Brennstoffzelle als Heizung: Wie funktioniert das und was kostet das?

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Brennstoffzellenheizung: Wie funktioniert das Heizsystem?

Die Brennstoffzellenheizung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mithilfe der Kraft-Wärme-Kopplung, kurz KWK genannt, gleichermaßen Wärme und Strom produziert. Dabei macht sie sich einen chemischen Prozess zunutze: die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Prozess wird auch als "kalte Verbrennung" bezeichnet. Die Brennstoffzellenheizung kann so auch als Wasserstoffheizung bezeichnet werden. 

Der Energieträger bei der kalten Verbrennung ist Wasserstoff. In der Brennstoffzellenheizung wird dieser in der Regel aus Erdgas gewonnen. Bei der Reaktion in der Brennstoffzelle entstehen dann elektrische Energie und Wärme – und Wasser als Abfallprodukt. 

Eine einzige Brennstoffzelle reicht zur Strom- und Wärmeversorgung eines Haushalts nicht aus. Damit die Brennstoffzellenheizung genug Energie produziert, werden viele Zellen zu Stapeln zusammengeführt, sogenannten Stacks.

Die in den Brennstoffzellen erzeugte Wärme und der generierte Strom werden über die zentrale Heizungsanlage, die Warmwasserversorgung und das Stromnetz abgenommen. Der Wirkungsgrad der Brennstoffzellenheizung ist hoch: um die 90 Prozent. Es geht also nur wenig Energie verloren. Deshalb lassen sich die jährlichen Energiekosten mit einem solchen Heizsystem senken. Laut Herstellern um bis zu 40 Prozent.

Brennstoffzellenheizung: Diese Arten gibt es

Die Brennstoffzellenheizung kann in verschiedene Kategorien eingeteilt werden: 

1. Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC): Die Abkürzung SOFC steht für "Solid Oxid Fuel Cell". Der Elektrolyt ist ein Keramikstoff, welcher Sauerstoffionen mithilfe hoher Temperaturen (650 - 1000°) leitet. Die SOFC-Brennstoffzelle ist also eine Hochtemperaturbrennstoffzelle. 
2. Membranbrennstoffzelle (PEMFC): Das Kürzel PEMFC steht für "Proton Exchange Membran Fuel Cell". Hier besteht der Elektrolyt aus einer Kunststoffmembran, die ausschließlich Protonen leitet. Es handelt sich hierbei um eine Niedrigtemperaturbrennstoffzelle, da sie mit Temperaturen zwischen 20 und 120° betrieben wird.

Brennstoffzellenheizung: Ist sie klimafreundlich?

Die Brennstoffzellenheizung wird in der Regel mit Erdgas betrieben - ein fossiler Energieträger. Da das Heizsystem gegenüber konventionellen Gasheizungen allerdings deutlich weniger CO² produziert und einen höheren Wirkungsgrad (mehr als 90 Prozent) hat, kann es dennoch als klimafreundlicher bezeichnet werden. Daher wird die Brennstoffzelle im Programm "Bundesförderung für effiziente Gebäude" (BEG) vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) mit bis zu 25 Prozent bezuschusst. Wer sich außerdem dazu entscheidet, seine:ihre alte Gasheizung gegen eine innovative Brennstoffzellenheizung auszutauschen, erhält einen Heizungstauschbonus von 10 Prozent. Insgesamt wird die Brennstoffzelle also mit maximal 35 Prozent der förderfähigen Kosten subventioniert. 

Alle wichtigen Informationen rund um die Förderung von Einbau und Austausch von klimafreundlichen Heizsystemen, erhalten Sie in diesem Artikel. 

