgestaltet sein. Bei Ersatz eines alten Ölkessels beträgt der Zuschuss max. 45 %, wenn im Ersatz komplett auf Basis regenerativer Energien (auch Kombinationen) geheizt wird. Bei Ersatz einer alten Gasheizung oder einer Feststoff-Einzelofenheizung oder einer Stromheizung beträgt der Zuschuss 35 % bei Ersatz durch eine Heizung auf Basis erneuerbarer Energien.

Die Förderhöchstsumme beträgt jeweils 50.000 € pro Wohneinheit. Immerhin zählen auch die Kosten für die Verrohrung und den Ersatz oder den neuen Einbau von Heizflächen auf Basis niedriger Temperaturen mit zu den förderfähigen Kosten, ebenso wie Smarthome-Systeme zur Energieeffizienzsteigerung.

Welche Hybridsysteme und Kombinationen bei Neubau oder Sanierung sinnvoll sind, soll in dem nachfolgenden Beitrag erläutert werden.

Gas-Hybrid-Systeme

Wird eine alte Heizung durch eine neue Heizung ersetzt, die nicht der Austauschverpflichtung nach EnEV unterliegt, kann sie beispielsweise Gas-Hybridheizung kombiniert werden mit:

• einem wasserführenden Pelletkaminofen (Einbindung in das Heizungsrohrnetz) oder einer Biomasseheizung – Leistung von mind. 25% der Gebäudeheizlast
• einer Wärmepumpe (Luft-Wasser-WP oder Sole-Wasser-WP) – Leistung von mind. 25% der Gebäudeheizlast und Erreichung von Mindestjahresarbeitszahlen
• einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung mit mind. 9 m²  Flachkollektorfläche oder 7 m² Vakuumröhrenkollektor.

Bevor eine sich der Hausherr für den Ersatz seiner Heizung entscheidet, sollte er zumindest eine Energieberatung, möglichst eine BAFA-Vor-Ort-Energieberatung durchführen lassen. Die BAFA-Vor-Ort-Beratung wird mit 80 % bezuschusst.

Da der Gas-Hybrid-„Partner“ auf Basis erneuerbarer Energien mindestens eine Leistung von 25 % der Gebäudeheizlast aufweisen muss – was aber bei Einfamilienhäusern zumeist gegeben ist – empfiehlt es sich, einen Energieberater mit der Planung gleich mit zu beauftragen. In Abhängigkeit von den beabsichtigten energetischen Sanierungsmaßnahmen und dem Budget des Bauherrn kann der Energieberater im Rahmen der Beratung ein geeignetes Hybrid- oder Kombi-System vorschlagen.

Die Gebäudeheizlast eines unsanierten, freistehenden Einfamilienhauses mit 100 m² Grundfläche, 1 Vollgeschoss und ausgebautem Dachgeschoss beträgt ca. 20 kW. Demzufolge müsste der EE-Partner eine Leistung von ca. 5 kW aufweisen. Durch eine energetische Sanierung auf einen der KfW-Effizienzhausstandards würde sich auch die Gebäudeheizlast um den Faktor 3-5 reduzieren, wie folgende Tabelle zeigt:

Tabelle 1 – als Optional gekennzeichnet: Heizlast in Abhängigkeit von den U-Werten der Gebäudehülle

Sinnvolle Hybrid-Systeme in der Sanierung

Gas-Hybrid-Heizungssysteme

Wenn an einem energetisch nicht sanierten Gebäude außer der Erneuerung der Heizung keine weiteren Maßnahmen an der Gebäudehülle geplant sind, ist eine Biomasseheizung, in Kombination mit einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung die einzige technisch sinnvolle Möglichkeit der Gas-Hybridheizung.

