Hibridno ogrevanje združuje obnovljive vire energije s fosilnimi gorivi. Zaradi njihovega pozitivnega ekološkega ravnovesja država podpira tako solarne sisteme kot toplotne črpalke. Katere druge prednosti ima hibridno ogrevanje?
Hibridno ogrevanje: najpomembnejše stvari na prvi pogled
- Hibridni ogrevalni sistem združuje ogrevalni sistem iz obnovljivih virov z ogrevalnim sistemom na gorivo. Toplotna črpalka ali solarni toplotni sistem po potrebi delujeta skupaj z drugim, podpornim ogrevalnim sistemom, tako da je na voljo dovolj toplote tudi pozimi.
- Kot podporno ogrevanje so na voljo ogrevanje na plin, olje ali les, kombinirana toplotna in elektrarna ali daljinsko ogrevanje.
- Tako toplota iz sončnega toplotnega sistema / toplotne črpalke kot tudi toplota iz ogrevalnega sistema na gorivo uporabljata izmenjevalnik toplote za ogrevanje ogrevalne vode v vmesnem rezervoarju. To pomeni, da se energija ne izgubi, če ni potrebna takoj.
- Za sončni toplotni sistem potrebujete dovolj veliko in v idealnem primeru obrnjeno strešno površino. Za donosnost toplotne črpalke pa je ključnega pomena nizka temperatura dovoda ogrevanja.
- Financiranje: V okviru podnebnega svežnja 2020 država subvencionira nakup hibridnih ogrevalnih sistemov.
Kaj je hibridni grelec?
Hibridno ogrevanje združuje običajno ogrevalno tehnologijo na gorivo s fotovoltaiko ali toplotno črpalko. Delni sistem hibridnega ogrevanja na gorivo zagotavlja zadostno moč, zlasti v poznih zimskih mesecih. Uporabljajo se sistemi za ogrevanje na olje, ogrevanje na plin, kaminske peči ali ogrevalni sistemi na pelete.
Hibridno ogrevanje se torej lahko vrne na več ogrevalnih sistemov in izkorišča prednosti obeh sistemov. Najbolj trajnosten sistem, to je sistem na sončni pogon ali toplotna črpalka, ima vedno prednost. Če sistem regenerativnega ogrevanja ne deluje več optimalno, prevzame ogrevanje na gorivo. Odvisno od zasnove sistemi vzporedno dovajajo toploto v medpomnilnik ali delujejo ločeno drug od drugega.
Rezervoarje je mogoče priključiti na solarne sisteme, toplotne črpalke in ogrevalne sisteme na gorivo.
Poleg tukaj predstavljenih možnosti so možne tudi druge kombinacije, vključno z do tremi vrstami ogrevanja. Tako lahko na primer upravljate s toplotno črpalko z električno energijo iz fotovoltaičnega sistema, za podporo pa imate pripravljen tudi plinski grelnik.
Tako imenovani sistemi za ogrevanje, ki pretvorijo odvečno elektriko iz fotovoltaičnega sistema v toploto, v Nemčiji še niso zelo razširjeni. Zaradi trenutne podnebne razprave bodo morda v prihodnosti imeli večjo vlogo.
Primeri hibridnega ogrevanja
Naslednja tabela prikazuje možnosti, ki so na voljo za hibridno ogrevanje. V naslednjih razdelkih boste našli opis posameznih tehnologij.
