Brennstoffzelle: Strom und Wärme maximal effizient - Volle Energie für das moderne Zuhause - Zukunft ...
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Brennstoffzelle: Strom und Wärme maximal effizient Volle Energie für das moderne Zuhause
Das Energiesystem der Zukunft Die Vorteile der Brennstoffzelle
Mit der Brennstoffzelle wird eine innovative Energieerzeugung in Deutschland Für Menschen, die sich innovativ und umweltschonend mit Energie versorgen
heimisch: Verbraucher erzeugen damit ihren eigenen Strom und heizen gleich wollen, ist eine Brennstoffzellen-Heizung die richtige Wahl. Außerdem helfen
zeitig ihre Wohnung – effizient, sparsam, leise und besonders klimaschonend. die Geräte dabei, die Energiekosten deutlich zu senken.
Gas-Technologien: zuverlässig, gramms im Sommer 2016 wurden bis Unabhängig Günstig
innovativ und zukunftsfähig zum Ende des Jahres 2020 insgesamt Den Strom selbst zu produzieren macht un- Statt teuren Strom einzukaufen, können
Zwei Drittel aller 2020 neu installierten 15.554 Förderanträge bewilligt. abhängiger vom öffentlichen Stromnetz und Besitzer einer Brennstoffzelle ihren Strom
Heizungen in Deutschland sind Gas- damit auch von steigenden Strompreisen. mit günstigem Erdgas selbst produzieren.
Brennwertheizungen. Die zuverlässige Brennstoffzellen gibt es als Kombi-An- Das reduziert die Energiekosten deutlich.
und ausgereifte Technologie sorgt also lagen mit integrierter Brennwerteinheit Flexibel einsetzbar
fast überall im Land für warme Räume oder als Beistellgeräte, zum Beispiel zur Den Kunden steht eine ganze Reihe von Umweltschonend
und für warmes Duschwasser. Einbindung in ein vorhandenes Heizsys- Geräten zur Verfügung, und zwar in ver Statt in einem großen Kraftwerk wird der
tem. Gasbetriebene Brennstoffzellen schiedenen Leistungsklassen: für Ein- und Strom dezentral – also direkt vor Ort – er-
Die neue Generation sind die innovativste Art, Strom und Mehrfamilienhäuser oder Gewerbebe- zeugt. Dadurch sinken die CO2-Emissionen.
für Strom und Wärme Wärme zu produzieren. Das macht sie triebe, für Bestandsgebäude oder für Außerdem muss der Strom nicht über das
Zuverlässig und ausgereift ist auch die zu einem Zukunftsträger für höchste Neubauten. Stromnetz transportiert werden.
Brennstoffzelle. Aber sie produziert Effizienz, minimalen Energieverbrauch
neben Wärme vor allem Strom, und das und geringste CO2-Emissionen. Effizient Zuverlässig
besonders sparsam und klimaschonend. Brennstoffzellen wandeln Gas direkt in Brennstoffzellen arbeiten zuverlässig und
Brennstoffzellen wurden in mehrjähri- Strom aus eigener Produktion elektrische und thermische Energie um und haben eine lange Lebensdauer. Außerdem
gen Belastungstests erprobt und kon- Nutzer von Brennstoffzellen haben Vor- können dadurch Wirkungsgrade von über bieten die Hersteller ihren Kunden War-
tinuierlich weiterentwickelt. Der Bund teile gegenüber anderen Verbrauchern: 90 Prozent erreichen. tungsverträge an – das garantiert einen
unterstützt die Einführung der Techno- Die Brennstoffzelle produziert den langfristig effizienten Betrieb.
logie über ein spezielles Programm mit Strom direkt vor Ort. Und dieser Strom Innovativ
großzügigen Fördersätzen. Seit dem ist deutlich günstiger als der aus dem Der Staat fördert die Anschaffung und den
Start des Technologieeinführungspro- Stromnetz. Betrieb der innovativen Geräte großzügig
(siehe S. 7).
Auch im Sparen innovativ
Einsparung von Energie, Energiekosten und CO2
im Vergleich zu einem alten Gas-Heizgerät.
