Hybride verwarming combineert hernieuwbare energiebronnen met fossiele brandstoffen. Vanwege hun positieve ecologische balans ondersteunt de staat zowel thermische zonnesystemen als warmtepompen. Welke andere voordelen heeft hybride verwarming?
Hybride verwarming: de belangrijkste zaken in één oogopslag
- Een hybride verwarmingssysteem combineert een verwarmingssysteem op basis van hernieuwbare energiebronnen met een verwarmingssysteem op brandstof. Een warmtepomp of een thermische zonne-installatie werken indien nodig samen met een tweede ondersteunende verwarmingsinstallatie, zodat ook in de winter voldoende warmte beschikbaar is.
- Gas-, olie- of houtverwarming, een warmtekrachtkoppeling of stadsverwarming zijn mogelijk als ondersteunende verwarming.
- Zowel de warmte van de zonnewarmte / warmtepomp als die van de brandstofgestuurde verwarmingsinstallatie gebruiken een warmtewisselaar om het verwarmingswater in een bufferopslag te verwarmen. Dit betekent dat de energie niet verloren gaat als deze niet direct nodig is.
- Voor een zonnesysteem heeft u een voldoende groot en idealiter op het zuiden gericht dakoppervlak nodig. Voor het rendement van een warmtepomp is een lage CV-aanvoertemperatuur echter cruciaal.
- Financiering: Als onderdeel van het klimaatpakket 2020 subsidieert de staat de aanschaf van hybride verwarmingssystemen.
Wat is een hybride kachel?
Hybride verwarming combineert conventionele, op brandstof werkende verwarmingstechnologie met fotovoltaïsche zonne-energie of een warmtepomp. Het brandstofgedreven deelsysteem van de hybride verwarming zorgt ervoor dat vooral in de late wintermaanden voldoende vermogen beschikbaar is. Olieverwarmingssystemen, gasverwarmingssystemen, open haarden of pelletverwarmingssystemen worden gebruikt.
De hybride verwarming kan daardoor terugvallen op meerdere verwarmingssystemen en benut de voordelen van beide systemen. Het meest duurzame systeem, namelijk het systeem op zonne-energie of de warmtepomp, heeft altijd voorrang. Als het regeneratieve verwarmingssysteem niet meer optimaal werkt, neemt de verwarming op brandstof het over. Afhankelijk van de uitvoering voeren de systemen warmte parallel in de bufferopslag of werken ze alleen afzonderlijk van elkaar.
Bufferopslagtanks kunnen worden gecombineerd met thermische zonnesystemen, warmtepompen en verwarmingssystemen op brandstof.
Naast de hier gepresenteerde opties zijn ook andere combinaties mogelijk, waaronder zelfs maximaal drie soorten verwarming. U kunt bijvoorbeeld een warmtepomp laten werken met de elektriciteit van uw fotovoltaïsche installatie en ook een gaskachel als ondersteuning gereed hebben.
Zogenaamde power-to-heat-systemen, die de overtollige elektriciteit van een fotovoltaïsche installatie omzetten in warmte, zijn in Duitsland nog niet erg wijdverbreid. Door het huidige klimaatdebat spelen ze in de toekomst mogelijk een grotere rol.
Voorbeelden van hybride verwarming
In de volgende tabel ziet u de mogelijkheden voor hybride verwarming. In de volgende secties vindt u een beschrijving van de respectieve technologieën.
