Was sind hybride Heizungen für Industrie und Gewerbe?

Hybride Heizsysteme sind Heizungssysteme, die unterschiedliche Energiequellen kombinieren, um effizienter und vor allem umweltfreundlicher zu arbeiten. Typischerweise integrieren sie erneuerbare Energien wie Solarenergie, Biomasse oder Wärmepumpen mit konventionellen Heizmethoden, beispielsweise Gasheizungen. Solch eine Kombination ermöglicht es, die Vorteile verschiedener Energiequellen zu nutzen und gleichzeitig die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Hybride Systeme können flexibel auf die jeweiligen Energiebedingungen reagieren und tragen so zu einer nachhaltigeren Energieversorgung bei.

Es ergibt sich zum Beispiel die Möglichkeit elektrische Wärmepumpen im Verbund mit einer Strahlungsheizung zu betreiben. Dabei wird die Grundlast von den Wärmepumpen übernommen, die Spitzenlast an extrem kalten Tagen, in denen der Wirkungsgrad der Wärmepumpen nachlässt, von einer Strahlungsheizung abgedeckt. Das spart Geld und Energie: im Vergleich zur „Nur-Wärmepumpenlösung“ lassen sich Investitionskosten von 40%-50 % einsparen. Darüber hinaus reduzieren sich die Stromkosten je nach Anzahl der Kältetage.

Hybridsysteme sind demnach nicht nur preiswerter, sie werden auch in der Gesetzgebung (GEG) als Erfüllungsoption anerkannt, um 65 % EE-Wärme bereitzustellen.

Vorteile und Nachteile der Systeme

Für viele Gebäude ist die Strahlungsheizung aufgrund ihrer Höhe oder der Nutzung das geeignetste Heizungssystem, da sie keine warme Luft produziert. Zudem können moderne Strahlungsheizungen mit grünem Flüssiggas oder Wasserstoff betrieben werden und bieten damit die Möglichkeit, die CO₂-Emissionen zu reduzieren bzw. komplett CO₂-neutral zu heizen. Fairerweise muss man jedoch erwähnen, dass es bei Wasserstoff-Anlagen noch an der Verfügbarkeit und an den relativ hohen Brennstoffkosten scheitert. Das wird sich die nächsten Jahre ändern.

Legende: DS = Dunkelstrahler | WP = Wärmepumpen | E-IR = elektrische Infrarot Strahler

Die Vorteile von Hybriden Heizungen:

• Hybride Heizungen bieten im Vergleich zu rein fossilen Heizungen mehrere Vorteile: Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben (GEG)
• Umweltfreundlichkeit: Hybride Heizungen integrieren erneuerbare Energiequellen, reduzieren dadurch den Verbrauch fossiler Brennstoffe und verringern somit die Umweltauswirkungen.
• Energieeffizienz: Die Kombination aus erneuerbaren Energien und konventionellen Methoden macht hybride Heizungen effizienter, da sie verschiedene Energiequellen je nach Bedarf nutzen können. Außerdem kann gegebenenfalls eigen erzeugte Energie, wie z.B. aus Photovoltaik, genutzt werden.
• Kosteneinsparungen: Durch die Nutzung kostenloser oder preiswerter erneuerbarer Energien können langfristig Heizkosten gesenkt werden. Investitionskosten können im Vergleich zu einer reinen Wärmepumpenlösung um ca. 50% gesenkt werden.
• Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen: Hybride Systeme verringern die Abhängigkeit von begrenzten fossilen Brennstoffen, was langfristig zu einer stabileren Energieversorgung beiträgt, geben jedoch auch die Flexibilität auf das Energienetz zurückzugreifen.
• Förderung nachhaltiger Praktiken: Die Nutzung erneuerbarer Energien in hybriden Heizungen wird vielmals finanziell unterstützt, so dass die Investitionen niedriger gehalten werden können.
• CO₂-Reduktion und Vermeidung von CO₂-Steuer bzw. CO₂-Zertifikaten
• Zusatznutzen der Kühlfunktion von Wärmepumpen

Die wesentlichen Nachteile von hybriden Heizungen.

Einige potenzielle Nachteile im Vergleich zu rein fossilen Heizungen könnten sein:

• Anfangsinvestition: Die Installation hybrider Systeme kann initial deutlich teurer sein als reine Strahlungsheizungs-Anlagen, da sie oft zusätzliche Technologien wie Wärmepumpen erfordert.
• Bei Nutzung von fossilem Gas keine komplette Dekarbonisierung
• Abhängigkeit von Umweltbedingungen: Die Effizienz hybrider Systeme kann stark von Umweltbedingungen abhängen, insbesondere bei solaren oder windbetriebenen Elementen.
• Technologische Entwicklungen: Da erneuerbare Technologien sich weiterentwickeln, könnten heutige hybride Systeme möglicherweise in Zukunft als weniger fortschrittlich betrachtet werden.
• Regelungstechnischer Mehraufwand

Erfüllung des GEG

Das GEG ist grundsätzlich technologieoffen. Es sind pauschale Erfüllungsoptionen vorgegeben, welche der Gesetzgeber ohne weiteren Nachweis anerkennt, darunter auch die hybriden Lösungsansätze. Darüber hinaus können auch individuelle Lösungsoptionen umgesetzt werden, die dann jedoch über einen Nachweis nach der DI-V-18599 den Einsatz von 65 % regenerativer Wärmeerfordert.

Die Grafik zeigt jene Optionen, die im Gesetz genannt sind und damit keinen weiteren Nachweis benötigen.

