Ja, nein, vielleicht: Wie sinnvoll sind Hybrid-Wärmepumpen?

Hybrid-Wärmepumpen gelten als eine flexible und effiziente Lösung, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. Sie kombinieren die Vorteile einer Wärmepumpe mit einem zusätzlichen Wärmeerzeuger wie einem Gaskessel oder einer Solaranlage.

Besonders in Bestandsgebäuden mit hohen Heizanforderungen oder in Regionen mit niedrigen Außentemperaturen können Hybrid-Wärmepumpen durch ihren intelligenten Betrieb sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich überzeugen. Doch wie sinnvoll sind sie tatsächlich? Dieser Beitrag beleuchtet die Funktionsweise, die Vor- und Nachteile sowie die Einsatzmöglichkeiten von Hybrid-Wärmepumpen.

Was ist eine Hybrid-Wärmepumpe?

Eine Hybrid-Wärmepumpe kombiniert eine Wärmepumpe mit einem zusätzlichen, optimal abgestimmten Wärmeerzeuger. Sie kann entweder als Kompaktgerät gestaltet oder aus zwei getrennten Heizsystemen bestehen. Im sogenannten bivalenten Betrieb übernimmt einer der beiden Wärmeerzeuger bis zu einer festgelegten Temperaturgrenze vollständig die Beheizung der Räume und gegebenenfalls die Warmwasserbereitung. Alternativ können beide Systeme auch gleichzeitig arbeiten.

Die Temperaturgrenze, bei der der zweite Wärmeerzeuger aktiviert wird, wird als Bivalenzpunkt bezeichnet. Moderne Hybrid-Wärmepumpen sind in der Regel mit einer intelligenten Steuerung ausgestattet, die automatisch die effizienteste und kostengünstigste Betriebsweise auswählt. Dadurch ermöglichen sie den Anlagenbesitzern eine sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch vorteilhaftere Heizlösung im Vergleich zu rein monovalenten Systemen.

So funktionieren Hybrid-Wärmepumpen

Bei einer Hybrid-Wärmepumpe übernimmt die Wärmepumpe das ganze Jahr über die Hauptaufgabe der Wärmeerzeugung. Solange der Temperaturunterschied zwischen der Umweltwärmequelle und dem Heizsystem gering ist, arbeiten die meisten Anlagen äußerst effizient und erreichen hohe Wirkungsgrade. Sobald jedoch die Außentemperaturen stark sinken, wird das zweite Heizgerät zugeschaltet. Dies gewährleistet nicht nur die kontinuierliche Wärmeversorgung, sondern trägt auch dazu bei, die Effizienz der Wärmepumpe zu erhalten. Der Grund dafür liegt in der Arbeitsweise der Wärmepumpe:

• Sie entzieht der Umwelt Wärme, um ein Kältemittel zum Verdampfen zu bringen.
• Anschließend wird das verdampfte Kältemittel durch einen strombetriebenen Verdichter komprimiert, wodurch die notwendige Wärme entsteht.
• Je stärker der Verdichter arbeiten muss, desto höher steigen die Stromkosten.
• Aus diesem Grund ist es ab einem bestimmten Punkt sinnvoll, auf den zusätzlichen Wärmeerzeuger umzuschalten, um die Effizienz der Wärmepumpe und die hohen Wirkungsgrade zu bewahren.

Mit welchen Heizsystemen lassen sich Hybrid-Wärmepumpen kombinieren?

Grundsätzlich lassen sich Wärmepumpen mit nahezu allen Heizsystemen kombinieren, wie beispielsweise mit Gaskesseln, Solaranlagen oder Festbrennstoffkesseln. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Optionen genauer beleuchtet:

Hybrid-Wärmepumpe mit Gaskessel

Die Kombination aus Wärmepumpe und Gaskessel (Gas-Hybridheizung) ist eine der gängigsten Varianten. Dies liegt unter anderem daran, dass viele Hersteller diese Konstellation als Standardlösung anbieten.

Moderne Gaskessel bieten den Vorteil, dass sie modulierend arbeiten, also ihre Leistung flexibel an den aktuellen Wärmebedarf anpassen, wodurch häufiges Ein- und Ausschalten vermieden wird. Neben neuen Gaskesseln können auch bereits vorhandene Geräte effizient mit einer Wärmepumpe kombiniert werden, sofern beide Systeme optimal aufeinander abgestimmt sind.

