Brennstoffzellentypen im Vergleich
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PEMFC und SOFC Brennstoffzellen
In beiden Brennstoffzellentypen findet eine kontrollierte, räumlich getrennte Redoxreaktion von Wasserstoff (gewonnen aus dem Erdgas des Hausanschlusses) und Sauerstoff zu Wasser unter Umgehung der Knallgasreaktion statt, bei der Strom und auch gewisse Mengen an Wärme anfallen, nur die Details weichen baubedingt voneinander ab. Die Grundlagen zur Brennstoffzelle können Sie in unserem Artikel Funktion der Brennstoffzelle nachlesen.
Brennstoffzellentypen für Brennstoffzellenheizgeräte im direkten Vergleich
| Brennstoffzellentyp | PEMFC - Niedertemperatur - Brennstoffzelle | SOFC - Hochtemperatur - Brennstoffzelle |
| Arbeitstemperatur | um 80 Grad Celsius | um 800 Grad Celsius |
| Leistung elektrisch | ab 0,3 kW | ab 0,7 kW |
| Leistung thermisch | ab 0,7 kW | ab 0,6 kW |
| Brennstoff | Erdgasbetrieb, besondere Reinheit erforderlich | Erdgasbetrieb, geringere Anforderungen an Gasreinheit |
| Katalysator | Platin, teilweise Platin-Nickel oder Platin-Cobalt | Nickel |
| Elektrolyt | Polymermembran | keramischer Werkstoff |
| Regelbarkeit | Gut regelbar unter Teillast | Schwieriger zu regeln |
| Startzeit | niedrige Startzeit | Längere Start- und Abschaltzeiten |
| Wirkungsgrad | elektrisch: 32 - 37 % | elektrisch: 33 - 60 % |
Eigenschaften der Niedertemperatur-Brennstoffzelle / PEMFC / Polymerelektrolytbrennstoffzelle
Die PEMFC hat anstelle eines flüssigen Elektrolyten eine sehr dünne Kunststoffmembran, welche die beiden Reaktionspartner Wasserstoff und Sauerstoff voneinander trennt. Sie lässt nur Protonen passieren. Die Polymermembran ist auf beiden Seiten mit Platin beschichtet. Die Arbeitstemperatur liegt unter 100 Grad Celsius und im Schnitt bei circa 80 Grad Celsius.
Der Ladungsträger bei dieser Niedertemperatur-Brennstoffzelle ist Wasserstoff.
An der Anode findet eine Oxidation statt: 2 H2 ⟶ 4 H+ + 4 e-
An der Kathode findet eine Reduktion statt: O2 + 4 H+ + 4 e- ⟶ 2 H2O
Die gesamte Redoxreaktion in der Brennstoffzelle: 2 H2 + O2 ⟶ 2 H2O
Sie arbeitet mit vergleichsweise niedrigen Temperaturen von meist unter 100 Grad Celsius. Aufgrund ihrer geringen Arbeitstemperatur ist die Niedertemperatur-Brennstoffzelle recht langlebig und vergleichsweise preiswert in der Herstellung. Auch der Wartungsaufwand ist relativ gering. Sie startet schnell und ist im Teillastbetrieb leichter regelbar als die SOFC. Allerdings ist auch der elektrische Wirkungsgrad geringer und die PEMFC Brennstoffzelle benötigt besonders reinen Wasserstoff. Die Reformation des Erdgases, um Wasserstoff zu gewinnen, ist aufwändiger als bei der SOFC. Die Kohlenmonoxidtoleranz der PEMFC ist durch die niedrigeren Temperaturen bedingt gering: Bereits geringe Mengen von Kohlenmonoxid beeinträchtigen die Brennstoffzelle massiv, da die CO-Moleküle die Membranoberfläche blockieren und auch in geringer Konzentration die Membran schneller altern lassen.
Eigenschaften der Hochtemperatur-Brennstoffzelle / SOFC / Festoxidbrennstoffzelle
Auch die SOFC besitzt einen festen Elektrolyten aus keramischen Materialien. Der Ladungsträger ist in dieser Brennstoffzelle der Sauerstoff.
An der Anode findet die Oxidation statt: H2 + O2- ⟶ H20 + 2 e-
An der Kathode die Reduktion: 1/2 O2 + 2 e- ⟶ O2-
Die Redoxreaktion insgesamt ist auch hier 2 H2 + O2 ⟶ 2 H2O
Sie arbeitet mit deutlichen höheren Temperaturen von 800 bis zu 1.000 Grad Celsius. Diese Brennstoffzelle kommt temperaturbedingt mit preisgünstigeren (weniger edlen) Baustoffen aus. Allerdings kommt es zu höheren Belastungen durch Temperatur und Druck. Insgesamt hat die SOFC einen höheren Wirkungsgrad als die PEMFC und ist allerdings eher für einen längeren Dauerbetrieb unter stabilen Lastbedingungen als einen Betrieb unter häufigen Starts- und Stopps geeignet.
