Hybridvärme kombinerar förnybar energi med fossila bränslen. På grund av sin positiva miljöbalans stöder staten både solvärmesystem och värmepumpar. Vilka andra fördelar har hybriduppvärmning?
Hybridvärme: de viktigaste sakerna en överblick
- Ett hybridvärmesystem kombinerar ett värmesystem från förnybar energi med ett bränsledrivet värmesystem. En värmepump eller ett solvärmesystem fungerar tillsammans med en andra och stöder vid behov värmesystemet så att tillräckligt med värme finns tillgängligt även på vintern.
- Uppvärmning av gas, olja eller ved, ett kraftvärmeverk eller fjärrvärme är möjliga.
- Både värmen från solvärmesystemet / värmepumpen och den från det bränsledrivna värmesystemet använder en värmeväxlare för att värma upp värmevattnet i en buffertlager. Således går inte energin förlorad om den inte behövs omedelbart.
- För ett solvärmesystem behöver du ett tillräckligt stort och idealiskt söderläge takområde. För lönsamheten för en värmepump är dock en låg uppvärmningstemperatur viktig.
- Finansiering: Som en del av klimatpaketet 2020 subventionerar staten inköp av hybridvärmesystem.
Vad är en hybridvärmare?
Hybridvärme kombinerar konventionell, bränsledriven värmeteknik med solceller eller en värmepump. Det bränsledrivna delsystemet för hybriduppvärmningen säkerställer att tillräcklig kraft är tillgänglig, särskilt under de sena vintermånaderna. Oljeuppvärmningssystem, gasuppvärmningssystem, skorstensugnar eller pelletsvärmesystem används.
Hybriduppvärmningen kan därför falla tillbaka på flera värmesystem och använder fördelarna med båda systemen. Det mest hållbara systemet, dvs det soldrivna systemet eller värmepumpen, har alltid prioritet. Om det regenererande värmesystemet inte längre fungerar optimalt tar den bränsledrivna värmen över. Beroende på design matar systemen in värme i buffertlagret parallellt eller fungerar bara separat från varandra.
Buffertförvaringstankar kan anslutas till solvärmesystem, värmepumpar och bränsledrivna värmesystem.
Förutom de alternativ som presenteras här är andra kombinationer också möjliga, inklusive upp till tre typer av uppvärmning. Till exempel kan du använda en värmepump med el från ditt solcellssystem och också ha en gasvärmare klar som stöd.
Så kallade kraft-till-värme-system, som omvandlar överflödig elektricitet från ett solcellssystem till värme, är ännu inte särskilt utbredda i Tyskland. På grund av den aktuella klimatdebatten kommer de möjligen att spela en större roll i framtiden.
Exempel på hybriduppvärmning
Följande tabell visar vilka alternativ som är tillgängliga för hybriduppvärmning. I följande avsnitt hittar du en beskrivning av respektive teknik.
|
Regenerativt värmesystem |
Stödjande värmesystem |
|---|---|
|
Solvärme |
Gasuppvärmning |
|
Värmepump |
Oljeeldning |
|
Öppen spis |
|
|
Pelletsuppvärmning |
|
|
Termiskt kraftverk av blocktyp |
|
|
Fjärrvärme |
Regenerativt värmesystem: solvärme
Med solvärme använder du solens energi för att värma upp vatten. Ett solvärmesystem innehåller följande komponenter:
- Solfångare
Solfångare består av platta eller röruppsamlare med ett absorberande lager som absorberar solenergi särskilt effektivt. Plåtuppsamlare är fyrkantiga paneler med ett skyddande glaslager. I röruppsamlare finns emellertid ett vakuum mellan absorberaren och glaset. I båda fallen finns det rör under absorberingsskiktet. De innehåller en blandning av vatten och frostskyddsmedel. Solens värme värmer denna vätska upp till 95 grader Celsius. - Värmeväxlare
Dessa överför värmen från solvätskan till uppvärmningsvattnet eller till servicevattnet. Beroende på system är de antingen spiralformade rör integrerade i lagringstanken (interna värmeväxlare) eller plattvärmeväxlare som är placerade utanför (externa värmeväxlare). - Förvaring
Buffertlagringen är en integrerad del av varje solvärmesystem, och medelvattnet lagrar värmen som tillhandahålls i några dagar och gör den tillgänglig vid behov. I ett enfamiljshus innehåller lagringstanken vanligtvis 400 till 1000 liter vatten. - Cirkulationspump
Den nuvarande manövrerade cirkulationspumpen flyttar solvätskan längs kretsen. Om lagringstanken är full eller om det inte finns någon värme tillgänglig, fungerar den inte.