Hybrid-Wärmepumpe mit Solaranlage

Die Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie wirkt auf den ersten Blick besonders attraktiv, da die Solaranlage an sonnigen Tagen umweltfreundlich die Warmwasserbereitung übernimmt und die Wärmepumpe entlastet. Allerdings gibt es hierbei auch Herausforderungen: Eine falsch dimensionierte Solaranlage kann den Wirkungsgrad der Wärmepumpe beeinträchtigen, und die kürzere Betriebsdauer der Wärmepumpe kann die Amortisationszeit verlängern – insbesondere bei kostspieligen Sole-Wärmepumpen.

Um eine wirtschaftliche Lösung zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Planung entscheidend. Ein Solarspeicher und die fachgerechte Abstimmung beider Systeme durch einen erfahrenen Installateur können hier Abhilfe schaffen.

Hybrid-Wärmepumpe mit Festbrennstoffkessel

Auch die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Holzheizung ist technisch möglich, bringt jedoch einige Herausforderungen mit sich. Scheitholzkessel arbeiten nur bei hoher Last effizient, was die Zeit bis zur gewünschten Raumtemperatur verlängern und den Komfort beeinträchtigen kann.

Pelletkessel sind modulierend, jedoch in der Anschaffung sehr kostspielig. Alternativ kann eine Hybrid-Wärmepumpe auch mit einer Lüftungsanlage samt Wärmerückgewinnung kombiniert werden. Allerdings reicht das dabei verfügbare Luftvolumen in der Regel lediglich für die Warmwasserbereitung, eine Heizungsunterstützung ist meist nicht realisierbar.

Umweltbundesamt: Hybrid-Wärmepumpen sind Brückentechnologie

Das Umweltbundesamt hat im Jahr 2024 eine Studie zum Thema „Wärmepumpensysteme in Bestandsgebäuden“ veröffentlicht, in der auch auf Hybrid-Wärmepumpen eingegangen wird. Diese spielen im Bericht eine besondere Rolle als Brückentechnologie, vor allem für Bestandsgebäude mit hohen Heizanforderungen und Systemtemperaturen. Hier sind die wichtigsten Aspekte, die im Bericht behandelt werden:

Einsatzmöglichkeiten und Voraussetzungen

Hybrid-Wärmepumpen sind laut der Studie des Umweltbundesamts insbesondere dann empfehlenswert, wenn Gebäude hohe Systemtemperaturen erfordern. In solchen Fällen, bei denen Vorlauftemperaturen über 55 °C liegen, stößt eine reine Wärmepumpe an ihre Effizienzgrenzen, während die Hybridlösung zuverlässig und wirtschaftlich arbeitet.

Ein weiteres Einsatzgebiet sind sanierungsbedürftige Gebäude. Hybrid-Wärmepumpen können hier als Übergangslösung dienen, bis eine umfassende energetische Sanierung durchgeführt wird. Sie bieten die Möglichkeit, bereits von einer nachhaltigen Technologie zu profitieren, ohne dass sofort eine vollständige Umrüstung notwendig ist.

Darüber hinaus sind Hybrid-Wärmepumpen aufgrund ihrer netzdienlichen Eigenschaften attraktiv. Sie können flexibel betrieben werden und auf externe Steuerungssignale reagieren, was sowohl die CO₂-Emissionen als auch die Betriebskosten optimiert. Diese Flexibilität macht sie zu einer zukunftsorientierten Wahl, besonders in einem Energiemarkt, der zunehmend auf erneuerbare Quellen setzt und auf intelligente Steuerungssysteme angewiesen ist.

Technische Vorteile und Herausforderungen

Hybrid-Wärmepumpen zeichnen sich laut der Studie durch ihre Flexibilität aus, da sie je nach Bedarf zwischen Wärmepumpen- und Kesselbetrieb wechseln können. Diese Eigenschaft ermöglicht einen netzdienlichen Betrieb, bei dem die Wärmepumpe bevorzugt genutzt wird, wenn ausreichend Strom – etwa aus erneuerbaren Energien – verfügbar ist, während der Kessel bei geringem Stromangebot einspringt. Zudem erlaubt eine CO₂-optimierte Regelung den Einsatz des Kessels nur dann, wenn seine Emissionen niedriger sind als die der Wärmepumpe, beispielsweise bei einem ungünstigen Strommix.

