Das Kraftwerk für die eigenen vier Wände! Mit einer Brennstoffzellenheizung kann der Traum in Erfüllung gehen. Ein weiterer Schritt Richtung energieautarkes Wohnen. Heizen und nebenbei Strom produzieren ist der Traum jedes Häuselbauers.
Mit der Brennstoffzellenheizung kann durch Kraft-Wärme-Koppelung neben Wärme Strom erzeugt werden. So können die Energiekosten gesenkt werden!
Das Wichtigste in Kürze
- Wie funktioniert eine Brennstoffzellenheizung? Welche Voraussetzungen werden benötigt?
- Strom und Wärme gleichzeitig gewinnen! Die Brennstoffzellenheizung ist eine neue und ausgereifte Alternative für Einfamilien-, Mehrfamilienhäuser und Gewerbebetriebe. Nebenbei eine sinnvolle Investition für die Zukunft um CO2-Emissionen zu senken.
- Rentabilität, Voraussetzungen und Kosten sind entscheidend für die Wahl des Heizungssystems.
Heizen und Stromerzeugen mit einer Brennstoffzellenheizung: Was du wissen solltest
Am Anfang steht meist die Frage, auf welches Heizsystem sollte in einem Neubau gesetzt werden. In naher Zukunft werden viele Deutsche entscheiden müssen, auf welche effiziente Heizung soll umgerüstet werden.
Schon alleine aufgrund der Tatsache, dass ab 2026 neue Regelungen über den Einbau und den Betrieb einer Ölheizung gelten (2). Die Reduktion der CO2-Emissionen ist eine wichtige Aufgabe unserer Gesellschaft. Dabei nehmen erneuerbare Energieressourcen einen besonderen Stellenwert ein.
Brennstoffzellenheizungen sind mittlerweile ausgereift und mehr als eine zukunftsweisende Alternative. Die Brennstoffzelle steht für eine Trendwende im Heizungssektor.
Wie funktioniert eine Brennstoffzellenheizung?
Der Wirkungsgrad liegt weit über dem von herkömmlichen Heizungssystemen. Während bei einer Brennstoffzelle der Wirkungsgrad bei 90 % liegt, gehen bei anderen Heizanlagen über 60 % der Energie ungenützt verloren.
Die Besonderheit der Brennstoffzellenheizung ist der elektrochemische Prozess. Bei diesem Vorgang wird Wärme, Strom und Wasser erzeugt. Das Ausgangsprodukt ist Wasserstoff.
Der Wasserstoff gelangt in die Brennstoffzelle, die aus zwei Elektroden (Anode und Kathode) besteht. Eine Membran trennt die beiden Elektroden voneinander. Die negativ geladene Anode fungiert als Katalysator und spaltet den Wasserstoff in Elektronen und Protonen.
Da die Membran nur die Protonen durchlässt, müssen die Elektronen über einen elektrischen Leiter zur negativ geladenen Kathode wandern. Dabei wird elektrischer Strom erzeugt.
Die Protonen wechseln durch die Membran auf die Seite der Kathode. Dort kommt Sauerstoff dazu und die Protonen verbinden sich wieder mit den Elektronen und dem Sauerstoff. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme, die für die Warmwasserbereitung und das Heizen des Wohnhauses verwendet wird.
Welche Voraussetzungen sind notwendig für den Betrieb einer Brennstoffzellenheizung?
- Gasanschluss
- Erdgas
- Flüssiggas
- Zentrale Heizungsanlage für Wärmeabnahme
- Wärmespeicher für überschüssige Wärme
- Zusatzheizung
- Eventuell Photovoltaikanlage
Das gut ausgebaute Gasnetz in Deutschland ist die Grundvoraussetzung warum auf Brennstoffzellenheizungen gesetzt werden soll. Fast jedes zweite Ein- und Zweifamilienhaus hat die Möglichkeit an die öffentliche Gasversorgung angeschlossen zu werden. Bei den Mehrfamilienhäusern trifft das bei jedem dritten Gebäude zu.
Erdgas wird für die Gewinnung des Wasserstoffes für die Brennstoffzelle benötigt. Das Wasserstoffgewinnungsmodul ist bereits in jeder Anlage integriert (6).
Ist kein Erdgasanschluss möglich, kann auch auf Flüssiggas gesetzt werden. Dadurch fallen aber zusätzliche Kosten in Form von Leitungen und Gastank an. Erdgas wird nach tatsächlichen Verbrauch laufend abgerechnet. Das Flüssiggas muss in gewisser Menge vorbestellt und vorfinanziert werden.
Da Strom und Wärme im gleichen Verhältnis erzeugt werden, ist eine dementsprechende Wärmeabnahme Grundvoraussetzung. Dies wird über eine bestehende Heizungsanlage in Form von Heizkörpern oder Flächenkollektoren sichergestellt.
In Zeiten, in denen es zu einem hohen Wärmebedarf kommt, sind in den meisten Brennstoffzellenheizungen sogenannte Zusatzheizsysteme integriert, um Spitzenzeiten bestmöglich abzudecken.
Eine für die Zukunft sehr bedeutende Kombination ist eine Brennstoffzelle mit einer Photovoltaikanlage. Mit dem Strom aus der Photovoltaikanlage kann durch die Elektrolyse aus Wasser Wasserstoff gewonnen werden, der der Brennstoffzelle zugeführt werden kann. Dies würde eine fast autarke Versorgung sicherstellen. Vorausgesetzt, die Photovoltaikanlage produziert Strom. Das ist nicht immer möglich.
