Heizen mit der Brennstoffzelle

Was ist eine Brennstoffzelle? Eine Brennstoffzelle erzeugt mittels elektrochemischer Reaktion sowohl Wärme als auch elektrischen Strom. Das macht sie zu einer fortschrittlichen Option bei der Wärme- und Stromgewinnung, nicht nur für Automobile. Die Brennstoffzellenheizung bietet Ihnen eine konstante Versorgung. Sowohl in Ein- und Zwei- als auch Mehrfamilienhäusern ist die Wasserstoffzelle für Ihre Energieerzeugung geeignet.

In Form einer Brennstoffzellenheizung erhalten Sie ein modernes Heizsystem, das Sie unabhängig von steigenden Strompreisen macht. Gleichzeitig ist die Brennstoffzellenheizung in Ihrer Anschaffung jedoch auch ein verhältnismäßig teures System. Die hohen Kosten können Sie jedoch dank einiger Förderangebote senken.

Die Wasserstofftechnologie hat für die Zukunft durchaus Potenzial als nachhaltige Energiequelle zu fungieren. Derzeit laufen Brennstoffzellenheizungen jedoch noch überwiegend mit Erdgas. Darüber hinaus bietet die Brennstoffzellenheizung weitere Vor- und Nachteile: ein hoher Wirkungsgrad, ein wartungs- und geräuscharmer Betrieb, aber auch eine in Deutschland noch nicht gut ausgebaute Wasserstoffinfrastruktur.

Brennstoffzelle Heizung

Wasserstoff-Brennstoffzelle: Das Heizsystem im Überblick

Die Brennstoffzelle erzeugt Wärme und Strom mittels „kalter Verbrennung“ – und anders als bei einem Blockheizkraftwerk während des gleichen Prozesses. Zudem erzeugt die Wasserstoffzelle während des chemischen Prozesses keine schädlichen Abgase. In diesem Kapitel verschaffen wir Ihnen einen Überblick über die Brennstoffzellenheizung und erklären Ihnen, für wen sich dieses System eignet.

Kosten & Förderung einer Heizung mit Brennstoffzelle

Mit einer Brennstoffzellenheizung senken Sie Ihre Energiekosten im Durchschnitt um bis zu 40 Prozent. Die Kosten für die Anschaffung und Installation belaufen sich jedoch zu Beginn auf etwa 30.000 bis 35.000 Euro.

Eine mögliche Kostenaufstellung sieht wie folgt aus:

  • Brennstoffzelle ≈ 23.000 Euro
  • Gasbrennwertkessel ≈ 3.000 Euro
  • Wärmespeicher ≈ 1.500 Euro
  • Peripheriegeräte ≈ 2.000 Euro
  • Hydraulischer Abgleich ≈ 500 Euro
  • Montagekosten ≈ 6.000 Euro

Nutzen Sie eine Brennstoffzellenheizung im Altbau und steigen von einem anderen Heizsystem um, addieren sich oftmals Zusatzkosten. Diese entstehen beispielsweise für die Entsorgung des alten Systems (wie etwa alte Öltanks) oder auch durch den Anschluss ans Gasnetz.

Durch Fördermaßnahmen senken Sie die hohen Anschaffungskosten. Die lohnendste Förderung bietet die KfW mit dem KfW-Programm 433 „Zuschuss Brennstoffzelle“. Der maximale Leistungszuschuss liegt bei 34.300 Euro. Er setzt sich aus einem Festbetrag von 6.800 Euro und einem leistungsabhängigen Betrag zusammen. Dieser variiert je nach elektrischer Leistung Ihrer Wasserstoffzelle zwischen 1.650 und 27.500 Euro. Neben der KfW bietet das BAFA einen KWK-Zuschlag, aber auch steuerliche Rückerstattungen sind alternativ möglich.