Soll im Zuge einer energetischen Sanierung auf einen der KfW-Effizienzhausstandards der Energiebedarf des Gebäudes deutlich gesenkt werden, entstehen bei den Heizkörpern Leistungsreserven. Wenn die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Leistung der Bestands-Heizkörper auf unter 55, besser 50 °C gesenkt werden kann, kann eine Wärmepumpe eingesetzt werden. Je höher der erreichte KfW-Effizienzhausstandard ist, desto stärker reduzieren sich die Heizlasten sowohl in Bezug auf jeden einzelnen Raum als auch für das Gebäude insgesamt. Die entstehenden Leistungsreserven sind von der Hüllfläche der einzelnen Räume und der Intensitiät der Dämmung der einzelnen je raumumschließenden Bauteile abhängig. Besonders große Reserven entstehen für große Räume mit 2 oder 3 Außenwänden. Deshalb müssen alle Heizkörper nach Sanierung daraufhin geprüft werden, wieviele Leistungsreserven sie aufweisen, um nach Ersatz der Heizkörper mit geringeren Leistungsreserven zu entscheiden, wie weit die Temperatur für den möglichst optimalen Wärmepumpenbetrieb abgesenkt werden kann.

Weisen nach der Heizkörpersanierung Heizkörper Reserven von 80 % auf, könnte die Heizkörpertemperatur von 70/55°C auf 55/40°C reduziert werden. Eine zusätzliche Reduzierung der Heizkreistemperaturen ergäbe sich, wenn eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung eingebaut wird, weil sich die Raumheizlast nochmals deutlich reduziert.

Tabelle 2 – Heizkörpermehrleistungen bei abgesenkten Heizkreistemperaturen

Wenn Gebäude nach energetischer Sanierung mit einer Flächenheizung ( Fußboden- oder Wandheizung) ausgestattet werden, ist dies optimal für den Betrieb einer Wärmepumpe und möglichst hohe erreichbare Jahresarbeitszahlen im Heizbetrieb. Für das Bad kann zusätzlich ein Handtuchradiator, ggf. auch mit E-Heizpatrone vorgesehen werden. Eine optimale Ergänzung fürs Bad sind zudem ggf. zeitgesteuerte Infrarot-Spiegel. Für einen möglichst effizienten Wärmepumpen-Betrieb in der Warmwasserbereitung sind Frischwasserstationen optimal, weil sie mit 50°C Vorlauftemperatur auskommen.

Die perfekte Ergänzung zur Wärmepumpe ist eine Photovoltaikanlage, die je nach Anlagengröße (4 bis 10 kWp nach DIN 15316-4-6) und erreichtem KfW-Effizienzhausstandard 30- 80 % des Strombedarfs der Wärmepumpe selbst decken kann.
Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wäre die Gasheizung bei Frost die Grundheizung und vermeidet den Einsatz eines Elektro-Heizstabes. Eine kleine Solaranlage zur Brauchwassererwärmung ist besonders für die Sommermonate eine technisch sinnvolle Ergänzung.
Zudem bieten sich aufgrund des durch die Dämmung stark reduzierten Wärmebedarfs Wärmepumpenkompaktgeräte mit Luft-Wasser-Wärmepumpen in Kombination mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung an, eine kleine Solaranlage für Brauchwassererwärmung rundet das Anlagenkonzept ab. Solche Kompaktgeräte werden derzeit von den Herstellern Stiebel Eltron und Tecalor angeboten.

Reine Hybridheizungssysteme auf Basis erneuerbarer Energien

Wenn an dem Gebäude außer der Erneuerung der Heizung keine weiteren Maßnahmen geplant sind, ist eine Biomasseheizung, in Kombination mit einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung wahrscheinlich die einzige technisch sinnvolle Möglichkeit. Gerade wenn der alte Ölkessel ersetzt wird, ist der Ersatz durch eine Holzpelletheizung ideal, wenn der Platz für die alten Öltanks durch Pelletlager ersetzt wird.

Eine Wärmepumpe ist – sowohl bei Sole-Wasser-Wärmepumpe als auch bei Luft-Wasser-Wärmepumpe – nur dann sinnvoll, wenn sie mit einer Flächenheizung (Fußboden- oder Wandheizung) errichtet wird.

