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Der Unterschied zwischen Blockheizkraftwerk & Brennstoffzelle

Brennstoffzellen und BHKW werden oft in einem Atemzug genannt. Denn es verbindet sie das gleiche Prinzip: die Kraft-Wärme-Kopplung. BHKW wie Brennstoffzelle erzeugen also Strom und Wärme gleichermaßen. Der Begriff "stromerzeugende Heizung" hat sich stellenweise bereits dafür durchgesetzt. Hiermit sind die Gemeinsamkeiten allerdings auch fast schon erschöpft.
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BHKW vs. Brennstoffzelle: Zukunftstechnologie mit Wasserstoff

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. Im Vergleich zu Blockheizkraftwerken können Brennstoffzellen die ideale Alternative sein. Mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen-BHKW wurden von mehreren Anbietern erprobt, die ersten Feldtests (siehe "Callux") sind erfolgreich abgeschlossen und die Serienfertigung ist bereits im Gange.

Videoexkurs: Funktionsprinzip von BHKW & Brennstoffzelle

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. Die entstehende Abwärme dient der Beheizung der jeweiligen Immobilie oder wird in ein Wärmenetz eingespeist. Alternative BHKW Motoren wie der Stirlingmotor arbeiten ähnlich.

In einer Brennstoffzelle findet im Gegensatz zum handelsüblichen BHKW kein Verbrennungsprozess statt. Stattdessen wandelt sie chemische Energie direkt in elektrische und thermische Energie um. Allerdings benötigt auch die Brennstoffzelle Wasserstoff. Diesen entnimmt sie dem häuslichen Erdgasanschluss, indem ein Reformator aus dem Erdgas Wasserstoff entzieht.

Ein Motor im klassischen Sinne entfällt. Brennstoffzellen arbeiten im Gegensatz zu herkömmlichen Blockheizkraftwerken (fast) emissionsfrei - die CO2 Bilanz ist sehr gut (im Vergleich zu anderen Heiztechniken fast halbiert) und auch Schadstoffe fallen in nur sehr geringem Ausmaß an. Dazu sind sie leise und müssen kaum gewartet werden. Durch den Wegfall des Motors entfallen viele Fehlerquellen und Verschleißteile.

Der elektrische Wirkungsgrad liegt im Vergleich zu BHKW außerordentlich hoch und erreicht abhängig vom Brennstoffzellen-Typ (Niedertemperaturzelle oder Hochtemperaturzelle) und der Auslastung bei bis zu 60-70%. So sind Brennstoffzellen auch als Kleingeräte für Ein- und Mehrfamilienhäuser sehr effizient. Durch den modularen Aufbau einer Brennstoffzelle kann die Leistung gesteigert werden, indem man weitere Brennstoffzellen in einem Stapel ("Stack") zusammenschließt.

Brennstoffzellen BHKW sind wie ihre motorgebtriebenen Verwandten vergleichsweise preisintensiv und befinden sich auf einem ähnlichen Preisniveau. Mit ungefähr 30.000 Euro darf man rechnen. Allerdings erhält man derzeit eine sehr großzügige Förderung für Brennstoffzellenheizungen. Über die KfW können Sie beispielsweise durchaus mit rund 10.000 Euro Zuschuss kalkulieren. Dazu gesellt sich die Einspeisevergütung für BHKW (für Einspeisung wie Eigenverbrauch jeder Kilowattstunde Strom) im laufenden Betrieb.

Wie eine Brennstoffzelle arbeitet

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.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Thorben Frahm, Redakteur www.Heizungsfinder.de
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