Warum ist eine Brennstoffzellenheizung eine sinnvolle Investition für die Zukunft?
| Faktoren | Beschreibung |
|---|---|
| Wirkungsgrad der Energienutzung | 90 % gegenüber 40 % bei herkömmlichen Heizsystemen |
| Kraft-Wärme-Koppelung | neben Wärme wird auch Strom erzeugt |
| kompakte Anlagentechnik | sehr platzsparend durch den kompakten Aufbau der Anlage, keine besonderen Auflagen an den Heizraum aufgrund der Kaltverbrennungstechnik |
| hohe Förderung | derzeit großes Angebot an Förderungen, bis zu 40 % des Anschaffungswertes |
| klimaschonende Wirkung | trägt wesentlich zur Senkung der CO2-Emissionen bei, bis zu 50 % an CO2 gegenüber anderen Heizsystemen kann eingespart werden |
| wenig Arbeitsaufwand | verursacht keinen Schmutz, keine zusätzliche Arbeit für Heizmaterialbereitung |
| einfache Handhabung | wichtigster Rohstoff für den Betrieb aufgrund des Anschlusses an das öffentliche Gasnetz ständig vorhanden |
Die Brennstoffzellentechnik wird zukünftig auch andere Bereich wie die Mobilität hinsichtlich der CO2-Werte nachhaltig beeinflussen.
Lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus?
Das ist nur dann der Fall, wenn eine Brennstoffzelle für Einsparungspotential sorgt. Dies kann über den Verbrauch des selbst produzierten Stroms erfolgen. Auf diese Weise kann der Strombedarf aus dem öffentlichen Netz um bis zu 50 % reduziert werden. Für jede Kilowatt-Stunde Strom, die aus dem öffentlichen Netz bezogen wird, fallen derzeit ca. 29 Cent an.
Eine weitere Möglichkeit besteht über das Einspeisen des überschüssigen Stroms in das öffentliche Netz. Trotzdem sollte der Strom in erster Linie direkt vor Ort verbraucht werden. Der Einspeistarif in das öffentliche Netz liegt bei unter 10 Cent pro Kilowatt-Stunde.
Trotz aller Überlegungen ist eine hohe Anlagenlaufzeit, über das Jahr verteilt, das Wichtigste. Das setzt aber eine dementsprechende Wärmeabnahme voraus. Es kann nur Strom erzeugt werden, wenn auch Wärme benötigt wird. Eine genaue Wärmebedarfsberechnung eines Installateurs bringen exakte Anhaltspunkte.
Brennstoffzellenheizungen amortisieren sich über die Senkung der Stromkosten, den niedrigen Betriebskosten und den derzeit guten Fördermöglichkeiten.
Wie viel Strom kann mit einer Brennstoffzellenheizung erzeugt werden?
Weil nicht immer der gesamte Strom im Haushalt verbraucht werden kann, können zusätzliche Erträge aus dem Einspeisen ins öffentliche Netz lukriert werden. Schlussendlich kann davon ausgegangen werden, dass nur mehr 50 % aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden muss.
Was kostet eine Brennstoffzellenheizung?
| Beschreibung | Kosten |
|---|---|
| Brennstoffzellenheizungsanlage | € 20.000 – € 25.000 |
| Anlage inklusive Installation | € 30.000 |
| Anschluss an das öffentliche Gasnetz | € 1.500 – € 3.000 |
| Gashauptabsperreinrichtung und Leitungen im Haus | € 1.000 – € 1500 |
| Flüssiggastank im Garten bei fehlendem Gasanschluss an das öffentliche Netz | € 1.500 – 3.000 |
| zusätzliche Photovoltaikanlage | keine Angabe |
Eine genaue Kostenaufstellung kann spätere Überraschungen ausschließen.
Eignet sich eine Brennstoffzellenheizung für Gewerbebetriebe und Mehrfamilienhäuser?
Neben den voll optimierten Anlagen für Einfamilienhäusern sind auch Brennstoffzellenheizungsanlagen für das Gewerbe im Handel erhältlich.
Das beste Beispiel für einen optimalen Einsatzbereich ist die Hotellerie. Die Beherbergungsbranche ist durch einen hohen Warmwasser- und Stromverbrauch bekannt. In diesem Fall wäre eine Brennstoffzellenheizung prädestiniert, da gerade überschüssige Wärme über große Poolanlagen und Wellnesseinrichtungen ideal genützt werden könnten.
Fazit
Die Wahl der richtigen Heizung muss gut überlegt sein. Dabei sind zukünftige Anforderungen unbedingt zu berücksichtigen. Die Brennstoffzellenheizung erfüllt diese Voraussetzungen. Neben Effizienz im Betrieb, stellt auch das Potenzial des Stromsparens über die eigne Stromproduktion, alle anderen Heizungssysteme in den Schatten.
Die Klimawende kann in Deutschland nur über zukunftsfähige Technologien geschafft werden. Dazu zählt die Brennstoffzelle. Die Vorteile dieses Heizsystems liegen auf der Hand. Energieautarkes Wohnen wird als absoluter Trend für die Zukunft gesehen.
Bildquelle: Erstudiostok / 123rf
Einzelnachweise (6)
1.
Aus Erdgas entsteht Wasserstoffe daraus wird Strom, Wärme und Wasser gewonnen.
Quelle
2.
Neue Regelung für den Einbau und Betrieb von Ölheizungen in Deutschland
Quelle
3.
Welche Voraussetzungen werden benötigt um eine Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus wirtschaftlich zu betreiben.
Quelle
4.
Die Brennstoffzellenheizung hat große Potenzial um zukünftig CO2 einzusparen.
Quelle
5.
Mittlerweile lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung auch für Einfamilienhäuser.
Quelle
6.
Eine Brennstoffzelle kann mit Wasserstoff Häuser heizen.
Quelle
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