O aquecimento híbrido combina energias renováveis com combustíveis fósseis. Por causa de seu equilíbrio ecológico positivo, o estado oferece suporte a sistemas solares térmicos e bombas de calor. Que outras vantagens tem o aquecimento híbrido?
Aquecimento híbrido: as coisas mais importantes em resumo
- Um sistema de aquecimento híbrido combina um sistema de aquecimento de energias renováveis com um sistema de aquecimento movido a combustível. Uma bomba de calor ou um sistema solar térmico funcionam em conjunto com um segundo sistema de aquecimento de apoio, se necessário, para que haja calor suficiente mesmo no inverno.
- O aquecimento a gás, óleo ou lenha, uma unidade combinada de calor e energia ou aquecimento urbano são possíveis como aquecimento auxiliar.
- Tanto o calor do sistema solar térmico / bomba de calor quanto o do sistema de aquecimento a combustível usam um trocador de calor para aquecer a água de aquecimento em um tanque de armazenamento intermediário. Isso significa que a energia não é perdida se não for necessária imediatamente.
- Para um sistema solar térmico, você precisa de uma área de telhado suficientemente grande e virada para o sul. Para a lucratividade de uma bomba de calor, no entanto, uma baixa temperatura de fluxo de aquecimento é crucial.
- Financiamento: Como parte do pacote climático de 2020, o estado subsidia a compra de sistemas de aquecimento híbridos.
O que é um aquecedor híbrido?
O aquecimento híbrido combina a tecnologia convencional de aquecimento a combustível com sistemas fotovoltaicos ou uma bomba de calor. O sistema parcial operado por combustível do aquecimento híbrido garante que haja energia suficiente disponível, especialmente nos últimos meses de inverno. São usados sistemas de aquecimento a óleo, sistemas de aquecimento a gás, fogões de lareira ou sistemas de aquecimento a pellets.
O aquecimento híbrido pode, portanto, recorrer a vários sistemas de aquecimento e usa as vantagens de ambos os sistemas. O sistema mais sustentável, ou seja, o sistema movido a energia solar ou a bomba de calor, sempre tem prioridade. Se o sistema de aquecimento regenerativo não funcionar de maneira ideal, o aquecimento a combustível entra em ação. Dependendo do projeto, os sistemas fornecem calor para o armazenamento do buffer em paralelo ou funcionam apenas separadamente um do outro.
Os tanques de armazenamento tampão podem ser conectados a sistemas térmicos solares, bombas de calor e sistemas de aquecimento a combustível.
Além das opções apresentadas aqui, outras combinações também são possíveis, incluindo até três tipos de aquecimento. Por exemplo, você pode operar uma bomba de calor com a eletricidade do seu sistema fotovoltaico e também ter um aquecedor a gás pronto como suporte.
Os chamados sistemas power-to-heat, que convertem o excesso de eletricidade de um sistema fotovoltaico em calor, ainda não estão muito difundidos na Alemanha. Devido ao debate atual sobre o clima, eles possivelmente terão um papel maior no futuro.
Exemplos de aquecimento híbrido
A tabela a seguir mostra as opções disponíveis para aquecimento híbrido. Nas seções a seguir, você encontrará uma descrição das respectivas tecnologias.
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Sistema de aquecimento regenerativo |
Sistema de aquecimento de suporte |
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Solar térmico |
Aquecimento a gás |
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Bomba de calor |
Aquecimento de óleo |
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Lareira |
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Aquecimento de pellets |
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Estação de energia térmica tipo bloco |
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Aquecimento urbano |
Sistema de aquecimento regenerativo: solar térmico
Com a energia térmica solar, você usa a energia do sol para aquecer água. Um sistema térmico solar contém os seguintes componentes:
- Coletores
solares Os coletores solares consistem em coletores planos ou tubulares com uma camada absorvente que absorve a energia solar de forma particularmente eficiente. Os coletores planos são painéis quadrados com uma camada de vidro protetora. Já nos coletores tubulares, existe um vácuo entre o absorvedor e o vidro. Em ambos os casos, existem tubos sob a camada absorvente. Eles contêm uma mistura de água e um anticongelante. O calor do sol aquece este líquido até 95 graus Celsius. - Trocadores de calor
Transferem o calor do fluido solar para a água de aquecimento ou de serviço. Consoante o sistema, podem ser tubos em forma de espiral integrados no acumulador (permutadores de calor internos) ou permutadores de calor de placas localizados no exterior (permutadores de calor externos). - Armazenamento
O armazenamento tampão é parte integrante de todo sistema solar térmico, a água média armazena o calor fornecido por alguns dias e o disponibiliza quando necessário. Em uma casa unifamiliar, o tanque de armazenamento geralmente contém de 400 a 1.000 litros de água. - Bomba de circulação
A bomba de circulação operada por corrente move o fluido solar ao longo do circuito. Se o tanque de armazenamento estiver cheio ou se não houver calor disponível, não funcionará.
