Eine Heizung, die gleichzeitig Strom für das eigene Zuhause produziert? Genau das ist das Besondere an einer Brennstoffzellenheizung.
Die Technologie nutzt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. In einer Brennstoffzelle entstehen gleichzeitig elektrische Energie und nutzbare Wärme. Der selbst erzeugte Strom kann direkt im Gebäude verbraucht werden, während die entstehende Wärme für Heizung und Warmwasser genutzt wird.
Brennstoffzellenheizungen sind bislang noch ein Nischenprodukt. Dennoch handelt es sich um eine interessante Technologie für Gebäude, in denen möglichst viel des selbst erzeugten Stroms direkt genutzt werden kann.
Wie funktioniert eine Brennstoffzellenheizung?
Das Herzstück der Anlage ist die Brennstoffzelle. In ihr reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in einem elektrochemischen Prozess miteinander.
Dabei entstehen gleichzeitig:
- elektrischer Strom
- nutzbare Wärme
- Wasser als Reaktionsprodukt
Bei den heute eingesetzten Brennstoffzellenheizungen stammt der benötigte Wasserstoff in vielen Fällen nicht direkt aus einem Wasserstoffnetz. Stattdessen wird er innerhalb der Anlage mit Hilfe eines sogenannten Reformers beispielsweise aus einem gasförmigen Energieträger erzeugt.
Der produzierte Strom wird vorrangig im eigenen Gebäude genutzt. Überschüssiger Strom kann – abhängig vom Anlagenkonzept – in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Die gleichzeitig entstehende Wärme wird für die Raumheizung und Warmwasserbereitung verwendet.
Da die thermische Leistung der Brennstoffzelle für hohe Heizlasten häufig nicht ausreicht, wird sie bei vielen Anlagen durch einen zusätzlichen Wärmeerzeuger für Spitzenlasten ergänzt.
Vorteile für Hausbesitzer
Strom und Wärme aus einer Anlage: Die eingesetzte Energie wird gleichzeitig zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.
Weniger Strom aus dem öffentlichen Netz: Ein Teil des benötigten Haushaltsstroms kann direkt im Gebäude erzeugt werden.
Hoher Eigenverbrauch möglich: Besonders interessant ist die Technologie bei einem möglichst gleichmäßigen Strombedarf.
Leiser Betrieb: In der eigentlichen Brennstoffzelle sind nur wenige bewegliche Bauteile erforderlich.
Kompakte Technik: Viele Systeme benötigen vergleichsweise wenig Aufstellfläche.
Kombination mit Energiemanagement möglich: Eigenverbrauch, Batteriespeicher und weitere elektrische Verbraucher können in ein Gesamtkonzept eingebunden werden.
Perspektive für erneuerbare Gase: Je nach Anlage kann langfristig auch die Nutzung alternativer bzw. erneuerbarer gasförmiger Energieträger interessant werden.
Brennstoffzelle ist nicht automatisch eine Wasserstoffheizung
Brennstoffzellen werden häufig unmittelbar mit Wasserstoff in Verbindung gebracht. Dabei ist eine wichtige Unterscheidung notwendig.
Viele heute eingesetzte Brennstoffzellenheizungen werden über einen Gasanschluss versorgt. Der für die Brennstoffzelle benötigte Wasserstoff wird erst innerhalb der Anlage aus dem eingesetzten Gas erzeugt.
Damit ist eine Brennstoffzellenheizung nicht automatisch eine vollständig regenerative Heizung.
Entscheidend für die ökologische Bewertung ist deshalb auch, welcher Energieträger für den Betrieb verwendet wird.
Zukünftig könnten erneuerbares Biomethan oder grüner Wasserstoff die Technologie ökologisch deutlich interessanter machen.
Kosten & Förderung
Brennstoffzellenheizungen sind aufgrund der aufwendigen Technik und der bisher vergleichsweise geringen Stückzahlen in der Anschaffung noch relativ teuer.
Für ein komplettes System inklusive Brennstoffzelle, zusätzlichem Wärmeerzeuger, Speicher, Installation und erforderlicher Anlagentechnik können – abhängig vom Gebäude und Anlagenkonzept – Investitionen von etwa 30.000 bis 40.000 Euro oder mehr entstehen.
Ob sich eine Brennstoffzellenheizung wirtschaftlich rechnet, lässt sich deshalb nicht allein anhand der Anschaffungskosten beurteilen.
Von Bedeutung sind unter anderem:
- jährliche Betriebsstunden
- Strombedarf des Gebäudes
- Anteil des selbst genutzten Stroms
- Wärmebedarf
- Energiepreise
- Wartungs- und Betriebskosten
- mögliche Förderungen
Für Brennstoffzellenheizungen können unter bestimmten Voraussetzungen Förderprogramme zur Verfügung stehen. Die Förderbedingungen können sich jedoch ändern.
Über die Fördermitteldatenbank von foerderdata.de können Sie aktuelle Förderprogramme recherchieren und prüfen, welche Fördermöglichkeiten für Ihr Vorhaben infrage kommen.
Passende Förderprogramme finden
Bitte beachten Sie: Förderbedingungen, technische Anforderungen und Fördersätze können sich ändern. Prüfen Sie deshalb vor Beginn einer Maßnahme immer die aktuell geltenden Voraussetzungen und Antragsbedingungen.