Så här fungerar solvärme.
Regenerativt värmesystem: värmepumpar
En värmepump är en termodynamisk maskin. Den använder vissa gasers egenskaper för att avdunsta även vid låga temperaturer. Det så kallade köldmediet absorberar värmen från miljön (behållaren) och släpper ut den på en högre nivå inuti huset. Processen består av fyra steg:
- En kompressor komprimerar köldmediet till högt tryck. Köldmediet värms upp men förblir gasformigt.
- Köldmediet överför värmen till en värmeväxlare och vätskor. Värmeväxlaren värmer i sin tur ett medium. Beroende på värmepumpens design är detta antingen luft eller vatten.
- En expansionsventil återställer köldmediet till sitt ursprungliga tryck och avdunstar igen.
- Det ångformiga, kalla köldmediet absorberar värmen från omgivningen med en andra värmeväxlare.
Visste du? Kylskåp använder samma princip som värmepumpar. Köldmediet avdunstar och avlägsnar värmen från kylskåpets insida. Den andra värmeväxlaren släpper ut värmen till den omgivande luften.
Ju mindre temperaturskillnaden mellan behållaren och inredningen är, desto effektivare fungerar värmepumpen.
Beroende på värmekälla och medium är värmepumpar uppdelade i följande kategorier:
- Luft-till-vatten-värmepump
Detta system använder den omgivande värmen för att värma upp hushållsvattnet i värmesystemet. Den kan därför anslutas till befintligt värmesystem och är billigare än de andra varianterna. Effektiviteten sjunker dock avsevärt vid låga utetemperaturer. - Salt-till-vatten-värmepumpar
Den geotermiska värmepumpen är den mest effektiva eftersom den använder den geotermiska energi som alltid finns tillgänglig. Antingen 100 meter djupa geotermiska sonder eller geotermiska samlare krävs för detta. Den höga effektiviteten uppvägs av komplex planering, nödvändiga tillstånd för sonderna och höga kostnader. - Vatten-vatten värmepump
Här tar värmepumpen värmen från en vattenbehållare. En separat brunnpump driver vattnet från djup upp till 20 meter till ytan. - Luft-till-luft-värmepump
Ett sådant värmesystem kräver ett ventilationssystem. Värmepumpen använder en plattvärmeväxlare för att överföra den inkommande luften (tilluften) till värmen från den utströmmande luften (frånluft). Luft-till-luft-värmepumpen är därför inte en termodynamisk maskin i strikt mening, eftersom den fungerar utan köldmedium. Det är särskilt lämpligt för passivhus.
En reversibel värmepump med inverterteknik kan också användas för kylning på sommaren.
Historia och distribution i Tyskland
Solfångare är inte en ny uppfinning. Till och med de forntida grekerna försökte fokusera solens strålar och använda dem för att värma föremål. På 1700-talet byggde naturvetaren Horace-Benedict de Saussure den första solfångaren. Med den industriella revolutionen och tillkomsten av fossila bränslen var användningen av solenergi initialt ointressant. Det var först efter oljekrisen på 1970-talet som forskare började brottas med begreppet solvärme.
Däremot var uppfinningen av värmepumpen bara för ungefär 100 år sedan. De första kylsystemen kom på marknaden i USA under 1920-talet och fungerade också som värmepumpar på vintern. Schweiz var en pionjär i Europa. Redan i slutet av 1930-talet uppvärmde värmepumpar eller hybridsystem offentliga utrymmen där.
Sedan politiken har fokuserat på att spara koldioxid har hybriduppvärmningssystem också spridit sig i detta land tack vare statliga subventioner. År 2000 hade mindre än en procent av de nya byggnaderna i Tyskland en värmepump. År 2018 var det redan 41 procent. Tillsammans med Sverige, Danmark och Österrike leder Tyskland statistiken över produktionen av de installerade värmepumparna.
Krav för installation av hybriduppvärmning
Beroende på teknik och konfiguration för din hybriduppvärmning bör du överväga de nödvändiga kraven.
