Gemeinsam heizen

Hybridheizungen sind im Kommen. Die Hersteller beschreiten unterschiedlichste Wege. Die einen setzen auf eine Kombination mit Photovoltaik, andere auf das Zusammenspiel mit einer Wärmepumpe, wieder andere kombinieren Holz mit Holz.

Pelletwärme macht stromautark
Bei Boris Maier kommt nicht nur die Wärme aus dem Keller, sondern auch ein Teil seines Stroms. Im oberösterreichischen Schwertberg hat er ein energieautarkes Einfamilienhaus gebaut. Ein Pelletkessel mit Stirlingmotor macht es zusammen mit einer Photovoltaikanlage unabhängig von jedem Anschluss an ein Versorgungsnetz. Die Anlage bringt eine thermische Leistung von 9 kW und erzeugt 600 W elektrischen Strom. In der Übergangszeit und im Winter, wenn weniger Stromertrag aus seiner Photovoltaikanlage zu erwarten ist, kommt die Elektrizität in Maiers Eigenheim hauptsächlich von der Pelletheizung. „Nur durch den Pelletkessel mit Stirlingmotor kann das Haus auch im Winter im Inselbetrieb versorgt werden“, erläutert der Bauherr.
Die Technik kommt von Ökofen. Der österreichische Hersteller des „Pellematic Condens_e“ hat sich stückweise seiner Vision genähert. Seit einigen Jahren arbeitet er an dem Vorhaben, Strom aus der Verbrennung von Holzpellets zu erzeugen. 2010 hatte das Unternehmen begonnen, seinen Pelletbrenner mit einem Stirlingmotor zu kombinieren. 2011 war der erste Prototyp fertig, 2012 starteten die ers­ten Feldtestanlagen. Seit 2015 bietet Ökofen die Pellet-Stirling-Anlage unter dem Namen „Pellematic Condens_e“ an.
Wer dieses Gerät mit einer Photovoltaikanlage und einer Batterie kombiniert, kann nach den Worten von Ökofen ein Wohnhaus komplett mit Ökowärme und -strom versorgen. Der Stirlingmotor liefert Elektrizität vor allem in den kalten Monaten, wenn der Kessel sowieso arbeiten muss. In den sonnigen Monaten übernimmt die Photovoltaik die Stromversorgung. Über das Jahr gerechnet lässt sich laut Ökofen 70 % des Strombedarfs durch Photovoltaik und Stromspeicher decken. Die Pelletheizung liefert den Rest. Damit die einzelnen Komponenten des Systems zusammenarbeiten, verknüpft eine Regelung die Daten von Batterie, Heizung, Photovoltaik und Wechselrichter mit aktuellen Wetterinformationen. Mit seiner Anlagenkombination steht Ökofen einzigartig im Markt da.

Hybridsysteme werden kommen
Hybridsysteme werden künftig immer häufiger installiert. Davon sind Experten wie Volker Lenz vom Deutschen Bio­masseforschungszentrum überzeugt. Doch sieht er damit für die Holzheiztechnik eine große Herausforderung: Für Biomassetechnologien werde es schwerer, gegenüber anderen erneuerbaren Heiztechnologien bestehen zu können. „Im Neubau zum Beispiel bringen Wärmepumpen oft einen ökonomischen Vorteil gegenüber vollversorgenden Bioenergielösungen, zumindest im kleinen Leistungsbereich. Das führt dazu, dass die Bioenergie auch im Wärmebereich letztlich immer häufiger als Teil einer Systemlösung zu sehen ist“, erklärt er.
So könnte das Kombisystem der Zukunft aus einem wasserführenden Holz­ofen und einer Wärmepumpe bestehen. In Deutschland wird mittlerweile in jedem dritten Neubau eine Luftwärmepumpe installiert. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen – wenn der Wärmebedarf am größten ist – können sie nicht mehr effizient arbeiten. In diesem Fall schaltet ein elektrischer Heizstab zu. Stattdessen könnte ein Holzofen einspringen. „Bei kalten Außentemperaturen ist es ökologisch und wirtschaftlich besonders sinnvoll, mit einem holzbefeuerten Heizkamin oder Kaminofen oder einem Pellet­ofen das Heizsystem zu unterstützen“, sagt Daniel Jung vom HKI Industrieverband Haus, Heiz- und Küchentechnik. Durch die Kombination beider Techniken ließen sich Haus und Wohnung das ganze Jahr über mit regenerativen Energien erwärmen.

