Brennstoffzelle als Heizung - Wärme & Strom erzeugen

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.

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:

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

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.

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.

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.

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.

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.