Krav på en värmepump
För att kombinera hybriduppvärmning med en vatten-till-vatten-värmepump behöver du grundvatten av god kvalitet på högst 20 meters djup. Om vattnet är för starkt förorenat med fasta ämnen eller järn kommer livslängden på din värmepump att gå sämre. Om vattenbehållaren är för djup är borrning för dyr. Dessutom måste du uppvisa tillstånd från Lower Water Authority innan du borrar.
Det finns liknande krav för en saltvattenvärmepump. För varianten med geotermiska sonder behöver du tillstånd från den lokala gruvmyndigheten och den lägre vattenmyndigheten om du kan stöta på grundvatten under borrning. Ett tillstånd är undantaget i skyddsområden för dricksvatten. Om du väljer geotermiska samlare är installationen mindre byråkratisk, men du behöver mycket utrymme. Som en tumregel bör du multiplicera bostadsutrymmet med två.
En luft-till-luft-värmepump är en typ av luftkonditioneringssystem som ger friskhet på sommaren och värme på vintern. Principen fungerar dock bara i lufttäta byggnader som hus med låg energi. I gamla byggnader är värmeförlusten genom byggnadshöljet för hög, så att det inte är värt att använda.
Oavsett teknik är en värmepump endast ekonomisk om uppvärmningssystemets framledningstemperatur är under 45 grader Celsius. Ju större temperaturskillnaden mellan uteluften eller behållaren och värmevattnet desto sämre är dess effektivitet. Golvvärme och andra ytvärmesystem är idealiska för drift av värmepumpar.
Krav på solvärme
För hybriduppvärmning med ett solvärmesystem behöver du främst ett lämpligt område på taket som vetter mot söder, sydost eller sydväst. Om du använder solvärmen för uppvärmning bör du beräkna cirka 16 kvadratmeter för ett enfamiljshus med fyra personer. Det exakta utrymmet som krävs krävs dock också av andra faktorer som värmeförluster i huset och värmesystemet. Mini-solcellssystem är också lämpliga för mindre tak eller för att sätta upp på balkonger och terrasser.
Att generera elektricitet med solens kraft via ett solsystem - för dig själv och för andra - är 100 procent ekologiskt.
Stödjande värmesystem
Valet av det optimala bränsledrivna värmesystemet i kombination med en värmepump eller ett solvärmesystem för hybriduppvärmning beror också på flera kriterier. Till exempel, för ett pelletsvärmesystem behöver du ett rum för att lagra pellets. Gaskondenserande värme sparar utrymme, men precis som fjärrvärme måste det vara möjligt att ansluta till det lokala nätverket. En tank krävs för uppvärmning av olja.
Tips: Jämför effektiviteten, kraven och kostnaderna för hybriduppvärmning med andra typer av uppvärmning med en överblick.
Hybridvärmeeffektivitet och fördelar
Hybridvärme fungerar extremt effektivt och ekonomiskt. Den bränsledrivna uppvärmningen används endast när solvärmesystemet eller värmepumpen inte ger tillräckligt med värme. Med ett välplanerat hybridvärmesystem kan du spara upp till 40 procent av dina värmekostnader.
En annan anledning till hybriduppvärmning är det större oberoende av fossila bränslen. Det är sant att det inte är möjligt att helt avstå från bränsledriven uppvärmning i vår klimatzon. Du kan dock täcka en del av dina värmebehov med förnybar energi och påverkas mindre av prisfluktuationer på energimarknaden. I slutändan sparar ett hybridvärmesystem CO 2 -utsläpp. Av denna anledning belönar staten förändringen.
Värmepumpens effektivitet
Tillverkare av värmepumpar anger systemens effektivitet i årliga prestandafaktorer (JAZ). Enkelt uttryckt uttrycker den årliga prestandafaktorn förhållandet mellan den energi som används för att driva kompressorn (el) och den användbara värmen. En årlig prestationsfaktor på 4 innebär att 100 kilowattimmar el producerar 400 kilowattimmar värme.
Den årliga prestandafaktorn är därför ett mått på värmepumpens effektivitet. Vatten-till-vatten-värmepumpar med en genomsnittlig årlig prestationskoefficient på 5 fungerar bäst här. Salt-till-vatten-värmepumpar med geotermiska sonder är nära 4 till 4,5. Luft-vatten värmepumpar, å andra sidan, har vanligtvis en årlig prestanda koefficient på 3,5.
