Brennstoffzellenheizung Nachteile
Zuletzt aktualisiert: 24. Februar 2021

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.

Die Wahl des richtigen Heizsystems muss gut überlegt sein

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?

Die Funktionsweise einer Brennstoffzellenheizung sieht vor Wärme und elektrischen Strom über einen chemischen Prozess zu produzieren. Dabei besticht die Brennstoffzelle durch eine hohe Effizienz (1).

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?

Um eine Brennstoffzellenheizung zu betreiben sind gewisse Voraussetzungen zu erfüllen (3). Diese werden nachfolgend erläutert.

  • Gasanschluss
  • Erdgas
  • Flüssiggas
  • Zentrale Heizungsanlage für Wärmeabnahme
  • Wärmespeicher für überschüssige Wärme
  • Zusatzheizung
  • Eventuell Photovoltaikanlage
“Wasserstoff ist die Kohle der Zukunft” (Jules Verne, 1874)

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.

Um eine effiziente Nutzung der anfallenden Wärme zu garantieren, sollte auf zusätzliche Wärmespeicher wie ein Warmwasserpuffer gesetzt werden. (Bildquelle: 123rf / lightfieldstudios)

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?

Aufgrund der Klimaziele ist eine Reduktion der CO2-Emissionen unumgänglich. Brennstoffzellenheizungen sparen gegenüber der herkömmlichen Erzeugung von Wärme und Strom, bis zu 50 % an CO2 ein (4). Weitere wesentliche Faktoren werden nachfolgend aufgestellt.

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?

Bei der Überlegung eines Einbaus einer Brennstoffzelle in ein Einfamilienhaus steht die Rentabilität an oberster Stelle (5). Die im Handel erhältlichen Modelle sind dafür optimiert worden und stellen eine ausgereifte Technik dar. Trotzdem muss sich eine Anlage auch bezahlt machen.

Die private Energiewende: Heizen und Strom sparen.

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.

Die Kosteneffizienz ist bei der Wahl des Heizsystems entscheidend. Die Brennstoffzellenheizung liegt hier weit vor den herkömmlichen Heizsystemen (Bildquelle: Pixabay)

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?

Die Menge des produzierten Stroms hängt von der Leistung der Brennstoffzelle ab. So kann zum Beispiel eine 750-Watt-Anlage bis zu 5000 Kilowattstunden Strom erzeugen. Das würde zwischen 70 und 90 % des Strombedarfs eines Einfamilienhauses bedeuten.

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?

Die Ermittlung der Kosten ist für die Kaufentscheidung von großer Bedeutung. Nachfolgende Kostenaufstellung soll einen besseren überblick verschaffen.

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?

Da die Rentabilität und die Effizienz einer Brennstoffzellenheizung durch die Abnahme von Wärme und Strom gekennzeichnet sind, kann festgestellt werden, dass sich eine Brennstoffzellenheizung auch für Gewerbebetriebe mit hohem Strom- und Warmwasserverbrauch bestens eignet.

Neben den voll optimierten Anlagen für Einfamilienhäusern sind auch Brennstoffzellenheizungsanlagen für das Gewerbe im Handel erhältlich.

Brennstoffzellenheizung Nachteile

Für überschüssige Wärme aus der Brennstoffzellenheizung eignet sich ein Pool als idealer Wärmeabnehmer für den Sommer (Bildquelle: Joe Ciciarellii/ Unsplash)

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

Warum kannst du mir vertrauen?

Wie funktioniert eine Brennstoffzellenheizung
Aus Erdgas entsteht Wasserstoffe daraus wird Strom, Wärme und Wasser gewonnen.
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Ölheizungsverbot
Neue Regelung für den Einbau und Betrieb von Ölheizungen in Deutschland
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Voraussetzungen und Wirtschaftlichkeit einer Brennstoffzellenheizung
Welche Voraussetzungen werden benötigt um eine Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus wirtschaftlich zu betreiben.
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CO2 sparen mit einer Brennstoffzellenheizung
Die Brennstoffzellenheizung hat große Potenzial um zukünftig CO2 einzusparen.
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Wann lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung
Mittlerweile lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung auch für Einfamilienhäuser.
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Wasserstoff zum Heizen
Eine Brennstoffzelle kann mit Wasserstoff Häuser heizen.
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