Neben den Anschaffungskosten kommen im Nachhinein die Preise für Erdgas und die Wartungskosten auf Sie zu. Die Wartung führt der Monteur einmal im Jahr durch. Diese ist oftmals Voraussetzung, wenn Sie eine Förderung beantragen, und gewährleistet einen stets reibungslosen Betrieb Ihrer Heizungsanlage.

Brennstoffzelle Kosten

Alle Kosten der Brennstoffzelle
im Überblick

Ob Anschaffungskosten, laufende Kosten oder Alternativen, wie Contracting – in diesem Kapitel stellen wir Ihnen alle Kosten und Preise der Brennstoffzellenheizung übersichtlich zusammen.

Brennstoffzelle Förderung

Fördermöglichkeiten für
Brennstoffzellenheizungen

Hohe Anschaffungskosten können Sie durch diverse Fördermöglichkeiten senken. Dieses Kapitel stellt Ihnen KfW 433, 261, KWK-Zuschlag und weitere vor und zeigt Ihnen Förderungen für Brennstoffzellenheizungen, die für Sie infrage kommen.

Geschichte, Funktion & Chemie der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzellentechnik basiert auf dem Phänomen der Elektrolyse, welches bereits 1839 von Sir William Robert Grove erforscht wurde. Bei der Elektrolyse zerlegt Strom Wasser in seine Bestandteile: Wasserstoff und Sauerstoff. Grove fand schließlich heraus, dass sich dieser Prozess auch umkehren lässt.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle? Die Brennstoffzelle, die aus zwei Elektroden besteht, wandelt Wasserstoff und Sauerstoff in Strom und Wasser um. Dabei entsteht Wärme, die ebenfalls nutzbar gemacht wird.

Schematischer Aufbau einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle (Brennstoffzellenheizung Funktion und Aufbau)Der schematische Aufbau am Beispiel einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle. | By derivative work: Matt, Fuel_cell_PEMFC.svg:Nécropotame at fr.wikipedia (Fuel_cell_PEMFC.svg) [FAL], from Wikimedia Commons

Bei der chemischen Reaktion, die „kalte Verbrennung“ heißt, spaltet sich das Wasserstoffmolekül in Elektronen und Protonen. Ein positiver Überschuss entsteht an der Kathode der Brennstoffzelle. Die Elektronen gelangen nicht durch die semipermeable Membran und fließen über ein elektrisch leitendes Kabel zur Kathode: Ein elektrischer Strom entsteht.

Negativ geladene Sauerstoffionen entstehen an der Kathode, die mit positiv geladenen Wasserstoffionen reagieren. Dabei entsteht Wasserdampf. Bei der chemischen Reaktion handelt es sich um eine Zell- oder Redoxreaktion:

2 H2 + O2 → H2O (Brennstoffzelle Reaktionsgleichung)

Als Nebenprodukt entsteht Wärme, die Sie zum Heizen nutzen.


Aufgrund ihrer Funktionsweise eignet sich die Wasserstoffzelle nicht nur zum Betreiben von Autos, sondern auch als Heizsystem in Ihrem Zuhause, das gleichzeitig Strom produziert. Die Brennstoffzelle im Einfamilienhaus sorgt für ausreichend Energie, um Ihren Grundbedarf zu decken. Doch auch im Zwei- oder Mehrfamilienhaus findet das Funktionsprinzip Anwendung. Eine Brennstoffzellenheizung im Altbau schafft bei konstant hohem Verbrauch eine effektive und wirtschaftliche Wärme- und Stromerzeugung.

Brennstoffzelle Wasserstofftank

Brennstoffzelle: Funktion & Aufbau

Wie funktioniert die „kalte Verbrennung“? Verschaffen Sie sich hier einen Überblick über den Aufbau und die einzelnen Bestandteile einer Brennstoffzellenheizung. Alles zu Funktion und Aufbau einer Brennstoffzelle: Wie die Brennstoffzelle gleichzeitig Wärme und Strom produziert und der chemische Prozess konkret abläuft, behandelt dieses Kapitel.

