Ein Brennstoff – zwei Energien
Brennstoffzellenheizungen stellen im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen eine Alternative mit Potenzial dar
Martin Jaroschenko, Meister im Zentralheizungs- und Lüftungsbauerhandwerk aus Fulda: „Wir haben schon eine ganze Reihe an Brennstoffzellengeräten eingebaut. Die Dinger laufen einfach, keine Ausfälle. Man braucht deshalb keine Angst zu haben, seinen Kunden diese Technik anzubieten. Wichtig ist eine kompetente Beratung der Kunden, die aufzeigt, dass die Mehrkosten in der Regel nach wenigen Jahren wieder drin sind“. Bild: Viessmann
Thomas Essenpreis, Geschäftsführer Essenpreis Haustechnik in Östringen: „Wir haben mittlerweile an die 40 Geräte eingebaut. Unsere Erfahrungen sind durchweg positiv, das System funktioniert störungsfrei. Die ersten Geräte waren noch etwas umständlich im Zusammenbau, aber bei der neuen Version ist das kein Thema mehr. Die staatliche Förderung pusht spürbar den Absatz der Brennstoffzelle.“ Bild: Viessmann
Das Brennstoffzellen-Heizgerät „Vitovalor PT2“ von Viessmann ist die kompakte Systemlösung für Wohnraumbeheizung und Trinkwassererwärmung. Bild: Viessmann
Laut Hersteller Solidpower lässt sich das Brennstoffzellen-Heizgerät „Bluegen“ einfach und sicher einbauen. Zudem könne das Gerät als Beistelllösung mit nahezu jedem Heizsystem kombiniert werden. Bild: Solidpower
Der „Dachs InnoGen“ mit Brennstoffzellen-Technologie erreicht einen elektrischen Wirkungsgrad von rund 90 % und eignet sich für Einfamilienhäuser mit niedrigem Wärmebedarf. Die Familie Dilger aus Freiburg im Breisgau hat das Gerät in ihr neu gebautes Niedrigenergiehaus im Dachgeschoss einbringen lassen. Bild: Senertec
Im Stack (Zellstapel) reagiert der Wasserstoff mit dem Sauerstoff der Luft. Als Resultat der Reaktionen entstehen Strom und Wasserdampf als Nebenprodukt. Bild: Buderus
Brennstoffzellen-Heizgeräte Ja oder Nein? Da gibt es keine klare Antwort. Selbst die Industrie als Hersteller ist sich uneins, ob sie der Brennstoffzellenheizung weiter nachgehen soll. Da stellen sich aus Handwerkersicht einige weitere Fragen: Welche Zukunft hat die Brennstoffzellenheizung? Wann ist sie vorteilhaft und welchen Nutzen bietet sie? Was zeigen Praxistests und sagen Handwerksbetriebe im Umgang mit dieser Technologie? Antworten auf diese und weitere Fragen finden sich hier.
Brennstoffzellen-Heizgeräte gelten als Zukunftstechnologie und schicken sich an, den deutschen Markt zu erobern. Trotzdem ist die Technologie hierzulande nicht unumstritten. Einige Hersteller setzen auf diese Zukunftstrend, andere sind skeptisch. Dabei ist die Brennstoffzellenheizung aber mehr als eine Heizung, denn als Mikro-KWK-Anlage liefert sie nicht nur Wärme, sondern auch Strom. Auf einer chemischen Reaktion basierend, der sogenannten kalten Verbrennung, spielt sich in ihrem Inneren wie bei einer üblichen Batterie eine Reaktion zwischen dem elektrischen Plus- und Minuspol ab. Wasserstoff reagiert dort mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft und es entsteht Energie. Den notwendigen Wasserstoff liefert Erdgas, das in einem Reformer in seine Bestandteile gespalten wird.
Es existieren grundsätzlich verschiedene Arten von Brennstoffzellen. Die derzeit wichtigsten Arten sind die SOFC- und die PEM-Brennstoffzelle. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch die verwendeten Elektrolyten, die für eine kontrollierte Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff sorgen, sowie in den Betriebstemperaturen.
Da die Brennstoffzellenheizung nur einen Teilbereich an Strom und Wärme abdeckt, wird sie von einem weiteren Wärmeerzeuger für die Spitzenlast unterstützt. Einige Hersteller, z.B. Viessmann und Buderus, bieten Kombigeräte an, die in einem Gehäuse sowohl Brennstoffzelle und Brennwertgerät vereinen.
Eine Option mit Mehrwert
Eine Brennstoffzellenheizung hat einige Vorteile. Da sie sich aus relativ wenigen mechanischen Teilen zusammensetzt, ist sie sehr robust, langlebig und wartungsarm. Zudem arbeitet sie sehr leise. Durch ihre kompakte Bauweise beansprucht sie heute weniger als 1m2 Stellfläche für sich.
Mit der Brennstoffzellenheizung lassen sich die Energiekosten von Hausbesitzern erheblich reduzieren. „Im Vergleich zum Strombezug aus dem Netz und der herkömmlichen Wärmeversorgung mit einem Heizkessel reduziert unsere Brennstoffzellenheizung ‚Vitovalor‘ die Energiekosten eines Haushalts um bis zu 40%“, sagt Pressesprecher Wolfgang Rogatty von Viessmann. „Darüber hinaus decken die zu 18 kWh Strom, die das Gerät pro Tag erzeugt, einen großen Teil des Strombedarfs eines üblichen Haushaltes.“
Durch die Eigenproduktion von Strom ist der Besitzer unabhängiger von der öffentlichen Stromversorgung. Überschüssiger Strom kann im Haus gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz gespeist werden. Anlagenbetreiber erzielen für Letzteres eine entsprechende Vergütung. In Praxistest wurde festgestellt, dass die Kombination Gas-Brennwertheizung plus Brennstoffzelle zu geringen Energiekosten führt als die Kombination Gas-Brennwertheizung plus unterstützende Solarthermieanlage.