Brennstoffzelle als Hybridheizung: Kombinationsmöglichkeiten

Die Brennstoffzellenheizung kann auch als Hybridheizung genutzt werden. Eine Hybridheizung ist grundsätzlich durch die Kombination mehrerer Heizsysteme gekennzeichnet. So werden beispielsweise Gasheizungen bzw. Pelletheizungen und Solarthermien kombiniert. Auf diese Weise werden die klimaschädlichen Emissionen der Gasheizung und der Pelletheizung reduziert. Auch die Brennstoffzelle kann als Hybridheizung verwendet werden, indem sie beispielsweise mit einer Solarthermie oder Photovoltaik verbunden wird. Eine professionelle Beratung rund um die vereschiedenen Heizsysteme sowie deren Kombination erhalten Sie bei einem:einer Energieberater:in. 

Brennstoffzellenheizung: Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein?

Wenn Sie über die Anschaffung einer Brennstoffzellenheizung nachdenken, sollten Sie prüfen, ob in Ihrem Haushalt alle notwendigen Voraussetzungen vorhanden sind oder geschaffen werden können. Sie brauchen:

• Erdgasanschluss
• zentrale Heizungsanlage
• Stromleitungen
• eventuell eine Zusatzheizung

Die Brennstoffzelle ist ein Energiewandler, kein Energiespeicher. Strom und Wärme müssen also abgenommen werden. Stellen Sie sicher, dass Sie die Wärme aus der Brennstoffzellenheizung mithilfe einer zentralen Heizungsanlage im Haus verteilen können. Fußbodenheizungen sind ebenso geeignet wie andere Heizkörper. Den Strom können Sie für den privaten Verbrauch nutzen und einen eventuellen Überschuss ins öffentliche Stromnetz einspeisen, also verkaufen.

Wichtig im Winter: Um die Effizienz der Brennstoffzellenheizung zu sichern, liegt die maximale Kapazität vieler Systeme unter dem realen Bedarf in der kalten Jahreszeit. Eine Zusatzheizung (Gas-Brennwertkessel) schließt die Versorgungslücke und sorgt auch in Kälteperioden für eine ausreichende Wärmeproduktion. In einigen Heizsystemen ist der Brennwertkessel bereits integriert.

Brennstoffzellenheizung: Was kostet das Heizen mit Brennstoffzellen?

Die Anschaffungskosten für eine Brennstoffzellenheizung sind recht hoch. Dafür sparen Sie auf lange Sicht und werden unabhängig von den öffentlichen Stromversorgern. Der Preis für eine Brennstoffzellenheizung setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen:

• Für die Anschaffung und Montage der Heizung müssen Sie mit Preisen von 20.000 bis 30.000 Euro rechnen – je nach Hersteller und Monteur.
• Falls Sie noch keinen Gasanschluss haben, müssen Sie circa 1.000 bis 3.000 Euro Kosten für die Erschließung veranschlagen.
• Auch ein Pufferspeicher oder Warmwasserspeicher müssen angeschafft werden, falls nicht vorhanden. Hier kommen Kosten ab 2.000 Euro auf Sie zu.
• Laufende Kosten verursachen unter anderem der Erdgasverbrauch sowie die Wartung des Geräts. Für die jährliche Überprüfung der Heizung müssen Sie mit Kosten zwischen 400 und 600 Euro rechnen. Die Volatilität der Gaspreise verhindert eine langfristige Vorhersage des Gaspreises. Derzeit liegt der Preis für Gas bei 11,23 Cent pro kWh. (Stand: 02.03.2023, Quelle: Verivox)

Die hohen Kosten für das Heizsystem relativieren sich im Regelfall durch Zuschüsse, die Sie für den Einbau einer Brennstoffzellenheizung beantragen können.

Brennstoffzellenheizung: Welche Förderungen gibt es für Brennstoffzellen?

Da die Brennstoffzellenheizung als energieeffizient gilt, hat auch der Bund Interesse an der Verbreitung des Systems. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert mit dem Programm "Bundesförderung für effiziente Gebäude" (BEG) den Einbau von Brennstoffzellen mit bis zu 25 Prozent der förderfähigen Kosten. Wer beispielsweise seine alte Gasheizung oder Ölheizung gegen eine deutlich effizientere Brennstoffzellenheizung austauscht, erhält nochmal einen Heizungstauschbonus von 10 Prozent. Insgesamt wird die Brennstoffzelle damit mit bis zu 35 Prozent vom Bund gefördert. Aber: Den Heizungstauschbonus erhält man nur, wenn der Einbau der alten Heizung mindestens 20 Jahre zurückliegt.