– 38 % Energiebedarf
– 54% Energiekosten
– 55 % CO2-Emissionen
Brennstoffzellen sind modern, leise und können fast überall im Haus installiert werden – auch im
Wohnbereich. A+++ Energieeffizienzlabel
Auf der Titelseite: Brennstoffzellen-Stapel (Stack) zur Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff
Quelle: Modernisierungskompass Zukunft Gas auf Basis von Berechnungen des ITG Dresden (März 2021)
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So funktioniert die
Brennstoffzelle
Brennstoffzellen wandeln Erdgas und Flüssiggas in Wasserstoff um und nutzen Strommanagement-
ihn zur Gewinnung von Strom und Wärme. Und das mit höheren Wirkungsgraden Brennstoffzelle Steuerung
als viele andere Technologien.
Erdgas liefert die Energie stoff zu verbinden. Bei diesem Vorgang
Über den Hausanschluss gelangt das entsteht elektrische Spannung, die sich
Erdgas zur Brennstoffzelle. Im Refor- als elektrische Energie nutzen lässt.
mer wird in einem innovativen Prozess
aus Erdgas Wasserstoff (H2) gewonnen. 60 Prozent des Strombedarfs gedeckt Gasreinigung
Anschließend kommt es zu einer Reak- Der Gleichstrom wird im Inverter (oder Luftversorgung
tion, die auch als „kalte Verbrennung“ Wechselrichter) in Wechselstrom umge-
bezeichnet wird. Im Brennstoffzellen- wandelt. Dieser Strom kann direkt im
Stapel (Stack) reagieren Wasserstoff Haushalt genutzt werden und deckt bis
und Sauerstoff in einer umgekehrten zu 60 Prozent des Strombedarfs. Über-
Elektrolyse zu Wasser (H2O). Dabei ent- schüssiger Strom kann in einer Batterie
stehen Gleichstrom und Wärme. gespeichert oder ins Netz eingespeist
werden.
Durchlässige Membran Wärmetauscher
Eine einzelne Brennstoffzelle besteht Bei der elektrochemischen Reaktion
aus einer Membran, die zwei Elektroden entsteht außerdem Wärme, die dem
voneinander trennt. Auf der einen Seite Heizkreislauf zugeführt wird. Das kann
der Membran befindet sich Wasserstoff, zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad
auf der anderen Seite Sauerstoff. Im Fal- der Brennstoffzelle von über 90 Prozent
le der SOFC durchdringt der Sauerstoff führen. Wasseraufbereitung
die Membran, um sich mit dem Wasser-
Brennstoffzellen sind technisch faszinierende Geräte, die sehr einfach zu installieren und zu betreiben sind.
(Bauteilbeschreibung BLUEGEN BG15)
MADE IN GERMANY
Brennstoffzellen-Typen: Faszinierende Technik Brennstoffzellen sind übrigens
Brennstoffzellen existieren in verschiedenen Ausfüh- eine deutsche Erfindung. Ihr
rungen, die sich hinsichtlich ihrer Membran voneinander Prinzip wurde bereits 1838 von
unterscheiden. dem deutschen Chemiker
Christian Friedrich Schönbein in
Die PEMFC ist eine Niedertemperaturbrennstoffzelle Basel in der Schweiz entdeckt:
mit Polymermembran. Sie nutzt einen Reformer, um aus Er umspülte zwei in Salzsäure
dem Erdgas besonders reinen Wasserstoff zu gewinnen. eingelegte Platindrähte mit
Wasserstoff bzw. Sauerstoff und
Bei der SOFC dagegen kommt bei der Trennung von bemerkte zwischen den Drähten
Ionen und Elektronen Zirkondioxid zum Einsatz. Sie kann eine elektrische Spannung.
Die Elektrolyt-Membran im Inneren einer Brennstoffzelle ist zentrales Element für den chemischen Prozess, Erdgas direkt einsetzen, benötigt aber eine deutlich Dabei entstand auch Wärme.
bei dem Strom und Wärme erzeugt werden. höhere Betriebstemperatur von bis zu 1.000 °C. Dieses Funktionsprinzip nutzen
Brennstoffzellen.
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Das passende Gerät Förderung für Innovationen
für jeden Einsatzbereich Brennstoffzellen sind besonders effizient und umweltschonend. Deshalb hat der Staat sein
Technologie-Einführungsprogramm über 2020 hinaus verlängert und 2021 noch einmal angepasst.