|
Regenerativni ogrevalni sistem |
Podporni ogrevalni sistem |
|---|---|
|
Sončna toplota |
Plinsko ogrevanje |
|
Toplotna črpalka |
Ogrevanje na olje |
|
Ognjišče |
|
|
Ogrevanje na pelete |
|
|
Blokovna termoelektrarna |
|
|
Daljinsko ogrevanje |
Regenerativni ogrevalni sistem: sončna toplota
S sončno toplotno energijo sončno energijo uporabljate za ogrevanje vode. Sončni toplotni sistem vsebuje naslednje komponente:
- Sončni kolektorji
Sončni kolektorji so sestavljeni iz ravnih ali cevnih kolektorjev z absorpcijsko plastjo, ki še posebej učinkovito absorbira sončno energijo. Ploščati kolektorji so kvadratne plošče z zaščitno stekleno plastjo. V cevnih kolektorjih pa obstaja vakuum med absorberjem in steklom. V obeh primerih so pod absorpcijsko plastjo cevi. Vsebujejo mešanico vode in antifriza. Sončna toplota segreje to tekočino do 95 stopinj Celzija. - Toplotni izmenjevalniki
prenašajo toploto iz sončne tekočine v ogrevalno vodo ali v delovno vodo. Odvisno od sistema so bodisi spiralne cevi, integrirane v zalogovnik (notranji izmenjevalniki toplote) bodisi ploščasti izmenjevalniki toplote, ki se nahajajo zunaj (zunanji izmenjevalniki toplote). - Skladiščenje Skladiščno
skladišče je sestavni del vsakega solarnega sistema: srednja voda nekaj dni shranjuje toploto in jo po potrebi da na voljo. V enodružinski hiši zalogovnik običajno vsebuje od 400 do 1.000 litrov vode. - Obtočna črpalka Cirkulacijska črpalka z
električnim pogonom premika sončno tekočino vzdolž kroga. Če je hranilnik poln ali če ni na voljo toplote, to ne bo delovalo.
Tako deluje sončna toplota.
Regenerativni ogrevalni sistem: toplotne črpalke
Toplotna črpalka je termodinamični stroj. Uporablja lastnost nekaterih plinov, da izhlapijo tudi pri nizkih temperaturah. Tako imenovano hladilno sredstvo absorbira toploto iz okolja (rezervoarja) in jo sprosti na višji ravni znotraj hiše. Postopek je sestavljen iz štirih korakov:
- Kompresor stisne hladilno sredstvo pod visokim tlakom. Hladilno sredstvo se segreje, vendar ostane plinasto.
- Hladilno sredstvo toploto prenese v izmenjevalnik toplote in se utekočini. Izmenjevalnik toplote nato segreva medij. Glede na zasnovo toplotne črpalke je to zrak ali voda.
- S pomočjo ekspanzijskega ventila se hladilno sredstvo vrne na prvotni tlak in ponovno izhlapi.
- Hlapno, hladno hladilno sredstvo absorbira toploto iz okolja z drugim izmenjevalnikom toplote.
Ali si vedel? Hladilniki uporabljajo isti princip kot toplotne črpalke. Hladilno sredstvo izhlapi in odstrani toploto iz notranjosti hladilnika. Drugi toplotni izmenjevalnik odda toploto v zunanji zrak.
Manjša je temperaturna razlika med rezervoarjem in notranjostjo, bolj učinkovito deluje toplotna črpalka.
Glede na vir toplote in medij so toplotne črpalke razdeljene v naslednje kategorije:
- Toplotna črpalka zrak-voda
Ta sistem uporablja toploto okolice za ogrevanje sanitarne vode v ogrevalnem sistemu. Zato ga je mogoče priključiti na obstoječi ogrevalni sistem in je cenejši od ostalih različic. Vendar pa izkoristek pri nizkih zunanjih temperaturah znatno pade. - Toplotne črpalke slanica-voda
Geotermalna toplotna črpalka je najučinkovitejša, ker uporablja geotermalno energijo, ki je vedno na voljo. Za to so potrebne 100 metrov globoke geotermalne sonde ali geotermalni kolektorji. Visoko stopnjo učinkovitosti kompenzira kompleksno načrtovanje, potrebna dovoljenja za sonde in visoki stroški. - Toplotna črpalka voda-voda
Tu toplotna črpalka odvzema toploto iz vodnega zbiralnika. Ločena vodna črpalka poganja vodo iz globin do 20 metrov na površje. - Toplotna črpalka zrak-zrak
Tak ogrevalni sistem zahteva prezračevalni sistem. Toplotna črpalka s ploščatim toplotnim izmenjevalnikom prenaša dovodni zrak (dovodni zrak) na toploto iz zraka, ki odteka (izpušni zrak). Toplotna črpalka zrak-zrak torej ni termodinamični stroj v strogem smislu, saj deluje brez hladilnega sredstva. Primeren je predvsem za pasivne hiše.
