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News vom 24.05.2019

Themenserie "Speicher für Energieautarkie und Mieterstromprojekte" - Teil 6

Wie erzeugt man selbst Strom? – Brennstoffzelle

Eine weitere Form der Kraft-Wärme-Kopplung ist die Brennstoffzelle. In ihr wird mittels Katalysatoren ein Brennstoff – in Deutschland ist es für Heizungsanwendungen fast ausschließlich Erdgas – in Wasserstoff aufgespalten. Dieser reagiert mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu Wasser. Bei diesem Prozess wird gleichzeitig Wärme und Strom erzeugt. Er ist effizient, weil er komplett ohne Mechanik auskommt.

Montage einer Brennstoffzelle. Bislang konnte sich diese Technologie, im Gegensatz zu Japan, hierzulande noch nicht durchsetzen. <br />Bild: Buderus
Montage einer Brennstoffzelle. Bislang konnte sich diese Technologie, im Gegensatz zu Japan, hierzulande noch nicht durchsetzen.
Bild: Buderus

Doch die Brennstoffzelle hat ein Problem. Ist eine Investition in eine Anlage für Kraft-Wärme-Kopplung an sich schon sehr anspruchsvoll, so gilt das für die Brennstoffzelle umso mehr. Zwar kann bis zu einem Drittel der Kaufsumme mit Fördergeldern abgedeckt werden, doch selbst für kleine Lösungen sind gut 25.000 Euro inklusive Installation fällig.

Deswegen hat die Bundesregierung bis 2026 ein Zehn-Jahres-Programm aufgelegt, das der Technologie zum Durchbruch verhelfen soll. Es führt das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) fort, in dessen Rahmen das Callux-Programm startete. Im Rahmen dieses Programmes wurden etwa 500 in Haushalt und Gewerbe arbeitende Brennstoffzellen installiert.

Derzeit wird über das KfW-Programm 433 ein Festbetrag von 5.700 Euro für die Anschaffung von Brennstoffzellen-Heizgeräten und ein Zusatzbetrag von 450 Euro je angefangene Hundert Watt elektrische Leistung gezahlt.

Aber trotz Förderung: Die Brennstoffzelle bringt es in Haushaltsanwendungen hierzulande nur auf gut 2.000 Installationen. Deutsche Hersteller sind rar. Viessmann ist der einzige, nachdem sich Vaillant letztes Jahr aus dem Markt mangels Erfolgsaussichten zurückzog.

Hingegen sind etwa japanische Firmen ganz anders aufgestellt – allen voran Panasonic, der für Viessmann den sogenannten Stack, also die Brennstoffzelleneinheit, liefert. Dort werden jedes Jahr rund 100.000 Brennstoffzellenheizungen installiert. Experten schätzen, dass in Deutschland 2030 jede zweite installierte Gasheizung eine Brennstoffzellenheizung sein könnte. Doch das wäre ein weiter Weg.

Planung meist wärmegeführt

Die Planung einer Brennstoffzellenheizung richtet sich nach der DIN SPEC 32737 „Energetische Bewertung gebäudetechnischer Anlagen – Brennstoffzellen“. Sie gilt für wärmegeführte Brennstoffzellen zwischen 0,3 und 5 kW und ist Voraussetzung für die staatliche Förderung.

Zur Erläuterung: Brennstoffzellen können wie alle KWK-Lösungen entweder strom- oder wärmegeführt eingesetzt werden. Bei ersteren geht es darum, den Strombedarf in einem Objekt so weit wie möglich mit eigenerzeugtem Strom abzudecken. Die Wärme ist quasi Abfallprodukt, die mit verwertet wird. Bei zweiteren ist es genau umgekehrt.

Dazu folgendes Beispiel:

Für ein Einfamilienhaus reicht eine elektrische Leistung von etwa 2 kW locker aus. Eine entsprechende Brennstoffzelle wäre ausreichend für eine thermische Leistung von 7 kW –  bei einem gut gedämmten Haus wäre jedoch eine thermische Leistung von 10 bis 12 kW nötig. Ein Teil der Wärme müsste also anders, etwa mit einem kleine Spitzenlastkessel auf Gasbasis oder einem wasserführenden Kaminofen, abgedeckt werden.

