Was ist eine Brennstoffzellen-Heizung?
Was ist eine Brennstoffzelle?
Eine Brennstoffzelle wandelt die im Erdgas enthaltene chemische Energie direkt in Strom und Wärme um. Wasserstoff und Sauerstoff: Mehr braucht es nicht, um Strom und Wärme zu produzieren. Basis der so genannten „kalten Verbrennung“ ist die chemische Reaktion der beiden Stoffe. Sie läuft zwischen zwei Elektroden ab: An der Anode wird Wasserstoff zugeführt, der von einem Katalysator in positive Ionen und negative Elektronen gespalten wird.
Die Elektronen wandern über einen elektrischen Leiter zur Kathode und es fließt Strom, der für den Haushalt genutzt oder in einer Batterie gespeichert werden kann. Gleichzeitig gelangen die positiv geladenen Wasserstoffionen durch den Elektrolyten (Ionen-Austausch-Membran) zur Kathode, wo sie letztlich mit Sauerstoff zu Wasser reagieren. Wärme wird freigesetzt.
Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde bereits im 19. Jahrhundert erforscht und entwickelt. Seitdem wurde die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt und wird z.B. in Japan seit einigen Jahren erfolgreich in der Energieversorgung von Haushalten eingesetzt. Auch in Deutschland bewährt sich die Brennstoffzellen-Heizung am Markt.
Welche Vorteile bietet eine Brennstoffzellen-Heizung für mich?
Die Brennstoffzellen-Heizung produziert während der Wärmeerzeugung laufend Strom, der vorzugsweise direkt im eigenen Haus verbraucht wird. Wird mehr Strom erzeugt als im Haus gebraucht wird, wird der überschüssige Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Für diesen Teil erhalten Sie vom Netzbetreiber eine Einspeisevergütung. Falls vorhanden, kann der Strom ebenso in einer Batterie vorübergehend gespeichert werden. Die Heizung verhilft so zu mehr Unabhängigkeit gegenüber dem Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
Zudem wirkt sich diese Stromerzeugung günstig auf die laufenden Energiekosten aus, denn die eigene Stromproduktion ist für den Anlagenbetreiber günstiger als der Bezug aus dem öffentlichen Netz. Tests haben gezeigt, dass mit der Brennstoffzellen-Heizung ein Kostenvorteil von bis zu 40 Prozent gegenüber der bereits sehr effizienten Gas-Brennwerttechnik möglich ist. Nicht täuschen lassen darf man sich dabei von dem Gasbedarf der Brennstoffzellen-Heizung, der häufig über dem von Gas-Brennwertgeräten liegt. Der Schlüssel, der zum Kostenvorteil führt, liegt im Eigenverbrauch des selbst produzierten Stroms. Die von E.ON zusammen mit Kunden durchgeführten Praxistests haben gezeigt, dass bis zu 70 Prozent des Haushalts-Strombedarfs von der Brennstoffzellen-Heizung gedeckt werden konnte.
Ist die Brennstoffzellen-Heizung auch gut für das Klima?
Die Brennstoffzellen-Heizung funktioniert mit Erdgas, welches von allen fossilen Brennstoffen (wie etwa Stein- oder Braunkohle) den niedrigsten Kohlenstoffgehalt hat. Das heißt: Bezogen auf den gleichen Energieeinsatz entsteht bei der Verwendung von Erdgas deutlich weniger Kohlendioxid (CO²) als bei anderen Brennstoffen. Die Brennstoffzellen-Heizung erzeugt Strom und Wärme vor Ort (sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung, Abkürzung KWK) und spart so im Vergleich zur zentralen Stromerzeugung in Großkraftwerken bis zu 50 Prozent der CO²-Emissionen ein. Kombiniert mit dem Erdgasprodukt "E.ON ökoErdgas24" lässt sich die Klimabilanz der Brennstoffzellen-Heizung noch weiter verbessern.
Energielieferant der Brennstoffzelle ist Wasserstoff. Er ist in der Natur massenhaft vorhanden, jedoch nicht in reiner Form. Als emissionsärmster fossiler Brennstoff eignet sich Erdgas sehr gut, um reinen Wasserstoff zu gewinnen. Zunächst werden die Schwefelverbindungen aus dem Erdgas abgeschieden. Dann wandelt eine vorgeschaltete chemische Reaktion das Erdgas mit Hilfe eines Katalysators in Wasserstoff und Kohlendioxid um.
Grundsätzlich muss man feststellen, dass der Schlüssel der zum Kostenvorteil der Brennstoffzellen-Heizung führt, in der eigenen Stromerzeugung und dem Verbrauch dieses Stroms im Haushalt liegt. Unsere Versuche haben gezeigt, dass bis zu 70 % des Haushalts-Strombedarfs alleine von der Brennstoffzellenheizung gedeckt werden konnte. Mit der Kombination einer Brennstoffzellenheizung und einer Photovoltaikanlage lässt sich die Eigenversorgung des Haushalts gegebenenfalls noch weiter erhöhen. Die Betrachtung, ob diese Kombination für den Anlagenbetreiber auch wirtschaftlich ist, muss im Einzelfall angestellt werden.
Ist die Kombination Brennstoffzellen-Heizung mit Solarthermie sinnvoll?
Die Brennstoffzellen-Heizung ist ideal darauf ausgelegt, auch die Wärme für das warme Wasser im Haushalt zu erzeugen. Gerade im Sommer tragen die Betriebszeiten der Brennstoffzellen-Heizung zu einem günstigen wirtschaftlichen Gesamtergebnis bei. Eine solarthermische Anlage würde in vielen Fällen die Betriebszeiten der Brennstoffzellen-Heizung reduzieren, weshalb diese Kombination im Einzelfall individuell betrachtet werden sollten.
Welche Voraussetzungen müssen vor dem Einbau einer Brennstoffzellen-Heizung erfüllt sein?
1. Sie sollten einen Erdgas-Anschluss und einen Gasverbrauch von über 20.000 kWh haben.
2. Sie sollten Eigentümer eines Einfamilienhauses/Reihenhauses oder einer Doppelhaushälfte mit eigener Heizungsanlage sein
3. Ihr Stromverbrauch sollte bei mindestens 2.500 kWh liegen.
4. Sie sollten keine PV- oder Solarthermie-Anlage haben, da die Brennstoffzellen-Heizung dann weniger effizient arbeiten würde.
Wichtig ist außerdem, dass Ihre vorhandene Heizung im Keller installiert ist und nicht auf dem Dachboden. Sie sollten darauf achten, dass die Deckenhöhe in Ihrem Keller eine Mindesthöhe von 205 cm hat. Zudem sollte auch ein Schornstein (vom bisherigen Heizkessel) vorhanden sein und Ihr Warmwasser über die Heizung erzeugt werden (kein Durchlauferhitzer).