Stichwort „Kalte Verbrennung": Wie läuft die chemische Reaktion eigentlich genau ab?

Die Funktionsweise einer Brennstoffzelle ist ähnlich wie bei einer Batterie: Zwischen zwei Elektroden läuft eine chemische Reaktion ab. Allerdings werden bei der Brennstoffzelle die Reaktionspartner Wasserstoff und Sauerstoff permanent von außen zugeführt. Die Wasserstoffmoleküle werden auf der Anodenseite durch einen Katalysator in positiv geladenen Wasserstoffionen und negativ geladene Elektronen aufgespalten. Diese fließen über einen Leiter zur Kathode. Im Klartext: Es fließt Strom. Die Wasserstoffionen wiederum entweichen durch ein Elektrolyt, das die Gase trennt, um eine unkontrollierte Knallgasreaktion zu vermeiden. Auf der Kathodenseite reagieren die Wasserstoffionen mit dem zugeführten Sauerstoff aus der Luft. Dabei entstehen Wärmeenergie und Wasserdampf. Diese werden über einen Kühlkreislauf abgeführt und werden dann für Heizzwecke verwendet.

Ist die Brennstoffzellen-Technologie tatsächlich schon ausgereift?

Die Entwicklung der Brennstoffzellen-Heizungen geht weiter voran. Das gilt vor allem für Preise, Größe und Gewicht. Im Callux-Projekt hat die Bundesregierung von 2008 bis 2016 einen Praxistest unterstützt, bei dem rund 500 Brennstoffzellen-Heizungen verschiedener Hersteller vor Ort bei Verbraucher*innen installiert wurden. Dabei hat sich gezeigt, dass die Technik reif ist und die nötige Langlebigkeit besitzt.

Müssen besondere Vorschriften oder Voraussetzungen beim Einbau einer Brennstoffzellen-Heizung beachtet werden?

Wenn ein Gasanschluss vorhanden ist, lassen sich Brennstoffzellen-Heizungen jederzeit einbauen und an ein vorhandenes Heizsystem mit Warmwasser-Leitungen anschließen. Der Platzverbrauch ist minimal und entspricht in etwa dem einer größeren Kühltruhe. Der Aufbau ist unkompliziert. Die Brennstoffzelle kann im Keller oder im Betriebsraum des Hauses untergebracht werden. Sie arbeitet sehr leise und wartungsarm.

Gibt es eigentlich verschiedene Typen von Brennstoffzellen?

Ja, die gibt es. Bei der energetischen Versorgung des Hauses mit Hilfe einer brennstoffzellenbasierten Heizung werden vor allem die Niedertemperatur-Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle („Proton Exchange Membrane Fuel Cell“, PEMFC) sowie die Festoxid-Brennstoffzelle („Solid Oxide Fuel Cell“, SOFC) verwendet. Sie unterscheiden sich bei der Art des eingesetzten Elektrolyts sowie bei der Betriebstemperatur. PEMFC-Brennstoffzellen verwenden als Elektrolyt normalerweise eine feste Polymermembran. Die Betriebstemperatur dieses Brennstoffzellentyps liegt zwischen 60 und 120 °C. SOFC-Festoxi-Brennstoffzellen werden dagegen bei einer Betriebstemperatur von 650-1000 °C betrieben. Sie setzen auf ein Elektrolyt aus einem festen keramischen Werkstoff, der Sauerstoffionen durchlässt, aber für Elektronen isolierend wirkt. Die meisten derzeit erhältlichen Brennstoffzellen-Heizungen setzen auf die SOFC-Technik.

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Vom Angebot über die Installation der Anlage bis hin zur Wartung – Sie profitieren von einem Rundum-sorglos-Paket, das individuell auf Sie zugeschnitten wird. Nach einem unverbindlichen Beratungsgespräch mit unseren Expert*innen, erhalten Sie schnell und unkompliziert ein Angebot sowie Informationen zu den gesetzlichen Rahmenbedingungen. Zudem werden Sie bei vielen bürokratischen Prozessen von Brennstoffzellen-Expert*innen unterstützt, die die Unterlagen mit Ihnen durchgehen.

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Was ist eine Brennstoffzelle eigentlich?

Die Brennstoffzelle ist eine Kraft-Wärme-Kopplungstechnik (KWK), die auf der Basis einer elektrochemischen Wandlung funktioniert. Sie besticht durch ihren hohen Wirkungsgrad und produziert gleichzeitig Strom und Wärmeenergie für Heizzwecke. Auch wenn der Name es vermuten lässt: In der Brennstoffzelle findet kein Verbrennungsprozess statt. Vielmehr läuft eine chemische Reaktion zwischen Sauerstoff aus der Luft und dem aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff ab. Dadurch entsteht elektrische Energie, die Sie im Haus verbrauchen oder ins Stromnetz einspeisen können. Des Weiteren wird Wärmeenergie für die Aufbereitung von Wasser und zum Heizen produziert. Da in einem Brennstoffzellenheizgerät in der Regel auch ein Zusatzheizgerät (Gasbrennwert) verbaut ist, decken Sie damit den Wärmebedarf des Gebäudes komplett ab. Auf der Stromseite wird der Bedarf nicht vollständig, sondern nur zu zirka 60 % abgedeckt. Der Strom, der nicht in Ihrem Gebäude genutzt werden kann, wird in das Stromnetz eingespeist und entsprechend vergütet.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Wandler, in dem Strom und Wärme über die sogenannte „kalte Verbrennung“ erzeugt werden. Unabdingbar für den Betrieb einer brennstoffzellenbasierten Heizung ist ein Gasanschluss, wobei sich sowohl Erdgas als auch Bioerdgas einsetzen lassen. Aus dem Gas wird im Reformer der Anlage Wasserstoff erzeugt. Dieser reagiert in der Brennstoffzelle mit dem Sauerstoff. Wie bei einer Batterie wandelt die Brennstoffzelle chemische Energie um, ohne diese zu speichern. Aus diesem Grund werden Wasser- und Sauerstoff kontinuierlich von außen zugeführt, damit Strom und Wärme entstehen.

Voraussetzungen für eine Brennstoffzellen-Heizanlage

Prinzipiell können Sie eine Brennstoffzellen-Heizung in jedem Haus installieren lassen, das über einen Erdgasanschluss verfügt. Damit Sie von der Brennstoffzelle am meisten profitieren, sind folgende Punkte wichtig.

Sie sind Eigentümer*in eines Ein- oder Zweifamilienhauses oder eines gewerblich genutzten Gebäudes oder planen einen entsprechenden Neubau.
Sie wollen Ihre bisherige Heizungsanlage erneuern oder planen die Energieversorgung für Ihren Neubau.
Sie verfügen über eine Zentralheizung mit zentraler Warmwasserbereitung.

Die Brennstoffzellentechnik kurz erklärt

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