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.
Dieser Artikel wurde von
Thorben Frahm für www.Heizungsfinder.de verfasst.
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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

Schematische 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.

Erfahrungen & Fragen zum Thema Brennstoffzelle

Neue Heizung im Altbau - bislang keine Zentralheizung vorhanden

Wenn man in einem alten Haus indem keine Zentralheizung (nur Nachtspeicheröfen) vorhanden ist, eine Heizung einbauen will, welche bietet sich da am besten an? Also zunächst wird erstmal ordentlich gedämmt.
Antwort von Greentec-Solar GmbH

Was als Alternative zur alten Nachtspeicheröfen installiert werden kann hängt hauptsächlich davon ab, welchen Umfang an Arbeiten Sie akzeptieren können/wollen.
Soll es eher nur eine Renovierung werden, bei der Wände und Fußböden erhalten bleiben sollen oder wird es eine Sanierung, bei der Schäden im Wandputz keine Rolle spielen oder gar der Bodenbelag inkl. Estrich raus kann/ darf/ soll.
Es gibt die Möglichkeit „modernere“ Nachtspeicheröfen einzubauen oder Infrarotheizkörper. Vorteil: vorhandene Kabel können genutzt werden, wenig Kolateralschaden an Wände und Böden , Nachteil: Heizen mit elektrischen Strom ist bei einer Stromdirektheizung am teuersten. Die kWh-Wärme kostet Ihnen dann ca. 0,27€/kWh ( Öl kostet ca. 0,09€/kWh, Gas etwas weniger, Pellets etwas weniger als Gas)

Eine Wärmepumpe benötigt ebenfalls Strom, aber im Gegensatz zu einer Stromdirektheizung wird hier Luftwärme oder Erdwärme genutzt, deshalb sind hier die Stromkosten niedriger ( ca, 0,10€/kWh Luft bzw. 00,07€/kWh Erdwärme).
Eine Wärmepumpe benötigt für einen effizienten Betrieb eine Flächenheizung ( Fußboden, Wand und/oder Decke).
Es gibt wasserblauerer Fußbodenheizungen für die Altbausanierung die insgesamt nur 50mm Aufbauhöhe haben ( Trockenestrichelemente oder Spezial-Nassesteiche.

Sollen normale Heizkörper nachgerüstet werden, kann man die halbwegs elegant mit Sockelleisten-Verrohrung bewerkstelligen. Ob dann die Steigleitungen zwischen den Geschossen Aufputz oder Unterputz verlegt werden ist eine Kostenfrage. Bei der Installation von Heizkörpern ist man dann aber auf Feuerungsheizungen ( Pellet, Gas oder wer sich das antun möchte auch Öl) angewiesen, weil die Heizkörper eine höhere Vorlauftemperatur benötigen. Eine derzeit übliche Wärmepumpe wird bei hohen Vorlauftemperaturen unwirtschaftlich.

Wann lohnt sich eine Brennstoffzelle?

Wir haben ein Einfamilienhaus mit 150qm Wohnfläche. Unsere Buderus Gasheizung soll vor der nächsten Heizperiode ausgetauscht werden. Bei Recherchen bin ich da auf die Brennstoffzelle gestoßen. Da sind ja höhere Kosten aber auch eine attraktivere Förderung zu erwarten (z.B. https://www.heizungsfinder.de/brennstoffzelle/heizung-foerderung). Ab wann lohnt sich das Ihrer Meinung nach? Ist das Konzept schon ausgereift und welche Hersteller sind zu empfehlen?
Antwort von Buderus Deutschland

Die Wärme und Strom erzeugende Brennstoffzelle Logapower FC10 von Buderus ist die zukunftsweisende Lösung für effiziente und umweltschonende Energienutzung.Hausbesitzer können attraktive Fördermöglichkeiten bis zu 10.530 € pro Anlage in Anspruch nehmen.
Damit liegen die Investitionskosten abzüglich Förderung bei ca.19000 €. Nähere Informationen zu Fördermöglichkeiten erhalten Sie im Buderus „Serviceleitfaden“, unter der Hotline 06190-9263-492

Unter diesem Link erhalten Sie weitere Informationen.
https://www.buderus.de/de/produkte/catalogue/buderus-produkte-fur-ihr-haus/stromerzeugung/brennstoffzellen-energiezentrale
/102411_logapower-fc10.

Sofern Sie einen Einschätzung/Vergleich zu einer Gasbrennwertheizung bzw. in Kombination mit Solarer Unterstützung wünschen, benötigen wir noch weitere Angaben wie Stromverbrauch, bisheriger Gasverbrauch, aktueller Strom und Gaspreis.
Sobald diese Daten vorliegen können wir eine genauere Einschätzung vornehmen.

Ölheizung austauschen: gegen was?

Wir müssen bis 2022 unsere Ölheizung austauschen. Welche Heizungsart ist in diesem Fall sinnvoll?
Antwort von Haustechnik August Diez

Sollten die Öltanks noch 20 Jahre halten würde ich eine Ölbrennwertheizung einbauen, eventuell mit Solarenergie. Wenn Gas im Haus ist würde ich eine Gasbrennwertheizung installieren. Die Gasbrennwertheizung ist vom Kosten/Nutzen die einfachste Lösung. Es sollte aber eine Beratung vor Ort durchgeführt werden.

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