Za hlajenje poleti lahko uporabimo tudi reverzibilno toplotno črpalko s pretvorniško tehnologijo.
Zgodovina in distribucija v Nemčiji
Sončni kolektorji niso nov izum. Tudi stari Grki so poskušali usmeriti sončne žarke in jih uporabljati za ogrevanje predmetov. V 18. stoletju je naravoslovec Horace-Benedict de Saussure zgradil prvi sončni kolektor. Z industrijsko revolucijo in prihodom fosilnih goriv je bila uporaba sončne energije sprva nezanimiva. Šele po naftni krizi v sedemdesetih letih so se raziskovalci začeli spopadati s konceptom sončne toplotne energije.
V nasprotju s tem je bil izum toplotne črpalke šele pred približno 100 leti. V dvajsetih letih so v ZDA na trg prišli prvi hladilni sistemi, ki so pozimi služili tudi kot toplotne črpalke. Švica je bila pionirka v Evropi. Že konec tridesetih let so tam toplotne črpalke ali hibridni sistemi ogrevali javne prostore.
Ker je varčevanje z ogljikovim dioksidom postalo v središču politike, so se tudi v tej državi zaradi državnih subvencij razširili hibridni ogrevalni sistemi. Leta 2000 je imel manj kot en odstotek novih stavb v Nemčiji toplotno črpalko. Leta 2018 je bilo že 41 odstotkov. Nemčija skupaj s Švedsko, Dansko in Avstrijo vodi statistične podatke o moči nameščenih toplotnih črpalk.
Zahteve za vgradnjo hibridnega ogrevanja
Glede na tehnologijo in konfiguracijo vašega hibridnega ogrevanja upoštevajte potrebne zahteve.
Zahteve za toplotno črpalko
Za kombinacijo hibridnega ogrevanja s toplotno črpalko voda-voda potrebujete kakovostno podtalnico na globini največ 20 metrov. Če je voda prekomerno onesnažena s trdnimi snovmi ali železom, bo trpela življenjska doba vaše toplotne črpalke. Če je vodni zbiralnik preglobok, je vrtanje predrago. Poleg tega morate pred vrtanjem predložiti dovoljenje Spodnje vodne uprave.
Obstajajo podobne zahteve za toplotno črpalko za slanico in vodo. Za različico z geotermalnimi sondami potrebujete dovoljenje lokalnega rudarskega in spodnjega vodnega organa, če bi med vrtanjem lahko naleteli na podtalnico. Dovoljenje ni dovoljeno na območjih varstva s pitno vodo. Če se odločite za geotermalne zbiralnike, je namestitev manj birokratska, vendar potrebujete veliko prostora. Praviloma morate bivalni prostor pomnožiti z dvema.
Toplotna črpalka zrak-zrak je vrsta klimatskega sistema, ki zagotavlja svežino poleti in toploto pozimi. Vendar načelo deluje le v neprepustnih stavbah, kot so nizkoenergijske hiše. V starih stavbah so toplotne izgube skozi ovoj stavbe previsoke, zato se delovanje ne splača.
Ne glede na tehnologijo je toplotna črpalka varčna le, če je temperatura dovoda ogrevalnega sistema pod 45 stopinj Celzija. Večja kot je temperaturna razlika med zunanjim zrakom ali rezervoarjem in ogrevalno vodo, slabši je njen izkoristek. Talno ogrevanje in drugi sistemi površinskega ogrevanja so idealni za delovanje toplotne črpalke.
