Ratgeber Heizungssysteme

Brennstoffzellenheizungen zählen zu den KWK (Kraft-Wärme-Kopplung)-Geräten, mit denen sowohl Strom als auch Wärme hergestellt werden kann. Dies geschieht mithilfe von einzelnen Brennstoffzellen.

So funktioniert die Strom- und Wärmeerzeugung mit Brennstoffzellen

Jede Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, nämlich einer Anode und einer Kathode. Die beiden Elektroden werden durch eine Membran (Elektrolyt) voneinander getrennt, sind aber durch einen elektrischen Leiter miteinander verbunden. Die Elektronen sind mit einem Katalysator ausgestattet. Sobald Wasserstoff mit der negativ geladenen Anode in Kontakt kommt, trennt der Katalysator ihn in Protonen und Elektronen auf. In dem Moment, in dem die Elektronen über den Leiter zur positiv geladenen Kathode wandern, wird Strom erzeugt. Zum selben Zeitpunkt passieren die Protonen die Membran, die nur für sie durchlässig ist, und verbinden sich danach mit dem Sauerstoff aus der Luft und den Elektronen zu Wasser. Dieser Prozess wird auch als kalte Verbrennung bezeichnet. Die hierbei erzeugte Wärme kann für die Beheizung eines Gebäudes genutzt werden.

Heizungsanlagen, in die eine Brennstoffzelle integriert ist, eignen sich auch für die Nutzung mit erneuerbaren Energien. Die klassische Gewinnung des für die elektro-chemische Reaktion nötigen Wasserstoffs erfolgt zwar mithilfe von Erdgas, aber auch der Strom, der durch eine Photovoltaikanlage bereitgestellt wird, eignet sich dazu. Dabei wird mittels Elektrolyse der Wasserstoff vom nachhaltig erzeugten Strom abgetrennt und in einem Tank gesammelt. Das Gas wird dann für die Erzeugung von Strom und Wärme genutzt.

Die höchste Effizienz und somit Energiekosteneinsparung wird erreicht, wenn eine Brennstoffzellenheizung kontinuierlich in Betrieb ist.

Vorteile im Überblick

  • bessere Stromkennzahl[*]; typische BHKW erreichen einen Wert zwischen 0,15 und 0,5, die Brennstoffzellenheizung liegt bei 1. Damit liegt die Strom- gleichauf mit der Wärmeproduktion.
  • große Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz
  • Schonung der Ressourcen an fossilen Energieträgern
  • emissionsfrei, wenn mit einer Photovoltaikanlage gearbeitet wird hoher elektrischer Wirkungsgrad von bis zu 50 %
  • sehr leise
  • wartungsfrei

Nachteile im Überblick

  • Brennstoffzellenheizungen sind noch sehr teuer. Es sollte bei einem Einfamilienhaus mit Anschaffungskosten von etwa 25.000 Euro gerechnet werden.
  • Inwieweit Brennstoffzellenheizungen angesichts des hohen Preises wirtschaftlich betrieben werden können, muss erst die Erfahrung zeigen.

[*] Die Stromkennzahl steht für das Verhältnis der abgegebenen elektrischen Energie zur Wärme, die genutzt werden kann. Je höher sie ist, desto besser.

 

 

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