Hybridsysteme

Vor dem Hintergrund der Energiewende sollte eine gebäudetechnische Planung vornehmlich nach ökologischen Gesichtspunkten erfolgen und zum Ziel haben, den Primärenergieverbrauch eines Gebäudes im Betrieb zu minimieren. Zugleich müssen der thermische Komfort und die Kosten für Installation und Betrieb der Anlagen berücksichtigt werden. Dabei ist außerdem zu beachten, dass erneuerbare Energien wie Wind und Sonne fluktuierend sind, weshalb es wichtig ist, Speichermöglichkeiten einzuplanen. Hier können zudem hybride Systeme, bei denen unterschiedliche Energieerzeuger zur Produktion von Strom und Wärme miteinander kombiniert werden, einen Vorteil bieten.

Gallerie

Hybridsysteme stellen besonders dann ein zukunftsweisendes Konzept dar, wenn vornehmlich oder gänzlich erneuerbare Energien zum Einsatz kommen. Eine wesentliche Rolle können sie allerdings auch beim Transformationsprozess im Gebäudebestand spielen, also bei der Modernisierung von Altbauten. Bestehende Ölheizungen können etwa durch Solaranlagen ergänzt werden, wodurch im Gesamtsystem enorme Primärenergiemengen eingespart und somit die Emissionen maßgeblich reduziert werden können. Je nach Anzahl der Energieträger wird zwischen bivalenten (zwei Energieträger), trivalenten (drei Energieträger) oder multivalenten (mehrere Energieträger) Hybridsystemen unterschieden. Welche Energieerzeuger miteinander kombiniert werden, muss im Einzelfall entschieden werden, weswegen für die Planung unbedingt Fachleute herangezogen werden sollten. Zukünftig ist zu erwarten, dass Hybridsysteme immer bedeutsamer und letztlich zum Standard werden.

Strom

Die Koppelung erneuerbarer mit fossilen Energieträgern ist eine Methode, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und dennoch erste Schritte hin zu einer umweltfreundlichen Energieerzeugung zu tun. So kann etwa bei entfernt gelegenen Gebäuden, bei denen sich der Aufwand für einen Netzanschluss nicht lohnt, eine Photovoltaikanlage mit einem Dieselgenerator kombiniert werden. Auch die Kombination einer PV-Anlage mit dem herkömmlichen Anschluss ans öffentliche Stromnetz kann als hybrides System bezeichnet werden, wobei es hier zusätzlich die Möglichkeit gibt, überschüssigen Strom aus der Solaranlage ins Stromnetz einzuspeisen, sodass keine Energie „verloren“ geht.

Die Möglichkeiten zur Erzeugung von Strom im Gebäudebereich beschränken sich auf zwei Technologien:

• Bei der Photovoltaik wird aus den Sonnenstrahlen über Solar-Panels Strom (elektrische Energie) erzeugt, der direkt genutzt oder zwischengespeichert werden kann.
• Kleine Blockheizkraftwerke (BHKW) erzeugen neben Wärme über einen Generator auch Strom, der ebenfalls direkt genutzt oder zwischengespeichert werden kann.

Gallerie

Heizung

In der Heizungstechnik kann beispielsweise eine Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage verknüpft werden, die den Strom für den elektrischen Kompressor liefert. Ebenso können Holz- oder Pelletheizungen mit Solarthermieanlagen oder Wärmepumpen kombiniert werden.Im Bestand werden oftmals klassische Öl- oder Gasheizungen bspw. mit Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung und/oder Heizungsunterstützung zu hybriden Heizlösungen verknüpft. Diese können jedoch nur als Übergangslösungen betrachtet werden. Das Ziel der Energiewende ist es vielmehr, die Wärmeerzeugung ganz von fossilen Energieträgern zu lösen.

Theoretisch sind viele verschiedene Kombinationsmöglichkeiten denkbar. Welche davon wirtschaftlich sinnvoll und vielversprechend sind, muss gemeinsam mit dem Gebäudetechnik- bzw. Energieplaner entschieden werden. Herzstück von Hybridheizungen ist üblicherweise ein zentraler Wärmespeicher, in den alle Wärmeerzeuger einspeisen. Prinzipiell werden beim Aufbau eines Hybridsystems die verschiedenen Rahmenbedingungen betrachtet und danach die entsprechenden Einzelkomponenten ausgewählt:

• Gebäude: Wie groß ist das Gebäude, welches Raumvolumen muss beheizt werden? Wie gut ist es gedämmt? Wie dicht ist es? Welche Ausrichtung haben die Räume (Himmelsrichtung)? Gibt es große Fensterflächen mit hohem Wärmeeintrag, was den Wärmebedarf beeinflusst?
• Standort: Befinden sich hohe Gebäude oder Bäume in der Umgebung, die das Gebäude zeitweise verschatten? Steht das Gebäude in einer Stadt oder auf frei auf dem Land? Welche Topografie hat die Umgebung?
• Witterung: Welche Durchschnitts- und Spitzentemperaturen herrschen vor Ort?
• Sonneneinstrahlung: Wie viel Sonne steht im Mittel über das Jahr betrachtet und während der einzelnen Tage zur Verfügung? Lässt sich die Energie der Sonneneinstrahlung sinnvoll nutzen?
• Weitere, je nach Vorhaben spezifische Faktoren können die Planung des Hybridsystems beeinflussen.

Regelung und Steuerung

Fachwissen zum Thema