Kaminofen hilft Wärmepumpe
Wie im Einfamilienhaus von Anja und Rico Müller im hessischen Aßlar: eine Luft/Wasser-Wärmepumpe von Buderus und ein wasserführender Scheitholz-Kaminofen für die Übergangs- und Wintermonate. Ein 1250 l fassender Pufferspeicher mit Schichtenladesystem dient der optimalen Einbindung der Wärmeerzeuger und Verbraucher; eine Frischwasserstation übernimmt die Trinkwassererwärmung. Für ein abgestimmtes Zusammenspiel der Wärmeerzeuger sorgt die Regelung. „Ist der Kaminofen in Betrieb, wird der Pufferspeicher komplett beladen“, erklärt Müller. Weil die Wärmeerzeuger das Gebäude jeweils alleine versorgen können, ist die Wärmepumpe bei Kaminofenbetrieb gesperrt.
Die Regelung berücksichtigt außerdem eine auf dem Dach installierte Solarstrom­anlage mit 5,9 kW Leistung. Der Strombedarf für die Wärmepumpe und die Strom­erzeugung durch die Photovoltaik sind zeitlich aufeinander abgestimmt. Weil die Photovoltaikanlage tagsüber den höchs­ten Ertrag erzielt, lässt das Regelungsmodul die Wärmepumpe nur zwischen 8 und 20 Uhr laufen. Insbesondere die Nachladung für die Trinkwassererwärmung im Speicher auf das höchste Temperaturniveau ist auf die Mittagszeit begrenzt. In der Nacht stellt dann der Pufferspeicher die benötigte Wärme bereit. Aus dieser Regelstrategie resultieren eine hohe Eigenstromnutzung und ein verbesserter Wirkungsgrad der Wärmepumpe.

Zwei in einem
„Wir stehen vor der Herausforderung, dass sich unser Hauptmarkt, der Sanierungsmarkt, verändert. Die Häuser werden besser gedämmt und damit sinken die benötigten Vorlauftemperaturen“, berichtet Guntamatic-Geschäftsführer Günther Huemer, von welcher Überlegung er und sein Entwicklungsteam ausgegangen sind, als sie sich Gedanken über die Heizung der Zukunft gemacht haben. Gelandet ist der österreichische Hersteller von Biomassekesseln bei einem neuartigen Entwurf: Unter dem Produktnamen „Hybrid“ fügt sich ein Pelletkessel mit einer Luftwärmepumpe zusammen. Bis auf die Außeneinheit der Wärmepumpe befinden sich sämtliche Komponenten beider Systeme in einem Gehäuse. 2 m² Grundfläche reichen, um die Pellet-Wärmepumpe aufzustellen.
Huemer gibt an, mit ihr die Stärken beider Heiztechnologien nutzen zu können. Während sich die Wärmepumpe für gemäßigte Außentemperaturen und bei einem geringen Wärmebedarf eigne, arbeite der Pelletkessel am besten bei niedrigen Außentemperaturen und einem großen Wärmebedarf. Wärmepumpen kämen mit niedrigen Vorlauftemperaturen zurecht. „Bei Vorlauftemperaturen von 50 bis 55°C und Außentemperaturen von -15 °C sieht das anders aus.“ Unter diesen Bedingungen komme die Pelletheizung ins Spiel.
Bei der „Hybrid“ sucht ein Managementsystem automatisch nach der effizientesten oder nach der wirtschaftlichsten Betriebsweise. Dabei greift es auf hinterlegte Pellets- und Strompreise sowie individuelle Präferenzen zurück und berücksichtigt Außen- und Vorlauftemperatur. Bei Bedarf können die Anlagenbesitzer manuell zwischen dem Pelletkessel und der Wärmepumpe wählen. Guntamatic bietet außerdem mit der „Bio-Hybrid“ und der „BMK-Hybrid“ zwei Modelle an, die einen Scheitholzvergaser mit einer Wärmepumpe kombinieren. Die „Evolution“ kombiniert einen Pelletkessel, einen Scheitholzofen und eine Wärmepumpe.