Zahteve za sončno toplotno energijo
Za hibridno ogrevanje s solarnim sistemom potrebujete predvsem primerno površino na strehi, obrnjeno proti jugu, jugovzhodu ali jugozahodu. Če za ogrevanje uporabljate sončno toploto, za enodružinsko hišo s štirimi osebami izračunajte približno 16 kvadratnih metrov. Natančen potreben prostor pa je odvisen tudi od drugih dejavnikov, kot so toplotne izgube v hiši in ogrevalni sistem. Mini fotonapetostni sistemi so primerni tudi za manjše strehe ali za postavitev na balkonih in terasah.
Ustvarjanje električne energije s pomočjo sončne moči prek sončnega sistema - zase in za druge - je 100-odstotno ekološko.
Podporni ogrevalni sistem
Izbira optimalnega ogrevalnega sistema na gorivo v kombinaciji s toplotno črpalko ali solarnim toplotnim sistemom za hibridno ogrevanje je odvisna tudi od več meril. Na primer, za ogrevalni sistem na pelete potrebujete prostor za shranjevanje peletov. Kondenzacijsko ogrevanje s plinom prihrani prostor, a tako kot pri daljinskem ogrevanju mora biti tudi možnost priključitve na lokalno omrežje. Za ogrevanje olja je potreben rezervoar.
Nasvet: Na hitro primerjajte učinkovitost, zahteve in stroške hibridnega ogrevanja z drugimi vrstami ogrevanja.
Hibridna učinkovitost ogrevanja in prednosti
Hibridno ogrevanje deluje izjemno učinkovito in varčno. Ogrevanje na gorivo se uporablja le, če solarni sistem ali toplotna črpalka ne zagotavljata dovolj toplote. Z dobro načrtovanim hibridnim ogrevalnim sistemom lahko prihranite do 40 odstotkov stroškov ogrevanja.
Drugi razlog za hibridno ogrevanje je večja neodvisnost od fosilnih goriv, res pa je, da v našem podnebnem pasu ni mogoče popolnoma odpovedati ogrevanju na gorivo. Vendar lahko del svojih potreb po ogrevanju pokrijete z obnovljivimi viri energije in nižje vplivajo nihanja cen na energetskem trgu. Hibridni ogrevalni sistem na koncu prihrani emisije CO 2 . Zaradi tega država nagradi spremembo.
Učinkovitost toplotne črpalke
Proizvajalci toplotnih črpalk učinkovitost izkazujejo v letnih faktorjih učinkovitosti (JAZ). Preprosto povedano, letni faktor učinkovitosti izraža razmerje med energijo, uporabljeno za delovanje kompresorja (elektrika), in uporabljeno toploto. Letni faktor učinkovitosti 4 pomeni, da 100 kilovatnih ur električne energije proizvede 400 kilovatnih ur toplote.
Letni faktor učinkovitosti je torej merilo učinkovitosti toplotne črpalke. Tu se najbolje obnesejo toplotne črpalke voda-voda s povprečnim letnim koeficientom zmogljivosti 5. Toplotne črpalke slanica-voda z geotermalnimi sondami so blizu 4 do 4,5. Po drugi strani imajo toplotne črpalke zrak-voda običajno letni koeficient učinkovitosti 3,5.
Učinkovitost ogrevanja na les
Sodobni ogrevalni sistemi na les predstavljajo ekološko možnost za dopolnitev solarnega sistema ali toplotne črpalke. Poleg klasičnih peči na drva so na voljo tudi uplinjevalniki na drva, ogrevalni sistemi na pelete ali sekance.
Ta peč na pelete v klasični izvedbi je visoka le 80 cm in že ima odvod dima.
Učinkovitost sončnega ogrevanja
Sončni toplotni sistem v povprečju zagotavlja med 30 in 35 odstotki potrebne ogrevalne energije. Najučinkoviteje deluje spomladi in jeseni, ko je še veliko sončnih ur.
