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Heizen mit erneuerbarer Wärme

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Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Brennstoffzellenheizung?

Die Brennstoffzellenheizung, wie wir sie heute kaufen können, basiert auf der Technologie der Brennstoffzelle zur Stromerzeugung, die schon im Jahr 1838 entwickelt wurde. Aufgrund des geringen Wirkungsgrades gab es jedoch lange Zeit keine wirklichen Anwendungsbereiche. Erst mit der bemannten Raumfahrt wurde das Prinzip der Brennstoffzelle als leichte und emissionsarme Energiequelle wieder aufgegriffen. Heute wird die Brennstoffzellenheizung zusammen mit Blockheizkraftwerken zur Sparte KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) gezählt - also Anlagen, die Wärme und Strom erzeugen.

Die Funktionsweise - heizen mit Wasserstoff?

Die Brennstoffzellenheizung basiert auf einem chemischen Verfahren, bei dem Wasserstoff eine wichtige Rolle spielt. Der Wasserstoff muss jedoch nicht in Reinform vorliegen, sondern kann zum Beispiel über einen sogenannten Reformer auch aus Erdgas gewonnen werden (deutlich praktischer im Eigenheim).

In der Brennstoffzelle werden Wasserstoff und Sauerstoff zusammengeführt, was normalerweise zur Bildung von normalem Wasser führt. In der Brennstoffzelle ist jedoch eine Trennfolie installiert, die keine Elektronen durchlässt. Die Elektronen müssen hingegen einen Umweg über ein Kabel nehmen und erzeugen dabei Strom. Sind alle Teilchen aus Wasserstoff und Sauerstoff schlussendlich vereint, entsteht eine Reaktion, die Wärme zum Heizen freisetzt und ganz gewöhnliches Wasser als Abfallprodukt zurücklässt.

Zur Funktionsweise der Brennstoffzelle gibt es häufig zwei große Missverständnisse. Zum einen handelt es sich nicht um einen Stromspeicher, selbst wenn Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Energie ist jeweils im Wasserstoff, Erdgas etc. gespeichert. Desweiteren wird beim Heizen (wie bereits gezeigt), kein Wasserstoff direkt verbrannt.

Vorteile, Nachteile und Besonderheiten

Bild: Brennstoffzelle umweltschonend
Die fortschrittliche Brennstoffzelle arbeitet effizient und umweltschonend | © zaussie / unsplash.com CC0

Eine Brennstoffzelle bietet zwar viele Vorteile, aber auch den großen Nachteil, dass sich der Kauf nicht pauschal für jede Immobilie lohnt. Die Möglichkeit eigenen Strom zu erzeugen, macht die Anschaffung einer Brennstoffzellenheizung nicht automatisch wirtschaftlich.

Wir haben für Sie alle Vorteile, Nachteile und Besonderheiten in einer Tabelle zusammengetragen, damit Sie sich Ihr eigenes Bild über diese Technologie bilden können:

Brennstoffzellenheizung Vorteile der Brennstoffzelle Nachteile der Brennstoffzelle
Kosten Hohe Kosten werden durch viele Förderungen abgefedert Trotz Zuschüssen hohe Kosten
Wirtschaftlichkeit Unter den richtigen Bedingungen sehr wirtschaftlich Keine Standardlösung für das Eigenheim
Stromerzeugung Strom kann selbst genutzt oder verkauft werden Strom einkaufen ist in vielen Fällen günstiger
Umweltfreundlichkeit Viel bessere Emissionswerte als Gasheizungen Nutzung von Erdgas ist nicht nachhaltig

Wann lohnt sich der Kauf?

Wann sich der Kauf einer Brennstoffzellenheizung lohnt, hängt natürlich von vielen Faktoren ab. Sie können jedoch davon ausgehen, dass es für ein normales Einfamilienhaus viele bessere Alternativen mit weniger komplexer Technik gibt. Insbesondere Wärmepumpen benötigen lediglich etwas Strom, um mit Luft oder Erdwärme zu heizen.

Quelle: © Initiative Brennstoffzelle / youtube.com

Gasverbrauch, Strom, Wärme und Wirkungsgrad

Damit Sie sich den Nutzen einer Brennstoffzellenheizung etwas besser vorstellen können, möchten wir an dieser Stelle einmal den Wirkungsgrad und Gasverbrauch der Anlage erläutern. Je nach Hersteller, Effizienz der Anlage und Qualität des Erdgases erzeugen Sie mit einer Brennstoffzellenheizung aus einer Kilowattstunde Erdgas ca. 0,4 Kilowattstunden Strom und 0,5 Kilowattstunden Wärme.

Rechnet man nun mit 5.000 bis 6.000 Betriebsstunden pro Jahr, dann erzeugt die Brennstoffzellenheizung damit etwa 5.000 bis 6.000 Kilowattstunden Wärme und 3.750 bis zu 4.500 Kilowattstunden Strom bei einem Gasverbrauch von 10.000 bis 12.000 Kilowattstunden.

Brennstoffzellenheizung im Einfamilienhaus Werte pro Jahr
Betriebsdauer 5.000 - 6.000 Stunden
Gasverbrauch ca. 10.000 - 12.000 kWh Erdgas
Erzeugte Wärme ca. 5.000 - 6.000 kWh Wärme
Erzeugter Strom ca. 3.750 - 4.500 kWh Strom

Kosten für eine Brennstoffzellenheizung

Hinsichtlich der Kosten sollten Sie bei einer Brennstoffzellenheizung mindestens 18.000 Euro inklusive Förderung und Einbau einplanen. Ist noch kein Gasanschluss vorhanden, können hierfür noch einmal 2.000 bis 4.000 Euro fällig werden. Teuer sind Brennstoffzellen besonders durch die geringen Stückzahlen und durch die Notwendigkeit, eine zusätzliche Gasheizung installieren zu müssen.