|
Regeneratief verwarmingssysteem |
Ondersteunend verwarmingssysteem |
|---|---|
|
Thermische zonne-energie |
Gas verwarming |
|
Warmtepomp |
Olie verwarming |
|
Open haard |
|
|
Pellet verwarming |
|
|
Thermische krachtcentrale van het bloktype |
|
|
Stadsverwarming |
Regeneratief verwarmingssysteem: thermische zonne-energie
Met thermische zonne-energie gebruik je de energie van de zon om water te verwarmen. Een zonnesysteem bevat de volgende componenten:
- Zonnecollectoren Zonnecollectoren
bestaan uit vlakke of buiscollectoren met een absorberende laag die de zonne-energie bijzonder efficiënt absorbeert. Vlakke collectoren zijn vierkante panelen met een beschermende glaslaag. Bij buiscollectoren is er echter een vacuüm tussen de absorber en het glas. In beide gevallen bevinden zich leidingen onder de absorberlaag. Ze bevatten een mengsel van water en antivries. De warmte van de zon verwarmt deze vloeistof tot 95 graden Celsius. - Warmtewisselaars
Deze dragen de warmte van de zonnevloeistof over aan het verwarmingswater of aan het bedrijfswater. Afhankelijk van het systeem zijn het spiraalvormige buizen die in de opslagtank zijn geïntegreerd (interne warmtewisselaars) of platenwarmtewisselaars die zich buiten bevinden (externe warmtewisselaars). - Opslag
De bufferopslag is een integraal onderdeel van elk zonnesysteem: het mediumwater slaat de geleverde warmte enkele dagen op en stelt deze beschikbaar wanneer dat nodig is. In een eengezinswoning bevat de opslagtank doorgaans 400 tot 1.000 liter water. - Circulatiepomp
De elektrisch aangedreven circulatiepomp verplaatst de zonnevloeistof langs het circuit. Als de opslagtank vol is of als er geen warmte beschikbaar is, werkt het niet.
Dit is hoe zonne-energie werkt.
Regeneratief verwarmingssysteem: warmtepompen
Een warmtepomp is een thermodynamische machine. Het gebruikt de eigenschap van sommige gassen om zelfs bij lage temperaturen te verdampen. Het zogenaamde koudemiddel neemt de warmte uit de omgeving (reservoir) op en geeft deze op een hoger niveau in huis af. Het proces bestaat uit vier stappen:
- Een compressor comprimeert het koudemiddel tot een hoge druk. Het koelmiddel warmt op, maar blijft gasvormig.
- Het koudemiddel geeft zijn warmte af aan een warmtewisselaar en wordt vloeibaar. De warmtewisselaar verwarmt op zijn beurt een medium. Afhankelijk van het ontwerp van de warmtepomp is dit lucht of water.
- Een expansieventiel brengt het koudemiddel terug naar zijn oorspronkelijke druk en verdampt weer.
- Het dampvormige, koude koudemiddel neemt de warmte uit de omgeving op door middel van een tweede warmtewisselaar.
Wist u? Koelkasten gebruiken hetzelfde principe als warmtepompen. Het koudemiddel verdampt en voert warmte af aan de binnenkant van de koelkast. De tweede warmtewisselaar geeft de warmte af aan de omgevingslucht.
Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen het reservoir en het interieur, hoe efficiënter de warmtepomp werkt.
Afhankelijk van de warmtebron en het medium zijn warmtepompen onderverdeeld in de volgende categorieën:
- Lucht-naar-water-warmtepomp
Dit systeem gebruikt de omgevingswarmte om het water voor huishoudelijk gebruik in het verwarmingssysteem op te warmen. Hij is dus aan te sluiten op het bestaande verwarmingssysteem en is goedkoper dan de andere varianten. Het rendement daalt echter aanzienlijk bij lage buitentemperaturen. - Brine-to-water-warmtepompen
De geothermische warmtepomp is het meest efficiënt omdat deze gebruik maakt van de geothermische energie die altijd beschikbaar is. Hiervoor zijn 100 meter diepe aardwarmtesondes of aardwarmtecollectoren nodig. Het hoge rendement wordt gecompenseerd door een complexe planning, noodzakelijke vergunningen voor de sondes en hoge kosten. - Water-water-warmtepomp
Hier haalt de warmtepomp de warmte uit een waterreservoir. Een aparte bronpomp drijft het water van een diepte tot 20 meter naar de oppervlakte. - Lucht-lucht warmtepomp
Zo'n verwarmingssysteem vereist een ventilatiesysteem. De warmtepomp gebruikt een platenwarmtewisselaar om de inkomende lucht (toevoerlucht) over te brengen op de warmte van de uitstromende lucht (afvoerlucht). De lucht-lucht warmtepomp is daarom geen thermodynamische machine in strikte zin, want hij werkt zonder koudemiddel. Het is met name geschikt voor passiefhuizen.