Weiterführende Informationen zu Brennstoffzellen
Welche Hersteller welchen Brennstoffzellentyp in ihren jeweiligen Brennstoffzellenheizungen anbieten, können Sie in unseren Artikeln zu den Herstellern von Brennstoffzellen nachschlagen. Beide Varianten finden sich in Geräten für den Hausgebrauch.
Weitere Informationen zur Preisgestaltung erhalten Sie in unserem Artikel zu den Preisen von Brennstoffzellen. Der Staat fördert Sie übrigens bei der Anschaffung einer Brennstoffzellenheizung. Wie hoch die Fördergelder ausfallen und welches Programm für Sie Sinn ergibt, lesen Sie in unserem Schwerpunkthema Förderung einer Brennstoffzellenheizung.
Weiterlesen zum Thema "Förderung der Brennstoffzelle"Erfahrungen & Fragen zum Thema Brennstoffzelle
Wann lohnt sich eine Brennstoffzelle?
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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.
Neue Heizung für altes Bauernhaus
Hallo, wir bieten ein Tool an, in dem verschiedene Varianten gerechnet werden. https://www.buderus.de/de/heizsystemberater
Entscheidend ist auch, welcher Energieträger ( Erdgas, Strom für Wärmepumpe oder Pellet) verwendet werden soll, d.h. es sollte geprüft werden ob Erdgas anliegt. Soll ein Kaminofen zum Einsatz kommen? Ist ein Schornstein oder Kamin verfügbar? Soll eine Fußbodenheizung eingebaut werden? Denkbar wäre auch ein Hybridsytem, also eine Kombination aus verschiedenen Energieformen.
z.B. Gasbrennwertkessel mit Anbindung eines Kaminofens und Solaranlage.
GBH192i als Hybridmodell https://www.buderus.de/de/produkte/catalogue/alle-produkte/8089_logamax-plus-gbh192it
Ölheizung austauschen - welche Heizung ist zu empfehlen?
In so einem Fall rate ich auch die ganze Hülle zu dämmen. Ich empfehle eine Pelletheizung und eine Solarthermie mit Heizungsunterstützung. Die Heizung + Pelletlager+ Solar + Speicher kosten ca. 40000 Euro in meiner Region. Der Pelletkessel und auch die Solarthermie siehe BAFA wird ( ca 8000) gefördert.
Die Hülle wird von der KfW je nach Standard mit max 30000( 30 % von 100000 Euro Investition) Euro pro Wohneinheit + 4000 Euro (für Baubegleiztung) gefördert (Wenn die Dachgeschosswohnung als eine Wohneinheit, eine abgeschlossene Wohnung darstellt, hätten Sie 2 Wohneinheiten. Dann wäre die Förderung max 60000 +4000 Euro)
Neue Heizung im Altbau - bislang keine Zentralheizung vorhanden
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.
Ergänzung oder Alternative zur Luftwärmepumpe im Neubau in Baden-Württemberg?
Um es auf den Punkt zu bringen, sie haben mit einer LW-Wärmepumpe die richtige Heizquelle für Ihr Wohnhaus ausgesucht. Als direkte Unterstützung zur Heizung und Warmwasserbereitung können Sie einen Holzofen mit Wassertaschen integrieren und können so in der Übergangszeit damit Ihr Warmwasser erzeugen und Ihren Wohnbereich heizen.
Weiter wäre eine Photovoltaikanlage auch noch erwähnenswert, welche dann Ihren Heizstrom auf Ihrem Dach erzeugt. Für Ihr Wohnhaus wird doch von einem Energieberater o.a. Der Wärmeschutznachweis berechnet, er berechnet Ihnen gerne auch die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Komponenten Ihrer Heizungsanlage, dann können Sie selbst entscheiden, was für Komponenten für Sie wichtig sind.
Mit freundlichem Gruß,
Gerhard Fingerle
GF-Bau Selbstbaupartner GmbH
30 Jahre alte Ölheizung austauschen - gegen was?
Gasbrennwerttherme in Verbindung mit einer Solaranlage mit Heizungsunterstützung
Ölheizung austauschen: gegen was?
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.
Die Heizung der Zukunft
Ich denke in Zukunft wird es die Brennstoffzelle sein. z.B. Brennstoffzellenheizung
Vitovalor PT2
Gibt es Alternativen zu einer Gas-Etagenheizung?
Eigentlich ist die Lösung die Sie heute haben, eine gute. Das Heizgerät läuft eigentlich ohne Probleme, man sollte einmal die bisherigen Fehler einmal auswerten, um eine Meinung zu bekommen. In Ihren Fall würde ich Ihnen raten bei der Gasheizung zu bleiben, da die Stromheizung eine Alternative darstellt.
Daher ist es ratsam sich den Fall vor Ort anzusehen um die Lösung zu finden.
Lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung in einem Einfamilienhaus
Nur mit Zuschuss
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