Unterschiedliche Typen der Wasserstoff-Brennstoffzellen

Brennstoffzellen erhalten Sie je nach Bedarf in unterschiedlichen Ausführungen. Wir zeigen Ihnen die verschiedenen Brennstoffzellentypen im Vergleich. Dabei unterscheiden sich Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen:

  • Die PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) ist eine Niedertemperatur-Brennstoffzelle. Diese benötigt einen externen Reformer, der aus dem Erdgas das Reformat aufbereitet. Die PEMFC besitzt eine Membran anstatt eines flüssigen Elektrolyten und arbeitet mit Temperaturen bei unter 100 Grad Celsius.
  • Die SOFC (Solid Oxide Fuel Cell oder auch Festoxid-Brennstoffzelle) ist eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einer Arbeitstemperatur von etwa 800 bis 1.000 Grad Celsius. Dieser Brennstoffzellentyp benötigt einen internen Reformer und stellt nicht so hohe Bedingungen an die Gasreinheit. Zu ihrem Aufbau gehört ein fester Elektrolyt aus keramischen Materialien anstelle einer Membran.

Der elektrische Wirkungsgrad variiert je nach verwendeter Wasserstoffbrennzelle. So liegt er bei Niedertemperatur-Brennstoffzellen bei etwa 32 bis 37 Prozent. Bei der SOFC liegt er im Schnitt bei 33 bis 60 Prozent. Die Lebensdauer einer Brennstoffzellenheizung beträgt abhängig vom gewählten Modell und Anbieter in der Regel mindestens 15 bis 20 Jahre.

 brennstoffzelle hersteller

Brennstoffzellenhersteller & Geräte im Überblick

In Bezug auf Umweltschutz und eine größere Unabhängigkeit von Energieimporten bietet die Brennstoffzellentechnologie großes Potenzial. Der Markt hierzulande ist daher stetig in Bewegung und entwickelt sich weiter. Dieses Kapitel stellt Ihnen Hersteller von Brennstoffzellenheizungen vor und gibt Ihnen einen Überblick über einzelne Geräte.

Brennstoffzelle vs. BHKW

Gemeinsamkeit zwischen Brennstoffzelle und Blockheizkraftwerk ist das Prinzip der Kraft-Wärmekopplung. So haben Sie die Möglichkeit, im Rahmen des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes sowohl für BHKW als auch Brennstoffzelle eine Einspeisevergütung zu erhalten.

Wie eine Wasserstoffbrennzelle erzeugt auch das BHKW Strom und Wärme – jedoch nicht im gleichen Schritt. Das BHKW nutzt zusätzlich einen Verbrennungsmotor. Dieser verbrennt fossile Brennstoffe, um einen Kolben anzutreiben. Der Kolben erzeugt mechanische Energie, die mittels Generators in elektrischen Strom umgewandelt wird. Dabei entsteht Wärme.

Aufgrund dieses Prozesses bietet eine Brennstoffzelle im Vergleich einen deutlich umweltfreundlicheren Betrieb. Bedenken Sie jedoch: Auch die Brennstoffzellenheizung nutzt derzeit noch überwiegend Erdgas, aus dem Wasserstoff für die „kalte Verbrennung“ gewonnen wird. In Zukunft kann die Brennstoffzelle bei einer ausgebauten Wasserstoffinfrastruktur jedoch als stromerzeugendes Heizsystem immer attraktiver werden.

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Bildnachweise:
Wasserstoff-Brennstoffzelle: Das Heizsystem im Überblick – © malp, Adobe Stock
Alle Kosten der Brennstoffzelle im Überblick – © Sergej Toporkov, Adobe Stock
Fördermöglichkeiten für Brennstoffzellenheizungen – © marcus_hofmann, Adobe Stock
Brennstoffzelle: Funktion & Aufbau – © AA+W, Adobe Stock
Brennstoffzellenhersteller & Geräte im Überblick – © hopsalka, Adobe Stock

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