É assim que funciona a energia solar térmica.
Sistema de aquecimento regenerativo: bombas de calor
Uma bomba de calor é uma máquina termodinâmica. Ele usa a propriedade de alguns gases de evaporar mesmo em baixas temperaturas. O chamado refrigerante absorve o calor do ambiente (reservatório) e o libera em um nível superior dentro da casa. O processo consiste em quatro etapas:
- Um compressor comprime o refrigerante a uma alta pressão. O refrigerante aquece, mas permanece gasoso.
- O refrigerante transfere seu calor para um trocador de calor e se liquefaz. O trocador de calor, por sua vez, aquece um meio. Dependendo da concepção da bomba de calor, pode ser ar ou água.
- Uma válvula de expansão é usada para retornar o refrigerante à sua pressão original e evaporar novamente.
- O refrigerante vaporoso e frio absorve o calor do ambiente por meio de um segundo trocador de calor.
Você sabia? Os refrigeradores usam o mesmo princípio das bombas de calor. O refrigerante evapora e remove o calor de dentro da geladeira. O segundo trocador de calor libera o calor para o ar ambiente.
Quanto menor for a diferença de temperatura entre o reservatório e o interior, mais eficiente será o funcionamento da bomba de calor.
Dependendo da fonte e do meio de calor, as bombas de calor são divididas nas seguintes categorias:
- Bomba de calor ar / água
Este sistema utiliza o calor ambiente para aquecer a água doméstica no sistema de aquecimento. Portanto, ele pode ser conectado ao sistema de aquecimento existente e é mais barato do que as outras variantes. No entanto, a eficiência cai consideravelmente em baixas temperaturas externas. - Bomba de calor de água salgada
A bomba de calor geotérmica é a mais eficiente porque utiliza a energia geotérmica que está sempre disponível. Para isso, são necessárias sondas geotérmicas de 100 metros de profundidade ou coletores geotérmicos. O alto grau de eficiência é compensado por um planejamento complexo, licenças necessárias para as sondas e altos custos. - Bomba de calor água-água
Aqui, a bomba de calor retira o calor de um reservatório de água. Uma bomba de poço separada conduz a água de profundidades de até 20 metros até a superfície. - Bomba de calor ar-ar
Esse sistema de aquecimento requer um sistema de ventilação. A bomba de calor usa um trocador de calor de placas para transferir o ar que entra (ar de entrada) para o calor do ar que sai (ar de exaustão). A bomba de calor ar-ar não é, portanto, uma máquina termodinâmica em sentido estrito, pois funciona sem refrigerante. É particularmente adequado para casas passivas.
Uma bomba de calor reversível com tecnologia de inversor também pode ser usada para resfriamento no verão.
História e distribuição na Alemanha
Os coletores solares não são uma invenção nova. Até os antigos gregos tentavam concentrar os raios do sol e usá-los para aquecer objetos. No século 18, o cientista natural Horace-Benedict de Saussure construiu o primeiro coletor solar. Com a revolução industrial e o advento dos combustíveis fósseis, o uso da energia solar foi inicialmente desinteressante. Foi somente após a crise do petróleo na década de 1970 que os pesquisadores começaram a se debater com o conceito de energia solar térmica.
Em contraste, a invenção da bomba de calor foi apenas cerca de 100 anos atrás. Na década de 1920, os primeiros sistemas de resfriamento chegaram ao mercado nos EUA, que também funcionavam como bombas de calor no inverno. A Suíça foi pioneira na Europa. Já no final dos anos 1930, bombas de calor ou sistemas híbridos aqueciam os espaços públicos.
Como o foco da política tem sido a economia de dióxido de carbono, os sistemas de aquecimento híbridos também se espalharam no país graças aos subsídios do governo. Em 2000, menos de 1% dos novos edifícios na Alemanha tinham bomba de calor. Em 2018 já era de 41%. Juntamente com a Suécia, Dinamarca e Áustria, a Alemanha lidera as estatísticas sobre a produção das bombas de calor instaladas.
