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Heute Blockheizkraftwerk – übermorgen Brennstoffzelle

Brennstoffzellen und BHKW werden oft in einem Atemzug genannt. Denn es verbindet sie das gleiche Prinzip: die Kraft-Wärme-Kopplung. Als Motor für ein BHKW wird diese Technik jedoch nicht zum Einsatz kommen. Vielmehr wird die Brennstoffzelle das BHKW als "Brückentechnologie" irgendwann ablösen. Bis dahin wird noch viele Jahre an der Brennstoffzelle geforscht, um sie für den flächendeckenden Einsatz nutzen zu können.
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BHKW vs. Brennstoffzelle: Zukunftstechnologie mit Wasserstoff-Einsatz

Brennstoffzellen versprechen mehr als andere BHKW Motoren saubere Energie. Es wird viel weniger Brennstoff als in herkömmlichen Blockheizkraftwerken benötigt und bei der Strom- und Wärmeerzeugung entsteht als einziges Nebenprodukt Wasser. Allerdings sind Brennstoffzellen noch nicht marktreif und durch hohe Entwicklungskosten wird sich der Zeitpunkt der Markteinführung auch noch eine Weile hinziehen.

Was unterscheidet die Brennstoffzelle vom herkömmlichen BHKW?

Im Verbrennungsmotor von herkömmlichen BHKW werden fossile Brennstoffe verbrannt und damit ein Kolben angetrieben. Dieser Kolben erzeugt mechanische Energie, die durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. In einer Brennstoffzelle findet im Gegensatz zum BHKW kein Verbrennungsprozess statt, stattdessen wird durch elektrochemische Prozesse direkt elektrische und thermische Energie erzeugt.

BHKW mit BrennstoffzellentechnikSchematische Darstellung des Funktionsprinzips einer Brennstoffzelle | Urheber: Christoph Lingg via Wikipedia

Eine Brennstoffzelle hat zwei Seiten (Elektroden), die Anode und die Kathode. Beide Seiten werden durch eine dünne Membran (Elektrolytmembran) voneinander getrennt. Auf der Anodenseite wird Wasserstoff hinzugegeben. Da Wasserstoff in der Natur nicht frei vorkommt, wird dieser in einem sogenannten Reformer aus Wasser unter Einsatz von Erdgas erzeugt. Auf der Kathodenseite befindet sich Luft, wichtig für die Funktion der Brennstoffzelle ist der Sauerstoff aus der Luft.

Wenn der Wasserstoff auf die Elektrolytmembran treffen, werden sie aufgespalten in Protonen und Elektronen. Die Protonen können direkt durch die Membran fließen, die Elektronen sind zu groß und müssen daher über einen Stromkreislauf außen herum laufen, um auf die Kathodenseite zu gelangen.

Auf der Kathodenseite findet dann eine chemische Reaktion zwischen dem Sauerstoff aus der Luft und den Wasserstoffprotonen statt. Bei der Reaktion entsteht Wasser und wichtig für die Energieerzeugung: Strom und Wärme. Da eine einzelne Brennstoffzelle nur geringe Spannung erzeugt, werden immer mehrere Zellen aufeinandergestapelt.

Die Brennstoffzelle hat nicht nur Vorteile gegenüber einem Blockheizkraftwerk

Brennstoffzellen arbeiten im Gegensatz zu herkömmlichen Blockheizkraftwerken emissionsfrei, leise und müssen nicht gewartet werden. Der elektrische Wirkungsgrad liegt im Vergleich zu BHKW hoch, bei bis zu 60%.

Brennstoffzellen sind bisher aber sehr teuer und weisen in der Anwendung noch viele Fehler auf. Weiterhin muss der Wasserstoff erst unter Energieeinsatz gewonnen werden, dadurch nimmt der Gesamtwirkungsgrad ab.

BHKW der Zukunft: Brennstoffzelle

Herkömmliche BHKW werden noch lange Zeit den Markt beherrschen. Mit der Serienfertigung von Brennstoffzellen wird im Jahr 2017 gerechnet. Im Vergleich zu Blockheizkraftwerken können Brennstoffzellen die ideale Alternative sein. Mit Wasserstoff betriebene BHKW werden von mehreren Herstellern erprobt, die ersten Feldtests laufen unter realen Bedingungen.

Eingesetzt werden Brennstoffzellen bisher nur in der Raumfahrt und beim Militär.

Marktreife BHKW Motoren sind Otto- und Dieselmotoren sowie der Stirling- und Dampfmotor für den Einsatz als stromerzeugende Heizung im Einfamilienhaus.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur www.Heizungsfinder.de
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