Der BEG-Zuschuss gilt für Wohn- und Nichtwohngebäude sowie für viele Personengruppen, darunter Privatpersonen, Kommunen und einige Unternehmen. Voraussetzung für den BEG-Zuschuss ist, dass der Antrag vor Beginn des Bauvorhabens gestellt wird. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bezuschusst die Brennstoffzellenheizung außerdem mit Krediten mit Tilgungszuschuss. Detaillierte Informationen rund um aktuelle Fördermöglichkeiten erhalten Sie in diesem Artikel.   

Übrigens: Ein:e Energieberater:in lohnt sich vor der Investition in jedem Fall. Der Experte schätzt die Effizienz und Rentabilität der Brennstoffzellenheizung bei Ihnen Zuhause ein und berät Sie umfassend und individuell – auch zu Ihren Fördermöglichkeiten.

Lesetipp: So finden Sie eine:n unabhängigen Energieberater:in

Lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung? Welche Vorteile bietet sie?

Generell bietet das System viele Vorteile:

• Die Heizung produziert sowohl Wärme als auch Strom. Beide Energieformen können direkt vor Ort genutzt werden. Transportwege und schwankende Strompreise entfallen.
• Durch die hauseigene Stromproduktion sinken die jährlichen Betriebskosten. Auf diese Weise macht sich die Brennstoffzellenheizung über einen längeren Zeitraum bezahlt.
• Gegenüber konventioneller, getrennter Wärme- und Stromerzeugung sparen Brennstoffzellensysteme bis zu 50 Prozent CO2 ein.
• Eine Brennstoffzellenheizung ist platzsparend. Sie kann zum Beispiel im Hauswirtschaftsraum installiert werden.

Demgegenüber stehen die hohen Kosten für Anschaffung, Einbau und Wartung des Systems. Ob sich eine Brennstoffheizung lohnt, lässt sich daher pauschal nicht beantworten. Damit sich die hohen Ausgaben rentieren, ist es wichtig, dass Sie Wärme und Strom tatsächlich verbrauchen. Da Wärme- und Stromproduktion in der Brennstoffzelle zeitgleich erfolgen, wird der wertvolle Strom nur dann produziert, wenn es im Haus auch einen Wärmebedarf gibt. Entscheidend ist aus diesen Gründen eine möglichst konstante Laufzeit der Heizung.

Tipp: Denken Sie beim Einbau der Heizung an einen sogenannten Pufferspeicher. Er nimmt Wärme auf, wenn diese gerade nicht benötigt wird. So läuft die Brennstoffzellenheizung trotz aktuell geringen Wärmebedarfs weiter – und produziert Strom.

Brennstoffzellenheizung: Welche Nachteile gibt es?

Neben den zahlreichen Vorteilen eröffnen sich auch ein paar Nachteile bei der Nutzung einer Brennstoffzelle. Ein wesentlicher Aspekt ist die Abhängigkeit von Erdgas, was als fossiler Energieträger klimaschädlich ist und zudem starken Preisschwankungen unterliegt. Die hohen Anschaffungskosten einer Brennstoffzellenheizung machen es vielen Menschen auch trotz Förderung unmöglich, sich ein derartiges Heizsystem anzuschaffen. Das Problem hoher Investitionskosten können Sie allerdings durch Wärme-Contracting umgehen: In diesem Artikel erfahren Sie alles wichtige über das Heizungsleasing. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Brennstoffzellenstacks mit der Zeit an Effektivität verlieren und entsprechend ausgetauscht werden müssen. Die Lebensdauer liegt grob geschätzt zwischen 7 und 10 Jahren. 

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