Holz im System
Die Systemtechnik spielt eine große Rolle bei den Holzkesselherstellern. „Es reicht nicht mehr aus, nur Heizkessellieferant zu sei, man muss sämtliche Heizraumkomponenten anbieten und regeln können“, erklärt KWB-Geschäftsführer Helmut Matschnig. Endkunden wie Installateure würden sich Gesamtlösungen wünschen. Von zentraler Bedeutung seien dabei Komfort und Effizienz. Das Unternehmen aus St. Margarethen/Raab (Österreich) beschreibt sich deshalb inzwischen als Lösungsanbieter für Erneuerbare Energien.
Für Matschnig stellen die Energieträger Holz und Sonne eine ideale Kombination dar. „Das Hauptsystem dabei ist die Holzheizung – egal ob sie Hackschnitzel, Pellets oder Scheitholz verfeuert – und wenn tagsüber die Sonne scheint, dann erzeugt die Solarthermieanlage die Energie.“ Gesteuert werden die Einzelkomponenten von einer Regelung: den Heizkessel, die Solarthermieanlage plus das komplette Wärmemanagement mit Heizkreisen und Speicher.
Der Anbieter ökologischer Heizungen, Paradigma aus Dettenhausen bei Tübingen, hat seine Kompaktheizzentralen „Energy Vario“ und „Vario Tower“ für eine schnelle Anbindung einzelner Komponenten in Ein- und Zweifamilienhäusern optimiert. Solaranlage mit Solarstation, Systemregelung und ein Frischwasserspeicher ließen sich schnell und einfach verbinden. Beide Zentralen liefert Paradigma steckerfertig in einem Gestell, „sodass sie einfach und schnell per Plug-and-play am Frischwasserspeicher montiert werden können“. Die Heizzentralen sind modular aufgebaut, weshalb sie bereits vorhandene Wärmeerzeuger wie auch zukünftige Erweiterungen einbinden können: ob Solarkollektoren, Heizkessel oder Kaminöfen.

Holzkombis wärmen doppelt gut
Mit verschiedenen Brennstoffen zu heizen, liegt im Trend. Besonders harmonisch gelingt das Zusammenwirken von Holzpellets und Scheitholz. Diese Holz-Holz-Kombination gefällt Fröling. Mit einem Flansch, über den sich eine Pelleteinheit anschließen lässt, hat der österreichische Hersteller deshalb seinen Scheitholzkessel „S1 Turbo“ ausgestattet. Weil Presslinge und Scheite in getrennten Brennräumen verbrennen, können die Anlagenbesitzer flexibel zwischen den Brennstoffen wechseln. Ist das Scheitholz abgebrannt und wird nicht innerhalb von 24 Stunden nachgelegt, heizen die Pellets bei einem vorhandenen Wärmebedarf automatisch weiter. Wird die Füllraumtüre des Scheitholzkessels geöffnet und nachgelegt, unterbricht die Pelleteinheit ihren Betrieb und stellt automatisch auf die andere Anlage um.
Ein weiteres Beispiel für eine Holz-Kombianlage: Hargassner hat seinen Stückholzkessel „HV20“ mit der Pelletanlage „Nano-PK“ zum Kombisystem aufgewertet. Eine Zündautomatik unterstützt den komfortablen Betrieb. So funktioniert es: Der Anlagenbesitzer füllt den Holzkessel mit Scheiten und legt ein Stück Papier in die Anzündautomatik. Die Kombiheizung nimmt zuerst Wärme aus dem Pufferspeicher. Reicht die Energie nicht aus, zündet der Stückholzkessel automatisch und heizt den Pufferspeicher nach. Sind die Holzscheite verbrannt und wird nicht nachgelegt, schaltet sich die Pelletanlage ein. Sie übernimmt das Heizen solange, bis wieder Holzscheite nachgelegt werden. So lässt sich die Wärme mit verschiedenen Holzbrennstoffen erzeugen.

Autor: Joachim Berner, freier Journalist