Für welche Häuser eignet sich eine Brennstoffzellenheizung?
Besonders interessant kann eine Brennstoffzellenheizung sein, wenn sowohl über längere Zeit Wärme als auch elektrischer Strom benötigt werden.
- Geeignete Voraussetzungen können beispielsweise sein:
- Ein- oder Zweifamilienhäuser mit entsprechendem Energiebedarf
- bestehender geeigneter Gasanschluss
- möglichst gleichmäßiger Wärmebedarf
- hoher Eigenverbrauch des erzeugten Stroms
- ausreichend lange jährliche Betriebszeiten
- Möglichkeit zur Kombination mit einem zusätzlichen Spitzenlast-Wärmeerzeuger
Eine Brennstoffzellenheizung sollte deshalb immer auf den tatsächlichen Wärme- und Strombedarf des Gebäudes abgestimmt werden.
Eine möglichst lange Laufzeit der Brennstoffzelle ist für die Wirtschaftlichkeit besonders wichtig.
Beispiel: Stromerzeugung im eigenen Haus
Angenommen, eine Brennstoffzelle erzeugt während des Betriebes rund 700 Watt elektrische Leistung und erreicht im Jahr 6.000 Betriebsstunden.
Dann ergibt sich eine Stromproduktion von:
0,7 kW × 6.000 Stunden = ca. 4.200 kWh Strom pro Jahr
Kann ein großer Teil dieses Stroms direkt im Gebäude genutzt werden, reduziert sich entsprechend der Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
Zusätzlich steht die bei der Stromproduktion entstehende Wärme für Heizung und Warmwasser zur Verfügung.
Das Beispiel zeigt, warum bei einer Brennstoffzellenheizung nicht nur der Wärmebedarf betrachtet werden sollte. Entscheidend ist das Zusammenspiel von Wärmebedarf, Stromverbrauch und Betriebszeiten.
Noch Nischenprodukt – aber technisch interessant
Brennstoffzellenheizungen haben bisher nur einen kleinen Anteil am deutschen Heizungsmarkt.
Das Angebot an Geräten und Herstellern ist deutlich geringer als beispielsweise bei Wärmepumpen oder Gas-Brennwertgeräten. Gleichzeitig entwickelt sich die Technologie weiter.
Für Interessenten bedeutet dies: Neben den technischen Eigenschaften sollten insbesondere auch die langfristige Verfügbarkeit des Systems, Wartungsmöglichkeiten, Ersatzteilversorgung und ein entsprechendes Fachpartnernetz berücksichtigt werden.
Ob Brennstoffzellenheizungen zukünftig eine größere Rolle im Wärmemarkt spielen werden, hängt unter anderem von den Investitionskosten, Energiepreisen und der zukünftigen Verfügbarkeit erneuerbarer gasförmiger Energieträger ab.
Die Technologie bleibt deshalb ein interessantes Feld innerhalb der dezentralen Energieversorgung.
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Häufige Fragen zur Brennstoffzellenheizung
Was ist eine Brennstoffzellenheizung?
Eine Brennstoffzellenheizung ist eine Anlage zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme. In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff elektrochemisch miteinander. Dabei entstehen elektrische Energie und Wärme.
Benötigt eine Brennstoffzellenheizung Wasserstoff?
Die Brennstoffzelle selbst benötigt Wasserstoff. Bei vielen heute eingesetzten Anlagen wird dieser jedoch innerhalb des Gerätes aus einem gasförmigen Energieträger erzeugt. Ein eigener Wasserstoffanschluss ist deshalb bei solchen Systemen nicht erforderlich.
Ersetzt die Brennstoffzelle die komplette Heizung?
Nicht unbedingt. Die Brennstoffzelle ist häufig für die Grundlast ausgelegt. Bei höherem Wärmebedarf kann ein zusätzlicher Wärmeerzeuger die erforderliche Spitzenleistung übernehmen.
Kann eine Brennstoffzellenheizung Strom erzeugen?
Ja. Genau darin liegt einer ihrer wesentlichen Vorteile. Neben Wärme produziert die Anlage elektrischen Strom, der direkt im Gebäude genutzt werden kann.
Eignet sich eine Brennstoffzellenheizung für den Altbau?
Grundsätzlich kann die Technik auch in Bestandsgebäuden eingesetzt werden. Entscheidend sind jedoch der tatsächliche Wärmebedarf, die vorhandene Anlagentechnik, die Energieversorgung und die zu erwartenden Betriebsstunden.
Ist eine Brennstoffzellenheizung umweltfreundlich?
Das hängt wesentlich vom eingesetzten Energieträger ab. Wird fossiles Erdgas eingesetzt, entstehen weiterhin CO₂-Emissionen. Mit erneuerbaren Gasen beziehungsweise zukünftig grünem Wasserstoff kann sich die ökologische Bewertung deutlich verbessern.
Lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung?
Das lässt sich nur für das jeweilige Gebäude beurteilen. Wirtschaftlich interessant wird die Technik vor allem dann, wenn lange Betriebszeiten erreicht und große Teile des erzeugten Stroms im Gebäude selbst genutzt werden können.