Requisitos para instalação de aquecimento híbrido
Dependendo da tecnologia e configuração de seu aquecimento híbrido, você deve considerar os requisitos necessários.
Requisitos para uma bomba de calor
Para combinar o aquecimento híbrido com uma bomba de calor água-água, você precisa de água subterrânea de boa qualidade a uma profundidade de no máximo 20 metros. Se a água estiver muito contaminada com sólidos ou ferro, a vida útil da bomba de calor será prejudicada. Se o reservatório de água for muito profundo, a perfuração será muito cara. Além disso, você deve apresentar uma licença da Autoridade de Águas Inferiores antes de perfurar.
Existem requisitos semelhantes para uma bomba de calor de água salgada. Para a variante com sondas geotérmicas, você precisa de uma licença da autoridade de mineração local e da autoridade de água inferior se puder encontrar água subterrânea durante a perfuração. A licença é excluída em áreas de proteção de água potável. Se você optar por coletores geotérmicos, a instalação fica menos burocrática, mas precisa de muito espaço. Como regra geral, você deve ocupar a área de estar por dois.
Uma bomba de calor ar-ar é um tipo de sistema de ar condicionado que proporciona frescor no verão e calor no inverno. No entanto, o princípio só funciona em edifícios herméticos, como casas de baixo consumo de energia. Em edifícios antigos, a perda de calor através da envolvente do edifício é muito elevada, pelo que a operação não vale a pena.
Independentemente da tecnologia, uma bomba de calor só é econômica se a temperatura de fluxo do sistema de aquecimento for inferior a 45 graus Celsius. Quanto maior a diferença de temperatura entre o ar externo ou o reservatório e a água do aquecimento, pior é sua eficiência. O aquecimento por piso radiante e outros sistemas de aquecimento de superfície são ideais para o funcionamento da bomba de calor.
Requisitos para energia solar térmica
Para aquecimento híbrido com sistema solar térmico, você precisa principalmente de uma área adequada no telhado nas direções sul, sudeste ou sudoeste. Se você usar o calor do sol para aquecimento, deve calcular cerca de 16 metros quadrados para uma casa unifamiliar com quatro pessoas. No entanto, o espaço exato necessário também depende de outros fatores, como perdas de calor na casa e no sistema de aquecimento. Os mini sistemas fotovoltaicos também são adequados para telhados menores ou para instalação em varandas e terraços.
Gerar eletricidade com a força do sol por meio de um sistema solar - para você e para os outros - é 100% ecológico.
Sistema de aquecimento de suporte
A escolha do sistema de aquecimento a combustível ideal em combinação com uma bomba de calor ou um sistema solar térmico para aquecimento híbrido também depende de vários critérios. Por exemplo, para um sistema de aquecimento de pellets, você precisa de um espaço para armazenar os pellets. O aquecimento por condensação a gás economiza mais espaço, mas, assim como o aquecimento urbano, deve ser possível conectar-se à rede local. É necessário um tanque para aquecimento de óleo.
Dica: compare rapidamente a eficiência, os requisitos e os custos do aquecimento híbrido com outros tipos de aquecimento.
Eficiência e benefícios do aquecimento híbrido
O aquecimento híbrido funciona de forma extremamente eficiente e econômica. O aquecimento a combustível só é utilizado quando o sistema solar térmico ou a bomba de calor não fornecem calor suficiente. Com um sistema de aquecimento híbrido bem planejado, você pode economizar até 40% dos custos de aquecimento.
Outra razão para o aquecimento híbrido é a maior independência dos combustíveis fósseis.É verdade que não é possível dispensar completamente o aquecimento a combustível na nossa zona climática. No entanto, você pode cobrir parte de suas necessidades de aquecimento com energias renováveis e é menos afetado pelas flutuações de preços no mercado de energia. Em última análise, um sistema de aquecimento híbrido economiza emissões de CO 2 . Por isso, o estado recompensa a mudança.
Eficiência de uma bomba de calor
Os fabricantes de bombas de calor indicam a eficiência dos sistemas em fatores de desempenho anual (JAZ). Simplificando, o fator de desempenho anual expressa a relação entre a energia utilizada para operar o compressor (eletricidade) e o calor útil fornecido. Um fator de desempenho anual de 4 significa que 100 quilowatts-hora de eletricidade produzem 400 quilowatts-hora de calor.