Brennstoffzellenheizung Kosten
Gasanschluss 2.000 - 4.000 €
Brennstoffzelle 22.000 - 28.000 €
Gasheizung (Spitzenlastgerät) 3.000 - 5.000 €
Zubehör, Einbau etc. 4.000 - 7.000 €
Förderung (KfW 433) abzüglich 9.300 €
   
Summe 17.700 - 32.700 € inkl. MwSt.

Wartung und laufende Kosten

Die laufenden Kosten der Brennstoffzellenheizung werden weitestgehend durch die Wartung und die Kosten für das Erdgas bestimmt. Da ein Wartungsvertrag im Zuge der KfW-Förderung verpflichtend ist, sollte Sie hierfür etwa 500 bis 800 Euro im Jahr einplanen.

Beim Verbrauch der Brennstoffzellenheizung sollten Sie mindestens mit 10.000 bis 12.000 Kilowattstunden Erdgas pro Jahr rechnen (um etwa 5.000 kWh Wärme zu erzeugen). Dazu kommt dann noch der übrige Energiebedarf, der von der normalen Gastherme gedeckt werden muss. Das können rund 4.000 Kilowattstunden im Neubau, aber auch noch mal zusätzlich bis zu 20.000 im Altbau sein.

Förderungen und Steuererstattungen (2021)

Förderungen und Steuererstattungen sind bei Brennstoffzellenheizungen auch in 2021 ein komplexes Thema bei dem Sie auf jeden Fall Hilfe von einem Experten anfordern sollten. Entweder kennt sich der jeweilige Fachbetrieb schon bestens damit aus oder Sie beziehen einen Energieberater mit ein. In der Regel haben Sie beim Kauf Anrecht auf einen einmaligen Zuschuss der KfW (meist 9.300 Euro). Daneben gibt es im laufenden Betrieb aber noch viele weitere Förderungen. Im Sinne der Übersichtlichkeit haben wir Ihnen die einzelnen Zuschüsse nur beispielhaft in einer kleinen Tabellen zusammengetragen.

Brennstoffzellenheizung Bedingungen Förderung 2021
Zuschuss KfW 433 Antrag muss gemeinsam mit einem Energieberater gestellt werden. Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen 5.700 € + 450 € je 100 Watt elektrischer Anlagenleistung, maximal aber 28.200 €
BAFA Mini KWK Zuschuss Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen KWK Zuschlag in Höhe von 0,08 €/kWh ins Stromnetz eingespeistem Strom

Wirtschaftlichkeit einer Brennstoffzellenheizung

Die Wirtschaftlichkeit einer Brennstoffzellenheizung hängt wie so häufig von den Rahmenbedingungen ab. Besonders macht es einen großen Unterschied, ob der Kauf im Neubau oder im Zuge einer Altbau-Sanierung getätigt wird.

Wenn man die verschiedenen Kosten einer Brennstoffzellenheizung mit denen von anderen Heizungen vergleicht, schneidet die Brennstoffzellenheizung in den meisten Fällen nicht besonders gut ab. Speziell verglichen mit Heizungen auf Basis regenerativer Energieträger schneidet die Brennstoffzellenheizung in der Regel schlechter ab. Im Vergleich mit fossilen Heizungen ist die Brennstoffzelle aber oftmals wirtschaftlicher.

Ökobilanz von Wasserstoff und Brennstoffzellen

Beim Thema Nachhaltigkeit und Ökobilanz lassen sich Wasserstoff und Brennstoffzellen leider nicht ganz klar einordnen. Schauen wir uns zuerst nur die Brennstoffzellenheizung an, dann verursacht diese zwar weniger umweltschädliche Emissionen als eine normale Gasheizung, aber bei der Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff wird zwangsläufig CO2 freigesetzt. Die Nutzung von Erdgas ist darüber hinaus zumindest langfristig nicht sehr nachhaltig, wenn auch mittelfristig durchaus vertretbar.

Autos oder Heizungen mit reinem Wasserstoff zu betreiben, ist andersherum auch nicht vollkommen „grün“, da dieser unter hohem Energieaufwand erzeugt werden muss. Dass überschüssige Energie aus Windkraftanlagen ganz einfach zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden kann, ist übrigens ein Mythos. So muss man also zwangsläufig zu dem Fazit kommen, dass die Brennstoffzellenheizung zwar nicht zu 100 Prozent nachhaltig ist, aber zumindest mittelfristig einiges an Energie und Emissionen einspart. Dazu kommt dann noch der Vorteil der dezentralen Stromerzeugung, die kaum Übertragungsverluste verursacht.

Alternativen zur Brennstoffzelle

Bei erhöhtem Strombedarf oder mit einem ausgeklügelten Nutzungsverhalten kann die Brennstoffzellenheizung in der Regel wirtschaftlich eingesetzt werden. Wer jedoch besonders für einen Neubau einfach nur eine Heizung ohne viel Schnickschnack sucht, ist mit einer Wärmepumpe vermutlich besser bedient. In einem Altbau mit hohem Wärmebedarf bieten Holzheizungen hingegen das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis.

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