Die Tabelle zeigt eine Auswahl der derzeit in Deutschland verfügbaren Brennstoffzellen:
Über die Kreditanstalt für Wiederauf- Was wird gefördert? FÖRDERSERVICE DER HERSTELLER
bau (KfW) gibt die Bundesrepublik Gefördert wird der Einbau von sta-
einen Investitionskostenzuschuss für tionären Brennstoffzellensystemen
neue Brennstoffzellen. Die Förderung mit einer elektrischen Leistung (Pel) Zu allen Fragen rund um die För-
gilt für den Neubau und für den Gebäu- von mindestens 0,25 kWel bis maximal derung von Brennstoffzellen ge-
debestand sowohl für Wohn- als auch 5,0 kWel in neue oder bestehende ben die Gerätehersteller gerne
für Gewerbeimmobilien. Wohn- und Nichtwohngebäude nach § 2 Auskunft. Sie vermitteln Kunden
Gebäudeenergiegesetz (GEG). auch an spezialiserte Dienstleis-
Für eine neue Brennstoffzelle zahlt die ter, die sich um die Beantragung
KfW einen Festbetrag in Höhe von Die Kombination eines Zuschusses für und auch um die Abwicklung der
Buderus SOLIDpower Sunfire
6.800 Euro. Je angefangenen 100 Watt Brennstoffzellensysteme mit weiteren Förderung kümmern.
SenerTec Viessmann Viessmann Remeha elektrischer Leistung kommen noch Förderungen aus Mitteln des Bundes
BLUEGEN BLUEGEN Sunfire-
Dachs 0.8 Vitovalor PT2 Vitovalor PA2 eLecta 300
BG15 BG15 Home 750 einmal 550 Euro dazu. ist ausgeschlossen.
Anlage Brennstoff- Brennstoffzelle Brennstoff- Brennstoffzelle Brennstoffzellen- Brennstoffzelle Brennstoff-
zellen- mit integriertem zellen-Einzel- mit integriertem Einzelgerät mit Zusatz- zellen-
Einzelgerät Brennwertgerät gerät Brennwertgerät heizgerät und Einzelgerät
und Warm- und Warm- Speichersystem 6.800 €
Festbetrag
wasserspeicher wasserspeicher 4.400 €
Leistungsabhängiger
Typ Brennstoff- SOFC PEMFC SOFC PEMFC PEMFC PEMFC SOFC Zusatzbetrag
zelle
Gesamtförderung
Maße nur Grund- 800 x 550 x 1.080 x 1.410 x 800 x 550 x 595 x 1.200 x 595 x 600 x 1.080 x 410 x 600 x 680 x
gerät (T x B x H)
Elektrische
1.200 mm
1.500 W
1.870 mm
750 W
1.200 mm
1.500 W
1.800 mm
750 W
1.600 mm
750 W
1.870 mm
750 W
1.150 mm
750 W
11.200 €
Leistung
Thermische 850 W 1.100 W 850 W 1.100 W 1.100 W 1.100 W 1.250 W
Leistung Quelle: KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau, Ausgangsbasis: Vitovalor PT2 von Viessmann
Elektrischer 55 % 38 % 55 % 38 % 38 % 38 % 39,7 %
Wirkungsgrad
Thermischer
Wirkungsgrad
33 % 54 % 33 % 54 % 54 % 54 % 49,3 %
Komfort für Kunden und Handwerk
Gesamt- 88 % 92 % 88 % 92 % 92 % 92 % 89 %
wirkungsgrad
Installation, Betrieb und Wartung einer Brennstoffzellen-Heizung sind nicht komplizierter als bei anderen Gas-Systemen.
Pufferspeicher extern 300 l extern 220 l Trinkwasser- extern 300 l extern
Heizungswasser speicher
Brennstoffzellen sind ähnlich zu instal- Das Rundum-sorglos-Paket Mit der Durchführung der Serviceleis-
Energieeffizi-
A+++ A+++ A+++ A++ A+++ A+++ A+++ lieren wie eine Gas-Brennwertheizung. Die Hersteller der Brennstoffzellen tungen beauftragen die Hersteller
enzlabel
Die Komponenten – Hydraulik, Puffer- bieten ein Service-Paket inklusive ausschließlich geschulte SHK-Fachhand-
KfW-Festbetrag 6.800 € 6.800 € 6.800 € 6.800 € 6.800 € 6.800 € 6.800 € und Trinkwasserspeicher – sind größten- Vollwartung mit einer Laufzeit von zehn werksbetriebe. Viele Hersteller bieten
teils vormontiert und ermöglichen eine Jahren an. Darin ist auch eine Leistungs- auch eine Fernüberwachung der Geräte
Leistungsabhän- zeitsparende Montage. In bestehenden und Funktionsgarantie enthalten. Die an, um auf eventuelle Störungen sofort
giger Zusatzbe- 8.250 € 4.400 € 8.250 € 4.400 € 4.400 € 4.400 € 4.400 € Gebäuden können in der Regel die vor- Serviceleistungen beinhalten auch das reagieren zu können.