Effektivitet för träuppvärmning
Moderna trävärmesystem utgör ett ekologiskt alternativ för att komplettera solvärmesystemet eller värmepumpen. Förutom klassiska vedeldade spisar finns även träförgasare, pellets eller flisvärmare.
Denna pelletsspis i klassisk design är bara 80 cm hög och har redan ett rökuttag.
Solvärmeeffektivitet
I genomsnitt tillhandahåller ett solvärmesystem mellan 30 och 35 procent av den erforderliga värmeenergin. Det fungerar mest effektivt på våren och hösten, när det fortfarande är många soltimmar.
Parametrar som takhöjd och orientering samt geografiskt läge påverkar solvärmens prestanda. Systemets teknik är också avgörande. Om du använder solvärmesystemet för uppvärmning är det därför värt att investera i de dyrare men effektivare vakuumrörsuppsamlarna.
Uppvärmningseffektivitet för olja och gas
Tack vare kondenseringsteknik är moderna olje- och gasuppvärmningssystem särskilt energibesparande och uppnår effektivitet på 90 procent och däröver. Till skillnad från konventionella pannor använder kondenspannor värmen från de kondenserande rökgaserna, som annars flyr genom skorstenen. I synnerhet, är naturgas i kombination med en kondenserande panna betraktas ett bränsle med låga CO 2 utsläpp.
Oljeuppvärmningssystem med kondenseringsteknik kan fortfarande installeras fram till slutet av 2025. Alla statliga subventioner upphörde dock den 31 december 2019. Moderna system kan fortfarande vara värdefulla som en del av ett hybridvärmesystem.
Hybridvärmekostnader
Inköpspriset och installationskostnaderna för en hybridvärmare beror på vald variant och dina värmebehov. Följande tabell ger en översikt av de genomsnittliga inköps-, utvecklings- och underhållskostnaderna för ett system i ett enfamiljshus. Utöver dessa kostnader måste du också ta hänsyn till kostnaderna för bränsle (olja, gas eller ved) eller användningen av fjärrvärme.
|
Typ av uppvärmning |
anskaffningskostnad |
Utvecklingskostnader |
Genomsnittliga |
|---|---|---|---|
|
Solvärmesystem |
cirka 6 000 euro |
1500 till 3000 euro |
150 till 250 euro |
|
Luft-till-luft- |
5.000 till 10.000 euro |
2000 till 6000 euro |
50 till 100 euro |
|
Luft-till-vatten- |
4000 till 10 000 euro |
500 till 2000 euro |
50 till 100 euro |
|
Vatten-till-vatten- |
6000 till 12.000 euro |
Från 4000 euro |
50 till 100 euro |
|
Saltvattenvärmepump |
8 000 till 12 000 euro |
Från 7000 euro |
50 till 100 euro |
|
Salt-till-vatten- |
8 000 till 12 000 euro |
Från 3500 euro |
50 till 100 euro |
|
Oljekondenserande värme |
6000 till 9000 euro |
1 000 till 2 500 euro |
150 till 250 euro |
|
Gaskondenserande uppvärmning |
3000 till 6000 euro |
1 000 till 2 500 euro |
100 till 250 euro |
|
Pelletsuppvärmning |
10 000 till 15 000 euro |
1 000 till 2 500 euro |
150 till 250 euro |
|
Termiskt kraftverk av blocktyp |
Från 15 000 euro |
Från 5000 euro |
350 till 500 euro |
Juridiska bestämmelser och subventioner
Sedan den 1 januari 2020 har Federal Office of Economics and Export Control (BAFA) främjat solvärmesystem i både nya och befintliga byggnader med upp till 30 procent av anskaffningskostnaderna som en del av klimatpaketet 2020. Förutsättningarna är ett beräknat avkastning på minst 525 kilowattimmar per kvadratmeter per år, en tillräcklig uppsamlingsarea och en buffertlager med tillräcklig kapacitet.
Om du installerar ett hybridvärmesystem med en värmepump plus gaskombination får du också ett bidrag på upp till 30 procent av inköpspriset inklusive installations- och driftskostnader. Om du byter ut en oljevärmare mot en hybridvärmare ökar BAFA-bonusen till upp till 40 procent av kostnaderna.