Een omkeerbare warmtepomp met invertertechnologie kan ook worden gebruikt voor koeling in de zomer.
Geschiedenis en distributie in Duitsland
Zonnecollectoren zijn geen nieuwe uitvinding. Zelfs de oude Grieken probeerden de zonnestralen te focussen en ze te gebruiken om voorwerpen op te warmen. In de 18e eeuw bouwde de natuurwetenschapper Horace-Benedict de Saussure de eerste zonnecollector. Met de industriële revolutie en de komst van fossiele brandstoffen was het gebruik van zonne-energie aanvankelijk oninteressant. Pas na de oliecrisis in de jaren zeventig begonnen onderzoekers te worstelen met het concept van thermische zonne-energie.
De uitvinding van de warmtepomp was daarentegen pas ongeveer 100 jaar geleden. De eerste koelsystemen kwamen in de jaren twintig in de VS op de markt en dienden in de winter ook als warmtepomp. Zwitserland was een pionier in Europa. Al aan het eind van de jaren dertig verwarmden warmtepompen of hybride systemen daar de openbare ruimte.
Sinds de besparing van koolstofdioxide in de politiek centraal komt te staan, hebben hybride verwarmingssystemen zich ook in dit land verspreid dankzij overheidssubsidies. In 2000 had nog geen procent van de nieuwbouw in Duitsland een warmtepomp. In 2018 was dat al 41 procent. Samen met Zweden, Denemarken en Oostenrijk leidt Duitsland de statistieken over de output van de geïnstalleerde warmtepompen.
Vereisten voor het installeren van hybride verwarming
Afhankelijk van de technologie en configuratie van uw hybride verwarming, moet u rekening houden met de noodzakelijke vereisten.
Vereisten voor een warmtepomp
Om hybride verwarming te combineren met een water-water-warmtepomp, heb je grondwater van goede kwaliteit nodig op een diepte van maximaal 20 meter. Als het water te sterk vervuild is met vaste stoffen of ijzer, zal de levensduur van uw warmtepomp eronder lijden. Als het waterreservoir te diep is, is boren te duur. Daarnaast dient u voor het boren een vergunning van het Waterschap te tonen.
Voor een pekelwater-warmtepomp gelden vergelijkbare eisen. Voor de variant met aardwarmtesondes heb je een vergunning nodig van de lokale mijnbouwautoriteit en het waterschap als je tijdens het boren grondwater tegenkomt. Een vergunning is niet toegestaan in drinkwaterbeschermingsgebieden. Als je kiest voor aardwarmtecollectoren is de installatie minder bureaucratisch, maar heb je veel ruimte nodig. Als vuistregel geldt dat u de leefruimte met twee moet vermenigvuldigen.
Een lucht-lucht warmtepomp is een soort airconditioning die zorgt voor frisheid in de zomer en warmte in de winter. Het principe werkt echter alleen in luchtdichte gebouwen zoals energiezuinige woningen. Bij oude gebouwen is het warmteverlies door de gebouwschil te hoog, waardoor bediening niet de moeite loont.
Ongeacht de techniek is een warmtepomp alleen zuinig als de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem lager is dan 45 graden Celsius. Hoe groter het temperatuurverschil tussen de buitenlucht of het reservoir en het verwarmingswater, hoe slechter het rendement. Vloerverwarming en andere vloerverwarmingssystemen zijn ideaal voor gebruik met warmtepompen.