Beispiele von hybriden Lösungen:

Die Wärmepumpen-Gas-Dunkelstrahler-Hybridheizung

• 30 % Leistungsanteil an Heizlast
• Brennwertnutzung ist Pflicht
• Bivalent-parallel oder bivalent-teilparallele Betriebsweise
• Bivalent-parallel bedeutet, dass die Wärmepumpe immer Vorrang hat und immer betrieben wird, Strahler schalten sich bei Minusgraden zusätzlich zu
• Bivalent-teilparallele Betriebsweise bedeutet, dass ab einer bestimmten Temperatur (Bivalenzpunkt) die Wärmepumpe abschaltet und die Strahler komplett die Wärmeversorgung übernehmen

Die Wärmepumpen-Elektrostrahler-Hybridheizung

• Wärmepumpenanteil und Elektrostrahleranteil werden sinnvoll nach dem Nutzungsverhalten ausgewählt. Pauschal werden 30 % der Wärmelast über die Wärmepumpe abgedeckt.
• Elektrostrahler werden arbeitsplatzbezogen installiert und nur an extrem kalten Tagen verwendet, wenn die Wärmepumpenheizung nicht mehr ausreicht

Die Wärmepumpen-(elektrische) Torluftschleier-Hybridheizung

• Wärmepumpenanteil und der Torluftschleier-Anteil werden sinnvoll nach dem Nutzungsverhalten ausgewählt. Pauschal werden 30 % der Wärmelast über die Wärmepumpe abgedeckt
• elektrisch beheizte Torluftschleier werden nur an extrem kalten Tagen verwendet, wenn die Wärmepumpenheizung nicht mehr ausreicht, ansonsten werden die Torluftschleier im Umluftbetrieb genutzt, um weitere Effizienzgewinne an den Toren zu erzielen

Die Wasserstoff oder Biomethan/-Flüssiggasheizung mit 65% regenerativen Anteil

• Bei Bio-Flüssiggas und Biomethan wird der regenerative Anteil über Zertifikate bzw. Rechnungen des Anbieters dargestellt
• Wasserstoffstrahler mit 100 % Wasserstoffbetrieb
• Hier können 30 % der Heizlast mit Wasserstoffstrahlern und 70 % mit erdgasbetriebenen Strahlern abgedeckt werden

Weitere Optionen, um das neue GEG zu erfüllen

Für diese Hybridheizungen muss ein Nachweis nach DIN V18599 erfolgen, der den 65 %-regenerativen-Wärme-Anteil belegt:

Die Elektrostrahler-Gas-Dunkelstrahler-Hybridheizung

• Nicht pauschal aufgeführt, aber analog zur Wärmepumpenheizung umsetzbar mit ca. 30 % Heizlastabdeckung durch Elektrostrahler, die 65 % der Verbrauchswärme bereitstellen
• In vielen Fällen erst wirtschaftlich, wenn hoher Anteil von eigenem PV-Strom vorliegt

Varianten, die mehrere Systeme kombinieren, sogenannte multivalente Systeme: Z.B. die Wärmepumpen-Elektrostrahler-Gas-Dunkelstrahler-Hybridheizung

• Anteil von 30 % der Heizlast werden durch Wärmepumpen und Elektrostrahler zusammen abgedeckt, die so betrieben werden, dass 65% regenerative Wärme über das Jahr erreicht wird
• Gas-Strahler schalten erst bei Minusgraden zu

Des Weiteren ist es auch möglich, rechnerisch nachzuweisen, dass der Leistungsanteil z.B. der Wärmepumpen, unter 30 % reduziert werden kann, wenn trotzdem 65 % regenerative Wärme erreicht wird

Zu allen Varianten können zusätzlich effizienzsteigernde Maßnahmen unternommen werden, wie zum Beispiel der Einsatz von  HVLS-Ventilatoren, Torluftschleier und  RLT-Geräten.

Fördermöglichkeiten ab 2024:

Bestimmte Heizungen werden nach dem neuen BEG EM ab 01.01.24  mit einer Grundförderung von 30 % im Nichtwohngebäudebereich gefördert. Weitere Einzelheiten finden Sie in dem Artikel über Förderung für Heizsysteme in unserem Ratgeber.

Fazit: Sind hybride Systeme eine wirtschaftliche Alternative?

Es gibt verschiedene Lösungswege, wie das neue GEG in Hallenbauten erfüllt werden kann. Einige sind mit wenig Planungsaufwand zu realisieren, andere, u.a. die Hybridlösungen, erfordern bei der Auslegung einen genauen Blick in die Nutzung der Hallenbauten. Darum ist Bauherren, Planern und Betreibern von Industriehallen zu raten, einen GEG-Experten (Energieberater, Heizungsbauer oder Hersteller wie Schwank) hinzuzuziehen, der die verschiedenen Erfüllungsoptionen zukunftsorientiert als auch mit einem ganzheitlichen Blick auf Wirtschaftlichkeit und Sinnhaftigkeit bewertet. Klar ist: Unternehmen müssen sich die neue Heizung auch morgen noch leisten können, dafür sind hybride Lösungen mehr als nur eine Alternative. Optional zu betrachten ist auch die Möglichkeit einer wasserstofffähigen Strahlungsheizung, die später bei voraussichtlicher Verfügbarkeit von Wasserstoff umgestellt werden kann. Hier können Sie mehr dazu lesen: Link zu geniumSchwank einbauen.