Würde man die komplette Wärmeleistung mit der Brennstoffzelle abdecken, hätte man eine zu große Stromproduktion. Diese könnte man aber nach dem KWK-Gesetz einspeisen und würde dafür eine Vergütung erhalten. Die beträgt derzeit 8 Cent je kWh. Der Strom, der selbst verbraucht wird, würde auch vergütet, und zwar mit 4 Cent je kWh. Bei kleinen Anlagen wie der beschriebenen könnte der Betreiber auch eine Einmalzahlung, basierend auf 60.000 Vollbenutzungsstunden, beantragen. Das würde 2.400 Euro entsprechen.

Schon bei kleinen Verbräuchen lohnend

Zur Planung von wärmegeführten Brennstoffzellen kann man die bisherigen Gasverbräuche heranziehen. Als Faustregel kann gelten, dass gut 10.000 kWh Jahresverbrauch (entspricht etwa 120 m2 Wohnfläche bei KfW70- oder KfW55-Standard) eine Brennstoffzelle lohnend machen können. Aber auch die Stromverbräuche müssen betrachtet werden.

Hier ein praktisches Beispiel aus Baden für eine wärmegeführte Brennstoffzelle in einem gut 120 m2 großem Haus: Hier wurde ein wandhängender Gas-Brennwertkessel durch eine Brennstoffzelle ersetzt. Die Wärme wird komplett mittels Brennstoffzelle abgedeckt, die rund 15 % weniger Gas bedarf als die alte Heizung. Nebenbei werden rund 5.000 kWh Strom erzeugt und komplett eingespeist.

Und noch eines aus Thüringen: Hier wurde ein Ölkessel durch eine Brennstoffzelle ersetzt. Diese deckt den kompletten Heiz- und Trinkwarmwasserbedarf sowie 56 % des Stromverbrauchs ab. Der restliche Strom wird eingespeist.

Diese Beispiele zeigen: Es wird kaum möglich sein, mit einer Brennstoffzelle eine komplette Autarkie eines Gebäudes wirtschaftlich zu erreichen. Eine der benötigten Energieformen, entweder Strom oder Wärme, müsste in jedem Fall zugekauft oder anders erzeugt werden. Und: Da die Brennstoffzelle Strom produziert, muss bei der Installation immer auch ein Elektriker hinzugezogen werden.

Der nächste Teil der Themenserie erscheint am 27.05.2019 und betrachtet die in Deutschland potentiell wohl häufigste Form der Eigenstromerzeugung: Photovoltaik. Hier werden ab dem nächsten Jahr viele Anlagen aus der EEG-Förderung herausfallen und die Besitzer bei Weiterbetrieb fast nur auf Eigenversorgung setzen können.

Bisher erschienen:

1. Was ist Eigenversorgung und welche Komponenten braucht man dafür?
2. Wie ist die rechtliche Lage bei Strom-Eigenerzeugung und -verbrauch?
3. Welchen Bedarf hat ein Gebäude an Strom und wie plant man Eigenproduktion und  Eigenverbrauch?
4. Wie werden Stromspeicher in ein System zur Eigenversorgung eingebunden?
5. Wie erzeugt man selbst Strom? – BHKW
6. Wie erzeugt man selbst Strom? – Brennstoffzelle

Demnächst erscheinen:

7. Wie erzeugt man selbst Strom? – PV
8. Wie erzeugt man selbst Strom? – Andere Lösungen wie Miniwindanlagen
9. Welchen Wärmebedarf hat ein Gebäude?
10. Welche Rolle spielen Wärmespeicher bei der Deckung des Wärmebedarfs?
11. Welche Wärmeerzeuger sind zukunftsfähig?
12. Wie sollte die Warmwasserbereitung erfolgen?
13. Praxisbeispiele von Gebäuden mit hoher Eigenabdeckung an Strom und Wärme

Aktuelle Forenbeiträge
Jens99 schrieb: Hi Wolfgang, Das wär toll wenn du Mal nachschauen könntest . Wie würde ich dann ein wickelfalzrohr durch eine Porenbetonwand...
daniel19 schrieb: Das hört sich doch schonmal gut an solche Werte wie unten ;) Der Kessel ist schon längers defekt, aktuell haben wir...
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