Wird ein Einfamilienhaus auf KfW-Standard 70 saniert und mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, kombiniert mit Photovoltaikanlage  mit einer Leistung von 10 kWp ausgestattet, kann der Strombedarf für die Wärmepumpe bis zu 80 % gedeckt werden.
Daraus ergibt sich folgende Kurzübersicht sinnvoller Systemkombinationen:

Tabelle 3 – Übersicht sinnvoller Hybridsysteme und Kombinationen

Wird ein Gebäude auf einen KfW-Effizienzhausstandard saniert, muss eine Doppelförderung ausgeschlossen sein.
Für den KfW-Effizienzhausstandard 85 beträgt der Zuschuss der KfW (Programm 151 oder 430) 30% Bei KfW-Effizienzhausstandard 70 beträgt der Zuschuss sogar 35% und bei Effizienzhausstandard 55 sogar 40 %. Deshalb ist bei der Förderung der Heizung abzuwägen, ob der Zuschuss über KfW oder über BAFA höher ist.
Jede Heizung auf Basis erneuerbarer Energien bewirkt, dass der Primärenergiebedarf des Gebäudes deutlich sinkt, weil diese primärenergetisch besonders günstig bewertet werden und damit praktisch jeder KfW-Effizienzhausstandard in der Sanierung wie im Neubau erreichbar ist.

Hybridsysteme im Neubau

Für den Neubau bieten sich uneingeschränkt alle Hybridsysteme auf Basis erneuerbarer Energien an, wie sie für Sanierung beschrieben wurden.

Soll der KfW-Effizienzhausstandard 40 plus erzielt werden, für den ein Tilgungszuschuss von 25% lockt, bietet sich besonders die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik an. Der Photovoltaikstrom deckt in diesem Falle sowohl den Strombedarf für die Wärmepumpe als auch für die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, die obligatorischer Bestandteil des Pluspakets ist.  Eine Ergänzung um eine kleine Solaranlage zur Brauchwasserunterstützung ist bei Luft-Wasser-Wärmepumpen für den Sommer sinnvoll. Doch auch bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe empfiehlt sich die solarthermische Unterstützung, hier darf die Anlage sogar etwas größer sein, um im Sommer einen Saisonalspeicher oder das Erdreich wiederaufzuladen.

In der Betrachtung einer Stadtvilla in KfW-Effizienzhausstandard 40 plus ergibt sich zusammen mit einer PV-Anlage mit einer PV-Fläche von 40 m² bei 5,4 kWp nach DIN EN 15316-4-6 eine Deckung des Strombedarfs von ca. 70 %. Bei 80 m² (10,8 kWp) beträgt die Deckung des Strombedarfs sogar >90 %.

Hybridanlagen, wie beispielsweise Wärmepumpenanlagen sind bei Neubauten nur förderfähig, wenn erhöhte Anforderungen an die Jahresarbeitszahl – siehe Anlage Innovative Anlagenkonzepte – erfüllt sind.

Nachfolgende Tabelle zeigt die verschiedenen Energiekosten in Abhängigkeit von der Jahresarbeitszahl auf. Es sind in den Spalten 2 und 3 Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl 3,8 wie für den Bestand gefördert mit und ohne Photovoltaik und in der letzten Spalte eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4,3 gemäß der Innovationsförderung und Photovoltaikanlage berücksichtigt.

Tabelle 4 Energiekosten in Abhängigkeit von der Jahresarbeitszahl

Durch die Photovoltaikanlage können die Energiekosten langfristig deutlich gesenkt werden, wie stark, hängt von der Dimensionierung der Photovoltaikanlage ab, berücksichtigt wurden 70% Deckung. Größere Flächen führen zu entsprechend geringeren Energiekosten. Hier ist die Wirtschaftlichkeit durch Simulationen zu prüfen, welche Anlagengröße wirtschaftlich ist.

Fazit:

Vor der Erneuerung der Heizkörper ist eine umfassende Energieberatung ratsam, um zusammen mit dem Energieberater ein geeignetes Heizsystem auszuwählen. Dazu müssen auch zusätzliche beabsichtigte Maßnahmen wie die Dämmung der Gebäudehülle mit berücksichtigt werden. Die Dämmung der Gebäudehülle ist unbedingte Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Wärmepumpe, für den Mindestjahresarbeitszahlen für die Förderfähigkeit seitens des BAFA vorgegeben sind. Die Jahresarbeitszahl wirkt sich unmittelbar auf die Wirtschaftlichkeit des Betriebs einer Wärmepumpe aus.

Es ist seitens des Fördermittelgebers zu wünschen, dass das Pluspaket nicht nur im Neubau im Rahmen des KfW-Effizienzhausstandards 40 Plus sondern als Zusatzpaket auch für die Effizienzhausstandards 55 im Neubau oder allen KfW-Standards in der Sanierung angeboten wird.