Vereisten voor thermische zonne-energie
Voor hybride verwarming met een zonnesysteem heeft u vooral een geschikte plek op het dak op het zuiden, zuidoosten of zuidwesten nodig. Als je de warmte van de zon gebruikt voor verwarming, reken dan voor een eengezinswoning met vier personen ongeveer 16 vierkante meter. De exacte benodigde ruimte hangt echter ook af van andere factoren zoals warmteverliezen in huis en het verwarmingssysteem. Mini fotovoltaïsche systemen zijn ook geschikt voor kleinere daken of voor opstelling op balkons en terrassen.
Elektriciteit opwekken met de kracht van de zon via een zonnestelsel - voor jezelf en voor anderen - is 100 procent ecologisch.
Ondersteunend verwarmingssysteem
De keuze van het optimale verwarmingssysteem op brandstof in combinatie met een warmtepomp of een thermisch systeem op zonne-energie voor hybride verwarming hangt ook af van verschillende criteria. Voor een pelletverwarmingssysteem heeft u bijvoorbeeld een ruimte nodig om de pellets op te slaan. Condenserende verwarming op gas is ruimtebesparend, maar net als bij stadsverwarming moet aansluiting op het lokale netwerk mogelijk zijn. Voor olieverwarming is een tank vereist.
Tip: vergelijk in één oogopslag het rendement, de eisen en de kosten van hybride verwarming met andere soorten verwarming.
Hybride verwarmingsefficiëntie en voordelen
Hybride verwarming werkt uiterst efficiënt en zuinig. De verwarming op brandstof wordt alleen gebruikt als het zonnesysteem of de warmtepomp niet voldoende warmte levert. Met een goed gepland hybride verwarmingssysteem kunt u tot 40 procent op uw verwarmingskosten besparen.
Een andere reden voor hybride verwarming is de grotere onafhankelijkheid van fossiele brandstoffen: het is waar dat in onze klimaatzone niet helemaal kan worden afgezien van verwarming op brandstof. U kunt echter een deel van uw verwarmingsbehoefte dekken met hernieuwbare energiebronnen en wordt minder beïnvloed door prijsschommelingen op de energiemarkt. Uiteindelijk bespaart een hybride verwarmingssysteem CO 2 -uitstoot. Om deze reden beloont de staat de verandering.
Rendement van een warmtepomp
Producenten van warmtepompen geven het rendement van de systemen aan in jaarlijkse prestatiefactoren (JAZ). Simpel gezegd, de jaarlijkse prestatiefactor drukt de relatie uit tussen de energie die wordt gebruikt om de compressor te laten werken (elektriciteit) en de geleverde nuttige warmte. Een jaarlijkse prestatiecoëfficiënt van 4 betekent dat 100 kilowattuur elektriciteit 400 kilowattuur warmte produceert.
De jaarlijkse prestatiefactor is dus een maat voor het rendement van de warmtepomp. Water-water-warmtepompen met een gemiddelde jaarlijkse prestatiecoëfficiënt van 5 presteren hier het beste. Pekel-naar-water-warmtepompen met geothermische sondes liggen in de buurt van 4 tot 4,5. Lucht-water-warmtepompen daarentegen hebben doorgaans een jaarlijkse prestatiecoëfficiënt van 3,5.
Efficiëntie van houtverwarming
Moderne houtverwarmingssystemen vormen een ecologische optie als aanvulling op het thermische zonnesysteem of de warmtepomp. Naast klassieke houtkachels zijn er houtvergassers, pellet- of houtsnippers verwarmingssystemen verkrijgbaar.
Deze pelletkachel in klassiek design is slechts 80 cm hoog en heeft al een rookafvoer.
Efficiëntie van zonne-energie
Gemiddeld levert een zonnesysteem tussen de 30 en 35 procent van de benodigde verwarmingsenergie. Het werkt het meest efficiënt in de lente en herfst, wanneer er nog veel zonuren zijn.