trag
handenen Anschlüsse genutzt werden. Material, zum Beispiel den Austausch
Mit der Installation erfolgt ein hydrau- von Luft- und Wasserfilter. Für die Während die Gas-Brennwerteinheit
Gesamtförderung 15.050 € 11.200 € 15.050 € 11.200 € 11.200 € 11.200 € 11.200 €
lischer Abgleich der Wärmeverteilung Verbraucher ist der Abschluss eines einmal pro Jahr gewartet wird, genügt
im Gebäude. Am Hausanschluss wird au- Wartungsvertrags mit einer Laufzeit für das Brennstoffzellenmodul eine
ßerdem ein Zweiwegezähler installiert, von zehn Jahren eine Voraussetzung, Wartung alle fünf Jahre. Das liegt daran,
um den ins Netz eingespeisten Strom um von der staatlichen Förderung der dass in den modernen Geräten kaum
abzurechnen. Brennstoffzellen-Heizung zu profitieren. bewegliche Teile verbaut sind.
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Gesetzliche Vorgaben im Neubau:
EnEV/GEG-Bewertungstools
Online-Tools unterstützen bei der Integration einer Brennstoffzellen-
Heizung in die Planung und Bewertung von Wohngebäuden.
In der bisherigen Energieeinsparver- mindestens 50 Prozent der Wärme in
ordnung sowie in dem aktuellen Ge- einem Wohngebäude bereitstellt. In
bäudeenergiegesetz (GEG 2020) sind Einfamilienhäusern ist das sehr wahr-
die energetischen Anforderungen an scheinlich der Fall.
Gebäude geregelt. Die Pflichten, die
sich für die Eigentümer von Gebäuden Förderung durch KfW
daraus ergeben, lassen sich auf verschie- Die Erfüllung dieser Voraussetzungen
dene Art erfüllen: zum Beispiel mit der ist Grundbedingung für den Erhalt von
Nutzung von Solarenergie, Erdwärme Förderungen durch die KfW. Ob eine
oder Biomasse. geplante Brennstoffzelle die Förderbe-
dingungen erfüllt, lässt sich mit einer
Auch mit einer Brennstoffzelle lassen EnEV/GEG-Bewertung überprüfen.
sich die EnEV-Anforderungen in Verbin-
dung mit Vorgaben aus dem Erneuer- Einige Gerätehersteller stellen Tools
bare-Energien-Wärmegesetz (EEWär- zur energetischen Bewertung von
meG) bzw. die aktuellen GEG-Anforde- Brennstoffzellen im Sinne EnEV/GEG zur
rungen erfüllen. Das funktioniert zum Verfügung. Zwei Excel-Tools finden Sie
Beispiel dann, wenn die Brennstoffzelle außerdem auf www.ibz-info.de.
Impressum
Initiative Brennstoffzelle
c/o Zukunft Gas GmbH
Neustädtische Kirchstraße 8 Die IBZ Initiative Brennstoffzelle ist das Kompe-
10117 Berlin tenzzentrum für Brennstoffzellen-Heizgeräte in
T +49 30 4606015-0 der Hausenergieversorgung. Getragen wird die
ibz@gas.info Initiative durch den Bundesverband der Deutschen
www.erdgas.info Heizungsindustrie (BDH) und die Brancheninitiative
www.ibz-info.de Zukunft Gas. Gemeinsam engagieren sich führende
Unternehmen der Energiewirtschaft und namhafte
Fotos: BDEW/ Swen Gottschall, Hersteller Gerätehersteller. Als Kooperationspartner unter-
Stand: März 2021 stützen der Deutsche Verein des Gas- und Wasser-
faches (DVGW) sowie die Nationale Organisation
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
(NOW).
Initiative Brennstoffzelle getragen von BDH e. V. und Zukunft ERDGAS e. V.
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