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Wie viel Potenzial steckt in der Brennstoffzellen-Heizung?

Inhalt:
1. Stromerzeugende Heizungen mit Brennstoffzellen nutzen elektrochemische Prozesse anstelle von Motorenantrieb
2. In Kombination mit einer Gasbrennwerttherme sparen Sie bis zu 40 Prozent an Energiekosten
3. Die Investitionskosten für eine Brennstoffzellen-Heizung sind hoch, Einsparungen sind über staatliche Förderung und Steuerbegünstigungen möglich

Worin liegt der Unterschied zu herkömmlichen Blockheizkraftwerken?

Stromerzeugende Heizungen mit Brennstoffzellentechnik gehören zu den Kleinst-Blockheizkraftwerken und funktionieren nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Sie produzieren sowohl Strom als auch Wärme im niedrigen Leistungssegment (< 2,5 Kilowatt elektrisch) und eignen sich deshalb für den Gebrauch in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockheizkraftwerken mit Verbrennungsmotor basiert die Energieerzeugung bei einer Brennstoffzellen-Heizung auf einem elektrochemischen Prozess: der sogenannten kalten Verbrennung.

Wie funktioniert die Energieerzeugung bei einer Brennstoffzellen-Heizung?

Brennstoffzellen als solche arbeiten unter Zuführung von Wasserstoff. Dieser verbindet sich in der so genannten Knallgasreaktion mit ebenfalls zugeführtem Sauerstoff zu Wasser. Aufgrund des chemischen Vorgangs baut sich zum einen eine elektrische Spannung in der Brennstoffzelle auf, die zur Stromerzeugung genutzt wird. Zum anderen wird während des Vorgangs der kalten Verbrennung Reaktionswärme freigesetzt, die als Wärme für Heiz- und Brauchwasser zur Verfügung steht.

Die Funktion im Detail:

Infografik zur Funktion einer Brennstoffzellen-Heizung

1. Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, der Anode (-) und der Kathode (+), sowie einer Membran, die sich zwischen beiden befindet. Sie ist mit einem Katalysator (zum Beispiel Platin) beschichtet.

2.  Wasserstoff wird über den Reformer zugeführt und in Elektronen (-) und Protonen (+) gespalten. Die Elektronen bewegen sich zur Anode und werden im äußeren Kreislauf zur Produktion von Strom genutzt.

3. Die freien Protonen wandern durch die Membran zur Kathode, verbinden sich mit Sauerstoff und nehmen zusätzlich ein Elektron von der Kathode auf. Die dadurch entstehende Reaktionswärme wird zur Erwärmung von Heiz- und Brauchwasser  genutzt.

4. Das entstehende Wasser wird abgeführt und kann für den erneuten Vorgang der Wasserstoffspaltung sowie zur Kühlung der Brennstoffzellen-Heizung genutzt werden.

Reicht die Brennstoffzelle für ein durchschnittliches Einfamilienhaus aus?

In der Regel erreichen Sie mit einem Brennstoffzellen-Heizgerät eine elektrische Leistung zwischen ein und zwei Kilowatt, was für den Grundbedarf von Einfamilienhäusern ausreicht und ungefähr zehn bis 30 Prozent der Spitzenwärmeleistung abdeckt. Zusätzlich wird ein Heizkessel hinzugeschaltet beziehungsweise ist in den Anlagen bereits ein Kessel integriert. Damit erhöhen Sie die Leistung von ein Kilowatt auf die notwendige Spitzenwärmeleistung von 20 Kilowatt, so dass Ihr Haus auch im Winter mit der nötigen Wärme versorgt wird.
Das sind Ihre Vorteile einer dezentralen Energieversorgung (hier am Beispiel der Elcore 2400):

✓ Mit einer Elcore-Brennstoffzelle erreichen Sie bis zu 8.000 Betriebsstunden pro Jahr und sparen bis zu 50Prozent Ihrer Energiekosten ein.
✓ Ihr Haus wird das ganze Jahr mit ausreichend Wärme versorgt. Zusätzlich deckt der erzeugte Strom bis zu 70 Prozent Ihres Gesamtstromverbrauchs.
✓ Sie sparen gegenüber einem herkömmlichen Brennwertgerät jährlich bis zu 40 Prozent an Treibhausgas-Emissionen ein und verbessern so automatisch die CO2-Bilanz.