Parameters zoals de dakhelling en -oriëntatie en de geografische ligging beïnvloeden de prestatie van de zonneverwarming. Ook de techniek van het systeem is doorslaggevend. Als u de thermische zonne-installatie gebruikt voor verwarmingsdoeleinden, is het daarom de moeite waard om te investeren in de duurdere, maar efficiëntere vacuümbuiscollectoren.
Efficiëntie van olie- en gasverwarming
Dankzij de condensatietechniek zijn moderne olie- en gasverwarmingssystemen bijzonder energiezuinig en behalen ze rendementen van 90 procent en meer. In tegenstelling tot conventionele ketels gebruiken condensatieketels de warmte van de condenserende rookgassen die anders via de schoorsteen ontsnappen. Met name aardgas wordt in combinatie met een condensatieketel beschouwd als een brandstof met een lage CO 2 -uitstoot.
Olieverwarmingssystemen met condensatietechniek kunnen nog tot eind 2025 worden geïnstalleerd. Alle overheidssubsidies liepen echter op 31 december 2019 af. Moderne systemen kunnen nog steeds de moeite waard zijn als onderdeel van een hybride verwarmingssysteem.
Hybride verwarmingskosten
De aanschafprijs en de installatiekosten voor een hybride kachel zijn afhankelijk van de gekozen variant en uw verwarmingswensen. De volgende tabel geeft een overzicht van de gemiddelde aanschaf-, ontwikkel- en onderhoudskosten voor een systeem in een eengezinswoning. Naast deze kosten moet u ook rekening houden met de kosten voor brandstof (olie, gas of hout) of het gebruik van stadsverwarming.
|
Type verwarming |
acquisitie kosten |
Ontwikkelingskosten |
Gemiddelde |
|---|---|---|---|
|
Thermisch systeem op zonne-energie |
ongeveer 6.000 euro |
1.500 tot 3.000 euro |
150 tot 250 euro |
|
Lucht-lucht |
5.000 tot 10.000 euro |
2.000 tot 6.000 euro |
50 tot 100 euro |
|
Air-to-water |
4.000 tot 10.000 euro |
500 tot 2.000 euro |
50 tot 100 euro |
|
Water-water- |
6.000 tot 12.000 euro |
Vanaf 4.000 euro |
50 tot 100 euro |
|
Pekelwater- |
8.000 tot 12.000 euro |
Vanaf 7.000 euro |
50 tot 100 euro |
|
Brine-naar-water- |
8.000 tot 12.000 euro |
Vanaf 3.500 euro |
50 tot 100 euro |
|
Olie condenserende verwarming |
6.000 tot 9.000 euro |
1.000 tot 2.500 euro |
150 tot 250 euro |
|
Condenserende verwarming op gas |
3.000 tot 6.000 euro |
1.000 tot 2.500 euro |
100 tot 250 euro |
|
Pellet verwarming |
10.000 tot 15.000 euro |
1.000 tot 2.500 euro |
150 tot 250 euro |
|
Thermische krachtcentrale van het bloktype |
Vanaf 15.000 euro |
Vanaf 5.000 euro |
350 tot 500 euro |
Wettelijke voorschriften en subsidies
Sinds 1 januari 2020 promoot het Federale Bureau voor Economie en Exportcontrole (BAFA) zonnethermische systemen in zowel nieuwe als bestaande gebouwen met tot 30 procent van de aanschafkosten als onderdeel van het klimaatpakket voor 2020. Voorwaarden zijn een berekend rendement van minimaal 525 kilowattuur per vierkante meter per jaar, voldoende collectoroppervlak en een bufferopslagtank met voldoende capaciteit.
Installeer je een hybride verwarmingssysteem met een warmtepomp plus gascombinatie, dan ontvang je bovendien een subsidie van maximaal 30 procent van de aanschafprijs inclusief installatie- en inbedrijfstellingskosten. Als je een oliekachel inruilt voor een hybride kachel, loopt de BAFA-bonus op tot wel 40 procent van de gemaakte kosten.