Nicht nur die geringen Energiekosten, auch die deutlich geringere Umweltbelastung sprechen für die gleichzeitig Erzeugung von Wärme und Strom. Der CO2-Ausstoß reduziert sich um rund 50%. Die meisten Brennstoffzellen sind in das Energieeffizienzlabel A++ eingestuft, weshalb diese Technologie als eine der zukunftsfähigsten gilt.
Weil die Brennstoffzellenheizung alle Anforderungen der EnEV 2016 erfüllt, oft sogar weit darüber hinaus, wird sie staatlich gefördert. Gleichzeitig haben sich die Anschaffungskosten im Vergleich zum Start der Technologie auf 20.000 bis 25.000 Euro reduziert, sodass sich die Investitionskosten an alternative Technologien angleichen.
Voraussetzungen für Brennstoffzellen-Heizgeräte
Ein bereits vorhandener bzw. zu realisierender Anschluss an die öffentliche Gasversorgung ist eine der wichtigsten Voraussetzung für ein Brennstoffzellen-Heizgerät. Für Gebäude, die bereits schon mit Gasbrennwert beheizt wurden, ist der Installationsaufwand sehr gering.
Es gilt grundsätzlich: Je mehr Strom und Wärme die Brennstoffzellen erzeugen können, umso schneller amortisiert sich die Investition. Damit ist ein hoher Energiebedarf eines Gebäudes vorteilhaft. Die Brennstoffzellenheizung arbeitet am effizientesten, wenn sie das ganze Jahr über Strom und Wärme erzeugt, denn beides ist aneinander gekoppelt. Die Initiative Brennstoffzelle (IBZ), die von Herstellern getragen wird, hält einen jährlichen Gesamtwärmebedarf ab 10.000 kWh für geeignet. Auch der Strombedarf sollte wegen der permanenten Energieerzeugung nicht zu niedrig sein. Für einen Ein-Personen-Haushalt mit niedrigem Stromverbrauch lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung eher nicht.
Produziert das System, z.B. außerhalb der Heizungsperiode, mehr Wärme als der Haushalt benötigt, schaltet die Anlage ab. Dann wird auch kein Strom mehr produziert. Deshalb kann es ratsam sein, die Größe der Anlage so zu wählen, dass nur der Grundbedarf gedeckt ist. Der restliche Bedarf wird dann von der Gas-Brennwertheizung gedeckt und der Strom vom Versorger bezogen.
Des Weiteren ist die Kombination mit einem Wärmespeicher sinnvoll. Er gleicht den schwankenden Wärmebedarf im Objekt aus und ermöglicht eine lange und gleichmäßige Laufzeit der Brennstoffzelle – Voraussetzung für einen hohen Stromertrag und wirtschaftlichen Betrieb.
Ob sich ein Brennstoffzellenheizgerät für den Nutzer rechnet, lässt sich nicht pauschal beantworten. Dies ist abhängig von diversen Gegebenheiten rund um das Objekt, den Gewohnheiten der Nutzer oder dem individuellen Energiebedarf.
Sich fit machen
Als Handwerksbetrieb stellt sich also die Frage: Soll ich mich für diesen Markt fit machen? Zunächst einmal: Bewährt haben sich die Brennstoffzellen-Heizgeräte bereits. Ein mehrjähriger Praxistest zwischen 2008 und 2016 macht die gute Entwicklung deutlich. Im Callux-Projekt mit Testgeräten und Prototypen wurden fast 500 Anlagen verschiedener Hersteller in privaten Haushalten bewertet. Dabei zeigte sich: Die Kosten sanken im Laufe des Projekts um etwa 70%, die für Geräteservice und Ersatzteile um rund 90%. Der elektrische Wirkungsgrad konnte auf 34%, der Gesamtwirkungsgrad auf 96% gesteigert werden. Im Vergleich zu den anfangs installierten Geräten schrumpften die weiterentwickelten Geräte in Größe und Gewicht um rund die Hälfte.
Der Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) bezeichnete diese Technologie auf der Weltleitmesse ISH 2017 als Zukunftstrend. Gleichwohl werde sie „nicht den Markt beherrschen“. Schon so manche Voraussagen haben sich später als falsch erwiesen – dennoch sollte man kritisch bleiben und den Markt genau beobachten.
Die Anforderungen der Energiewende machen schließlich vor der Heizungsbranche nicht halt. Und die Nachfrage seitens der Bauherren nach zukunftsfähigen Lösungen für die Strom- und Wärmeversorgung von Gebäuden steigt. „Derzeit sind schon über 1000 ‚Vitovalor‘ Brennstoffzellen-Heizgeräte installiert. Voraussichtlich wird sich diese Zahl noch in diesem Jahr verdoppelt“, sagt Wolfgang Rogatty von Viessmann. Ein Heizungsfachbetrieb sollte sich dieser Entwicklung nicht verschließen, wenn er in Zukunft noch wettbewerbsfähig sein möchte, empfiehlt
er. Mit der Aufnahme der Brennstoffzellenheizung in sein Portfolio erweitere er sein Angebot um eine „besonders zukunftsträchtige Lösung“, die eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen werde. Nochmals Rogatty: „Der Betrieb hat damit die Chance, weiteren Umsatz zu generieren und zu wachsen.“
Autorin: Angela Kanders, freie Journalistin
