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Wärmepumpen lassen sich sehr gut mit anderen Heiz- und Energieerzeugungsanlagen kombinieren; das nennt man dann Hybridsystem. Beliebt sind hier Gasheizungen und Solaranlagen.

Wärmepumpen arbeiten an sich schon sehr wirtschaftlich, doch noch ökonomischer und zusätzlich sehr ökologisch funktionieren sie im Hybridsystem. Hier unterstützen weitere Energieträger den Betrieb der Wärmepumpe, häufig ein konventioneller Rohstoff wie Gas oder auch Wind- oder Solarenergie.

Manchmal werden Wärmepumpen bereits direkt mit einem anderen Heizsystem als Paket zusammen angeboten. Andere Hausherren möchten gerne die einzelnen Heizsysteme selbst auswählen und kombinieren - auch das ist möglich.

Es gibt sogar hybride Wärmepumpen, die bis auf den elektrischen Antrieb vollkommen ohne konventionelle Energie auskommen. Die hybriden Wärmepumpen übernehmen im Winter die Heizung und im Sommer die Kühlung.

Es gibt nur einen einzigen Nachteil: die Anschaffungskosten sind (noch) relativ hoch, jedoch amortisieren sich die Anlagen schnell.

1. Warum werden überhaupt Wärmepumpen mit anderen Heizsystemen kombiniert?

An sich ist es wünschenswert, dass Wärmepumpen den gesamten Warmwasser-Bedarf eines Hauses decken. Für die Heizung reicht dies auch locker aus. Daher nennt man den Bereich in dem Wärmepumpen arbeiten Niedrigtemperatur - das entspricht ungefähr 60 Grad Celcius.

Mit einer Wärmepumpe kann man zwar noch höhere Temperaturen erreichen, allerdings arbeiten sie dann nicht mehr wirtschaftlich. Da wäre es besser ein weiteres Heizsystem zur Hilfe zu nehmen. Und damit wäre die Idee des Hybridsystems geboren.

2. Kosten für Hybridwärmepumpen

Die Kosten für Hybridwärmepumpen beginnen bei knapp 2.000 Euro und können niedrige fünfstellige Dimensionen erreichen. Eine pauschale Bewertung lässt sich dennoch nicht vornehmen, weil dazu die genauen Größen, Kapazitäten und Jahresarbeitszahlen berücksichtigt werden müssten.

Die Amortisation kann unter Umständen fünf bis zehn Jahre dauern, allerdings gibt es Förderungen über die KfW und das BAfA. Auch Kommunen und Länder fördern die Technik teilweise. Die Förderung hängt wiederum von der erreichten Jahresarbeitszahl ab, einem Wert für die Bestimmung der Relation von abgegebener Leistung zum elektrischen Energieverbrauch der hybriden Wärmepumpe.

Im Folgenden stellen wir einige Kombinationsmöglichkeiten bei hybriden Wärmepumpen vor.

Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage (© Buderus)

2.1. Wärmepumpen mit Photovoltaikanlage

Der eigentliche "Rohstoff" bei Wärmepumpen ist die Umgebungswärme. Da diese allein nicht ausreicht, wird die Temperatur auf ein höheres Niveau gepumpt. Für diesen Vorgang wird Strom benötigt.

Daher lohnt es sich eine Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaikanlage zu betreiben.

Leider gibt es aber einen Nachteil: die Wärmepumpe läuft ja hauptsächlich in der kalten Jahreshälfte, wohingegen die Solaranlage den größten Teil des Stroms in der warmen Jahreshälfte produziert. In wenigen Jahren werden Solar-Akkus den Photovoltaik-Markt erneut aufmischen. Dann kann man den Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil der Wärmepumpe deutlich erhöhen!

Derzeit erzeugt eine Photovoltaikanlage zwar rein rechnerisch die benötigte Menge Solarstrom, faktisch rentiert sich die Kombination der beiden Systeme aber nur über die Einspeisevergütung für Solarstrom.

  • In den warmen Monaten produzieren die Photovoltaikanlagen Strom und ein großer Teil davon wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist; dafür erhält man die sogenannte Einspeisevergütung.
  • Im Winter kaufen Sie dann den Strom vom Energieversorger - je nach Vertrags sogar zu einem vergünstigten Preis für Wärmepumpen-Kunden.
  • Verrechnet man die Einnahmen des Solarstrom-Verkaufs nun mit den Ausgaben für den Stromzukauf im Winter, reduzieren sich die Kosten unter dem Strich.

Nichtsdestotrotz produzieren Photovoltaikanlagen auch in der kälteren Jahreszeit ein wenig Solarstrom: Dieser kann dann sofort zum Betrieb der Wärmepumpe verwendet werden. Im Jahresverlauf kann man so bis zu 30% des benötigten Wärmepumpen-Stroms direkt aus der Solaranlage gewinnen.

2.2. Luftwärmepumpe mit Brennwertmodul

Hier haben wir eine relativ einfache Hybridwärmepumpe, welche ein Gasbrennwertmodul mit einer Luftwärmepumpe kombiniert.

