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Bei der Brennstoffzellenheizung werden Polymerelektrolytbrennstoffzellen verwendet. Die auch kurz als PEFC und SPFC (Infos zu Brennstoffzellen Arten) bezeichnete Brennstoffzellentechnik bietet sich zu Heizwecken deshalb an, weil sie im Niedertemperaturbereich arbeitet. Im Dauerbetrieb erreicht eine solche Brennstoffzellenheizung zwischen 60 und 85 Grad Celsius.

Aufbau und die Funktionen

In einer Brennstoffzelle sind mehrere Elektroden zu finden, die wahlweise durch einen Ionenleiter oder eine Membran voneinander separiert werden. Die Platten der Elektroden bestehen aus Nanoröhren aus Kohlenstoff oder Metall mit einer Beschichtung aus Palladium oder Platin, die als Katalysatoren dienen. Mit Hilfe der Elektroden wird eine Brennstoffzellenheizung während des Betriebs permanent mit den so genannten Reaktionsstoffen beschickt.

Dabei stehen je nach Typ der verwendeten Brennstoffzelle Methanol, Methan oder Wasserstoff zur Auswahl. Genutzt wird die Abwärme, die bei der chemischen Reaktion der Stoffe mit dem ebenfalls zugeführten Sauerstoff entsteht.

So sind beispielsweise beim Typ PEMFC (Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle) folgende technische Werte anzutreffen:

  • Elektrolyt: Polymer-Membran
  • mobiles Ion: vom Wasserstoff
  • Brennstoff an der Anode: Wasserstoff
  • Gas an der Kathode: Sauerstoff
  • Leistung: bis zu 500 kW
  • maximale Temperatur: 100 Grad Celsius

Wissenswert ist, dass eine Brennstoffzelle nicht nur zur Gewinnung von Wärme, sondern auch zur Gewinnung von Strom - wie bei einem BHKW (Mikro-KWK) - verwendet werden kann. Bei der Stromerzeugung dient die Prozesswärme als Energielieferant.

Die aufgeführten technischen Werte zeigen, dass selbst eine kleine Brennstoffzellenheizung ein Eigenheim mit Wärme versorgen kann. Dazu wird beim Aufbau der einzelnen Brennstoffzellen das so genannte Stack-Prinzip der Reihenschaltung angewendet. Das Nutzwärmeniveau einer solchen Anlage liegt bei einem Durchschnitt von 80 Grad Celsius.

Brennstoffzellen Heizung CeraPower FC von Junkers
Brennstoffzellen Heizung CeraPower FC von Junkers

Vorteile und Nachteile einer Brennstoffzellenheizung

Brennstoffzellen-Generator Innenansicht
Brennstoffzellen-Generator Innenansicht

Die Brennstoffzellenheizung hat gleich einige nennenswerte Vorteile, die nicht nur darin bestehen, dass die Umwelt von den Abgasen der konventionellen Brennstoffe wie Kohle und Erdöl verschont bleibt. Weitere Pluspunkte finden sich in diesen Aspekten:

  • Kraft-Wärme-Kopplung (Mikro-KWK Anlage) realisierbar
  • mobiler und stationärer Einsatz möglich
  • kombiniert zur Beheizung und Stromerzeugung einsetzbar
  • PEMFC-Anlagen arbeiten mit festem Elektrolyt
  • es ist kein reiner Sauerstoff zur Beschickung notwendig

Ebenso wissenswert ist, eine Brennstoffzellenheizung kann gut mit einer Solaranlage gekoppelt werden. Die von den Brennstoffzellen gelieferte Wärmeenergie wird durch einen Wärmetauscher an ein Trägermedium übertragen. Es spricht also technisch nichts dagegen, das Trägermedium bereits vorzuheizen, was beispielsweise über die Durchleitung durch solarthermische Zellen möglich wäre.

Dadurch wird die von der Brennstoffzellenheizung zu erzielende Temperaturdifferenz geringer, was einen niedrigeren Verbrauch an Brennstoffen bewirkt, mit dem natürlich auch eine Reduzierung der Kosten erzielt werden kann.

Nachteile

Die Nachteile einer Brennstoffzellenheizung fallen gegenüber den zahlreichen Pluspunkten recht gering aus. Dazu gehört das im Vergleich zu anderen Heizungstypen aufwändige Wassermanagement. PEMFC-Anlagen müssen mit sehr reinem Brenngas beschickt werden, da sich sonst Ablagerungen bilden, die den Wirkungsgrad erheblich beeinträchtigen. Vor allem Schwefelverbindungen, Kohlenmonoxid und Ammoniak gehören zu den Feinden einer Brennstoffzellenheizung. Aus diesem Grund müssen die Brennstoffzellen vom Fachmann auch regelmäßig gewartet und gereinigt werden.

Achtung Serviceloch: Dabei haben die Nutzer der Brennstoffzellenheizung zu beachten, dass nicht jede Heizungsfirma in der Lage ist, die Wartung und eventuelle Reparaturen an Brennstoffzellenheizungen durchzuführen. In der Regel ist hier der Lieferant des Brennstoffzellen-Heizungssystems der beste Ansprechpartner, mit dem man allein schon aus Kostengründen einen längerfristigen Betreuungsvertrag abschließen sollte.

Die durchschnittlichen Kosten bei einer Brennstoffzellenheizung

Auf dem Markt tummeln sich inzwischen mehrere Anbieter der Brennstoffzellenheizung. Ansprechpartner sind beispielsweise folgende Unternehmen:

  • Baxi Innotech
  • Buderus
  • Bosch Heiztechnik
  • Ceramic Fuel Cells
  • Elcore
  • Hexis
  • Vaillant
  • Hoval, Stiebel Eltron
  • Viessmann

Ein allgemein verbindlicher Preis für eine Brennstoffzellenheizung lässt sich nicht nennen, da hier Faktoren wie vorhandene Anschlüsse und die individuell benötigte Leitung eine wichtige Rolle spielen. Grundsätzlich sollte man jedoch für ein mittleres Eigenheim eine gegenüber einer traditionellen Ölheizung um 5.000 bis 8.000 Euro erhöhte Investitionssumme bei der Brennstoffzellenheizung ansetzen. Eine gründliche Beratung bei der Auswahl der Anlage durch einen Fachmann oder besser den eigentlich Hersteller ist unverzichtbar. Interessante Infos findet man außerdem auf Brennstoffzellenheizungen.com

Förderungen für eine Brennstoffzellenheizung sind grundsätzlich sowohl beim Neubau als auch im Rahmen einer Modernisierung der Heizung möglich. Die Förderprogramme unterscheiden sich nach sehr vielen individuellen Faktoren und auch innerhalb der einzelnen deutschen Bundesländer. Die Förderungen reichen von direkten Investitionszuschüssen bis hin zu zinsverbilligten Krediten. Informationen dazu finden sich auf den Homepages der Energieagenturen der einzelnen Bundesländer.