Ist die Anschaffung für Hausbesitzer immer sinnvoll?

Ob sich das Heizen mit Hilfe von Brennstoffzellen-Technologie wirklich lohnt, hängt unter anderem von Ihrem Wärme-, Strom-, und Warmwasserverbrauch ab. Dementsprechend müssen Sie die erforderliche Leistung Ihrer Brennstoffzellen-Heizung berechnen. Denn für die Auslegung ist eine hohe jährliche Laufzeit erforderlich, damit durch eine entsprechende Anzahl an Betriebsstunden ausreichend Stromerlöse erwirtschaftet werden.

Ebenso sollten Sie den Grad der Sanierung, der Verlauf der Versorgungsleitungen und nötige bauliche Anpassungen bedenken. Eine detaillierte Vorab-Checkliste stellt der Bundesverband Verbraucherschutz zur Verfügung.¹

Eine Brennstoffzellen-Heizung ist in der Anschaffung kostenintensiver als herkömmliche Heizgeräte, deshalb ist es für die weitere Planung sowie den Einbau empfehlenswert, fachmännische Beratung einzuholen. Die Anschaffungskosten liegen derzeit zwischen 10.000 Euro und 20.000 Euro, wobei individuelle notwendige Baumaßnahmen sowie die Installation nicht im Preis inbegriffen sind.

Welche Fördermöglichkeiten haben Sie für Brennstoffzellen-Heizungen?

Für Privateigentümer werden Brennstoffzellen-Heizungen vor allem durch attraktive Fördermöglichkeiten von Bund und Ländern interessant. Auf Bundesebene sieht das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) seit dem 01.Januar 2015 für besonders effiziente Mini-KWK-Anlagen Effizienzboni für Wärme und Strom vor. Das bedeutet, dass zusätzlich zur Basisförderung von mindestens 1.900 Euro Bonuszahlungen für Anlagen mit besonders hohem elektrischen Wirkungsgrad bzw. Anlagen, die mit einem zweiten Abgaswärmetauscher zur Brennwertnutzung ausgestattet sind, hinzukommen.²

Hier ein Rechenbeispiel:
Für eine Brennstoffzellen-Heizung mit einer elektrischen Leistung von zwei Kilowatt erhalten Sie eine Basisförderung von 2.200 Euro. Liegt der elektrische Wirkungsgrad der Anlage über 31 Prozent erhalten Sie zusätzlich einen Stromeffizienzbonus von 1.320 Euro, was 60 Prozent der Basisförderung entspricht.

Stromerzeugende Heizungen mit zusätzlicher Brennwerttechnik kommen zusätzlich für den Wärmebonus infrage, sofern auch ein hydraulischer Abgleich geplant ist. Dieser entspricht 25 Prozent der Basisförderung. In unserem Rechenbeispiel sind das zusätzliche 550 Euro.
Zusätzlich bieten einzelne Bundesländer wie Nordrhein-Westfalen einzelne Fördermaßnahmen an, die je nach Angebot kombinierbar sind.³

Sie sind an einer umfassenden Beratung zum Thema Heizen mit Brennstoffzelle interessiert? Dann nutzen Sie jetzt unseren Heizungsplaner für Ihren Heizungswechsel!

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Quellen:

¹https://www.verbraucherzentrale.de/BHKW-Checkliste, aufgerufen am 08.03.2016
²http://www.bafa.de/bafa/de/energie/kraft_waerme_kopplung/mini_kwk_anlagen/, aufgerufen am 08.03.2016
³http://www.blockheizkraftwerk-bhkw.net/foerderung, aufgerufen am 08.03.2016