Parametri, kot so naklon strehe in usmerjenost ter geografska lega, vplivajo na učinkovitost sončnega ogrevanja. Odločilna je tudi tehnologija sistema. Če sončni sistem uporabljate za ogrevanje, je zato vredno vlagati v dražje, a učinkovitejše kolektorje vakuumskih cevi.
Učinkovitost ogrevanja na olje in plin
Zahvaljujoč kondenzacijski tehnologiji so sodobni ogrevalni sistemi na olje in plin še posebej energetsko učinkoviti in dosegajo učinkovitost 90 in več. Za razliko od običajnih kotlov kondenzacijski kotli uporabljajo toploto kondenzacijskih dimnih plinov, ki sicer uhajajo skozi dimnik. V kombinaciji s kondenzacijskim kotlom se zlasti zemeljski plin šteje za gorivo z nizkimi emisijami CO 2 .
Oljne ogrevalne sisteme s kondenzacijsko tehnologijo je mogoče še vedno vgraditi do konca leta 2025. Vse državne subvencije pa so se končale 31. decembra 2019. Sodobni sistemi se še vedno splačajo kot del hibridnega ogrevalnega sistema.
Hibridni stroški ogrevanja
Nakupna cena in stroški namestitve hibridnega grelnika so odvisni od izbrane različice in vaših ogrevalnih zahtev. Naslednja tabela ponuja pregled povprečnih stroškov nakupa, razvoja in vzdrževanja sistema v enodružinskem domu. Poleg teh stroškov morate upoštevati tudi stroške za gorivo (olje, plin ali les) ali uporabo daljinskega ogrevanja.
|
Vrsta ogrevanja |
stroški pridobitve |
Stroški razvoja |
Povprečni |
|---|---|---|---|
|
Sončni toplotni sistem |
okoli 6000 evrov |
1.500 do 3.000 evrov |
150 do 250 evrov |
|
|
5000 do 10.000 evrov |
2000 do 6000 evrov |
50 do 100 evrov |
|
|
4.000 do 10.000 evrov |
500 do 2.000 evrov |
50 do 100 evrov |
|
|
6.000 do 12.000 evrov |
Od 4.000 evrov |
50 do 100 evrov |
|
Toplotna |
8.000 do 12.000 evrov |
Od 7000 evrov |
50 do 100 evrov |
|
Toplotna |
8.000 do 12.000 evrov |
Od 3.500 evrov |
50 do 100 evrov |
|
Kondenzacijsko ogrevanje olja |
6.000 do 9.000 evrov |
1.000 do 2.500 evrov |
150 do 250 evrov |
|
Plinsko kondenzacijsko ogrevanje |
3000 do 6000 evrov |
1.000 do 2.500 evrov |
100 do 250 evrov |
|
Ogrevanje na pelete |
10.000 do 15.000 evrov |
1.000 do 2.500 evrov |
150 do 250 evrov |
|
Blokovna termoelektrarna |
Od 15.000 evrov |
Od 5.000 evrov |
350 do 500 evrov |
Pravni predpisi in subvencije
Od 1. januarja 2020 Zvezni urad za gospodarstvo in nadzor izvoza (BAFA) v okviru podnebnega paketa 2020 spodbuja sončne termalne sisteme tako v novih kot v obstoječih stavbah z do 30 odstotki stroškov nabave. Predpogoj so izračunani donos najmanj 525 kilovatnih ur na kvadratni meter na leto, zadostna zbiralna površina in rezervoar z dovolj prostornine.
Če namestite hibridni ogrevalni sistem s toplotno črpalko in kombinacijo plina, boste prejeli tudi subvencijo do 30 odstotkov kupnine, vključno s stroški namestitve in zagona. Če grelnik olja zamenjate za hibridni grelec, se BAFA bonus poveča na do 40 odstotkov nastalih stroškov.