Bis zum einer minimalen Außenlufttemperatur von 2 °C heizt diese hybride Wärmepumpe allein durch die Energiegewinnung aus der Außenluft. Erst bei einer Abkühlung unter 2 °C schaltet sich das Gasbrennwertmodul dazu. Daher ist es vorab nicht nötig, für den Heizbetrieb den Wärmepumpenkompressor zuzuschalten.

Die Luftwärmepumpe mit Brennwertmodul kann jedes herkömmliche Heizsystem in bestehenden Gebäuden komplett ersetzen und dabei Heizung und Warmwasserbereitung übernehmen.

Durchschnittlich erreicht das System eine Jahresarbeitszahl von 3,5 und kann mithilfe eines Pufferspeichers auch noch effizienter arbeiten. Der Gasbetrieb erfolgt über Stadtgas oder eine Flüssiggasanlage mit entsprechendem Speicher im Haus, wofür die Kosten zu berücksichtigen sind.

2.3. Luftwärmepumpe mit Brennwertmodul plus Solarthermieanlage

Bei dieser Hybridwärmepumpe wird das eben vorgestellte Modell zusätzlich mit einer solarbetriebenen Warmwasserbereitung gekoppelt.

Das funktioniert im Sommer bestens und im Winter wenigstens in Teilen bei entsprechender Sonneneinstrahlung. Die Solarthermieanlage kann auch so geschaltet werden, dass sie im Winter den Heizbetrieb unterstützt.

Das Brennwertmodul schaltet sich ab einer Temperatur unter 0 °C hinzu. Über dieser Temperatur kann der Heizbedarf bei günstiger Sonneneinstrahlung vollständig durch die beiden erneuerbaren Energiesysteme Luftwärme und Solarthermie gedeckt werden. Die Kosteneinsparungen sollen je nach Gebäudegröße bis zu 43 % betragen.

2.4. Hybride Wärmepumpe mit Erdwärmeregister plus Solarthermie

Diese sehr innovative Art von Hybridwärmepumpe kombiniert eine Erdwärmepumpe (Sole/Wasser-Wärmepumpe), ein Erdreichregister und eine Solarthermie-Anlage mit dem obligatorischen Frischwasser-Kombispeicher.

  1. Die Solarthermie-Anlage bereitet im Sommer das Warmwasser auf und unterstützt im Herbst/Winter über die Erwärmung des Heizungswassers im Kombispeicher.
  2. Außerdem ist der Wasserspeicher der Solarthermieanlage mit dem Erdreichregister verbunden. Das sind gitterförmig verlegte Rohrschlangen in der Erde, die überschüssige Wärme aus der Sonnenenergie in die Erde leiten, wo sie in gewissem Umfang bis in die Wintermonate gespeichert werden kann. Tatsächlich wirkt Erdreich sehr wärmedämmend, die Energie bleibt wirklich über Wochen und Monate erhalten.
  3. Die Hybridwärmepumpe kann über das Erdreichregister dem Boden die gespeicherte Wärme wieder entziehen und für den Heizbetrieb nutzen.

Fossile Energieträger werden bei dieser zukunftsweisenden Hybridwärmepumpe überhaupt nicht eingesetzt, ökologischer und wirtschaftlicher geht es also nicht mehr. Nur ein wenig elektrische Antriebsenergie ist nötig, aber weniger als bei konventionellen Wärmepumpen. Dementsprechend liegt die Jahresarbeitszahl über einem Wert von 5 bei einer Effizienzsteigerung gegenüber einfachen Wärmepumpen von über 33 %.

2.5. Luftwärmepumpe plus Zuluft-Energiemodul und Solarthermie

Hier sehen wir eine Kombination von Luftwärmepumpe, Solarthermie-Anlage, Frischwasser-Kombispeicher, Energiespeicher und Zuluft-Energiemodul.

Im Sommer kommt das Warmwasser allein aus der Solarthermie-Anlage, die in gewissen Grenzen im Winter auch die Heizung unterstützt. Überschüssige Wärme aus der Solarthermie kann im Energiespeicher eine Weile verlustarm aufbewahrt und über das Zuluft-Energiemodul der Hybridwärmepumpe zugeführt werden.

Dieses System funktioniert nicht über Wochen und Monate, aber über Tage und vor allem im Herbst und Frühjahr durch den Unterschied zwischen Tag- und Nachttemperaturen.

Auch diese Anlage kommt ohne fossile Energieträger bei einer Jahresarbeitszahl von etwas über 4 aus. Die Amortisation kann abhängig von der Gebäudegröße um sieben bis acht Jahre länger als bei einer Gas-Brennwertheizung mit Solarthermie dauern.

Contact Person Autor des Artikels: Jascha Schmitz - Redakteur der Umweltportale: Solaranlagen-portal.de | Ihr-BHKW.de | Ihre-Waermepumpe.de | klaeranlagen-vergleich.de

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