Allerdings gehen mit dieser Flexibilität auch technische Herausforderungen einher. Eine effiziente und CO₂-optimierte Steuerung erfordert komplexe Regelungssysteme, die sowohl die Leistung der Wärmepumpe als auch die Emissionen des Kessels berücksichtigen. Hinzu kommt, dass die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, wie sie bei Gas- oder Ölkesseln gegeben ist, im Widerspruch zu den langfristigen Klimazielen steht. Daher sollten Hybrid-Wärmepumpen als Übergangslösung betrachtet werden, um den Weg zu einer vollständig erneuerbaren Wärmeversorgung zu ebnen.

Wirtschaftliche Betrachtung

Die wirtschaftliche Betrachtung von Hybrid-Wärmepumpen zeigt sowohl bei den Investitions- als auch bei den Betriebskosten interessante Aspekte. Die Anschaffungskosten sind laut Studie oft vergleichbar mit monoenergetischen Systemen. Dies liegt daran, dass die kleinere Dimensionierung der Wärmepumpe bei einer Hybridlösung die Mehrkosten für den fossilen Heizkessel kompensieren kann. In der Praxis kann dies jedoch anders aussehen. Eine Leserin berichtete uns, dass eine Hybridlösung in einem Altbau um den Faktor 3 teurer gewesen wäre als ein Gaskessel. Sie entschied sich dann für Letzteres.

Bei den Betriebskosten bietet die Hybrid-Wärmepumpe durch ihren flexiblen Betrieb weitere Vorteile. So können Stromkosten optimiert und Lastspitzen vermieden werden, indem die Wärmepumpe bevorzugt in Zeiten niedriger Strompreise läuft und der Kessel nur bei Bedarf hinzugeschaltet wird. Langfristig zahlt sich diese Flexibilität zusätzlich aus: Mit dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz sinkt die Notwendigkeit, den fossilen Kessel zu betreiben, was die Betriebskosten weiter reduziert und die Wirtschaftlichkeit der Hybrid-Wärmepumpe erhöht.

Klimaschutz und CO₂-Emissionen

Hybrid-Wärmepumpen können, bei entsprechender Steuerung, einen wichtigen Beitrag zur Emissionsminderung leisten. Kurzfristig bieten sie vor allem in Gebäuden mit hohen Systemtemperaturen klare Vorteile: Bis 2030 lassen sich durch ihre Nutzung signifikante CO₂-Emissionen reduzieren.

Langfristig jedoch zeigen sich Einschränkungen in ihrem Potenzial. Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien im Stromnetz wird der fossile Kessel in einer Hybridlösung immer weniger benötigt. Daher ist es laut Studie sinnvoll, frühzeitig auf eine umfassende energetische Sanierung hinzuarbeiten, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen nachhaltig zu reduzieren und den Weg zu einer vollständig klimaneutralen Wärmeversorgung zu ebnen.

Empfehlungen für den Einsatz

Politische Maßnahmen und gebäudebezogene Anforderungen spielen eine zentrale Rolle bei der Nutzung und Weiterentwicklung von Hybrid-Wärmepumpen. Im Gebäudeenergiegesetz (GEG) wird empfohlen, die Betriebszeit des fossilen Kessels bis spätestens 2035 zu begrenzen, um sicherzustellen, dass Hybrid-Systeme nur als Übergangslösung dienen. Ergänzend dazu könnten Standards für eine CO₂-optimierte Regelung und eine netzdienliche Steuerung eingeführt werden, um den Einsatz solcher Systeme noch effizienter und klimafreundlicher zu gestalten.

Darüber hinaus hebt der Bericht die Bedeutung energetischer Sanierungen hervor. Diese Maßnahmen sind unerlässlich, um den Anteil des fossilen Betriebs weiter zu minimieren und den Weg für nachhaltige Lösungen zu ebnen. Hybrid-Wärmepumpen sollten zudem nur in Gebäuden eingesetzt werden, in denen andere erneuerbare Technologien nicht praktikabel sind, um ihre Nutzung gezielt auf Bereiche zu beschränken, in denen sie einen echten Mehrwert bieten.

Hier geht es zur Studie des Umweltbundesamtes (PDF)