O fator de desempenho anual é, portanto, uma medida da eficiência da bomba de calor. As bombas de calor água-água com um coeficiente de desempenho médio anual de 5 apresentam melhor desempenho aqui. Bombas de calor de salmoura para água com sondas geotérmicas estão perto de 4 a 4,5. As bombas de calor ar-água, por outro lado, costumam ter um coeficiente de desempenho anual de 3,5.
Eficiência de aquecimento de lenha
Os modernos sistemas de aquecimento a lenha representam uma opção ecológica para complementar o sistema solar térmico ou a bomba de calor. Além dos fogões a lenha clássicos, também estão disponíveis gaseificadores de lenha, sistemas de aquecimento a pellets ou lascas de madeira.
Este recuperador de calor de design clássico tem apenas 80 cm de altura e já possui saída de fumos.
Eficiência de aquecimento solar
Em média, um sistema solar térmico fornece entre 30 e 35 por cento da energia de aquecimento necessária. Ele funciona com mais eficiência na primavera e no outono, quando ainda há muitas horas de sol.
Parâmetros como inclinação e orientação do telhado, bem como a localização geográfica, influenciam o desempenho do aquecimento solar. A tecnologia do sistema também é decisiva. Se você usa o sistema solar térmico para fins de aquecimento, vale a pena investir nos coletores de tubo a vácuo mais caros, porém mais eficientes.
Eficiência de aquecimento de óleo e gás
Graças à tecnologia de condensação, os sistemas modernos de aquecimento a óleo e gás economizam energia e atingem eficiências de 90% ou mais. Em contraste com as caldeiras convencionais, as caldeiras de condensação usam o calor dos gases de combustão de condensação, que de outra forma escapam pela chaminé. O gás natural, em particular, é considerado um combustível com baixas emissões de CO 2 em combinação com uma caldeira de condensação .
Os sistemas de aquecimento a óleo com tecnologia de condensação ainda podem ser instalados até o final de 2025. No entanto, todos os subsídios estaduais terminaram em 31 de dezembro de 2019. Os sistemas modernos ainda podem valer a pena como parte de um sistema de aquecimento híbrido.
Custos de aquecimento híbrido
O preço de compra e os custos de instalação de um aquecedor híbrido dependem da variante selecionada e dos seus requisitos de aquecimento. A tabela a seguir fornece uma visão geral dos custos médios de aquisição, desenvolvimento e manutenção de um sistema em uma residência unifamiliar. Além dessas despesas, você também deve levar em consideração as despesas com combustível (óleo, gás ou lenha) ou com o uso do aquecimento urbano.
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Tipo de aquecimento |
custo de aquisição |
Custos do desenvolvimento |
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|---|---|---|---|
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Sistema solar térmico |
cerca de 6.000 euros |
1.500 a 3.000 euros |
150 a 250 euros |
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5.000 a 10.000 euros |
2.000 a 6.000 euros |
50 a 100 euros |
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4.000 a 10.000 euros |
500 a 2.000 euros |
50 a 100 euros |
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6.000 a 12.000 euros |
A partir de 4.000 euros |
50 a 100 euros |
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8.000 a 12.000 euros |
A partir de 7.000 euros |
50 a 100 euros |
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|
8.000 a 12.000 euros |
A partir de 3.500 euros |
50 a 100 euros |
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Aquecimento de condensação de óleo |
6.000 a 9.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
150 a 250 euros |
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Aquecimento de condensação de gás |
3.000 a 6.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
100 a 250 euros |
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Aquecimento de pellets |
10.000 a 15.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
150 a 250 euros |
|
Estação de energia térmica tipo bloco |
A partir de 15.000 euros |
A partir de 5.000 euros |
350 a 500 euros |
Regulamentos legais e subsídios
Desde 1º de janeiro de 2020, o Escritório Federal de Economia e Controle de Exportações (BAFA) tem promovido sistemas solares térmicos em edifícios novos e existentes com até 30 por cento dos custos de aquisição como parte do pacote climático de 2020. Os pré-requisitos são um rendimento calculado de pelo menos 525 quilowatts-hora por metro quadrado por ano, uma área de coletor suficiente e um tanque de armazenamento tampão com capacidade suficiente.
Se você instalar um sistema de aquecimento híbrido com uma combinação de bomba de calor e gás, você também receberá um subsídio de até 30% do preço de compra, incluindo os custos de instalação e comissionamento. Se você trocar um aquecedor a óleo por um aquecedor híbrido, o bônus BAFA aumenta em até 40% dos custos incorridos.
