Die Brennstoffzelle bezeichnet einen modernen Energiespeicher. Bei uns erfahren Sie, wie eine Brennstoffzelle funktioniert und welche Vorteile sie bietet. Gleichzeitig werfen wir einen Blick auf die Nachteile und Kosten, die bei einem Einbau auf Sie zukommen.
Was ist eine Brennstoffzelle?
Mit der Bezeichnung Brennstoffzelle wird meist eine Wasserstoff-Brennstoffzelle gemeint. Jedoch können auch andere Brennstoffe wie Methanol, Butan oder Erdgas genutzt werden. Gleichzeitig handelt es sich bei einer Brennstoffzelle um einen Energiewandler. Das bedeutet, hier wird chemische Energie in Elektrizität und Wärme umgewandelt.
Aufbau einer Brennstoffzelle
Der Aufbau einer Brennstoffzelle ist vergleichbar mit dem einer klassischen Batterie. Zwei Elektroden – Anode und Kathode – werden durch einen Elektrolyten voneinander getrennt.
Funktion einer Brennstoffzelle
Die Energie in einer Brennstoffzelle beruht auf einer elektrochemischen Reaktion zwischen Anode und Kathode. Der meist aus Erdgas gewonnene Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser, Strom und Wärme. Diese Reaktion wird „kalte Verbrennung“ genannt. Das bedeutet, dass die Energie nicht schlagartig mit viel Wärme abgegeben wird.
Bei der Stromerzeugung wird der Wasserstoff an der Anode oxidiert, es entstehen positiv geladene Wasserstoffionen und negativ geladene Elektronen. Gleichzeitig wird an der Kathode Sauerstoff zu Anionen reduziert. So ergibt sich eine elektrische Potenzialdifferenz (Spannung), die dazu führt, dass Strom fließt.
Für die Wärmeerzeugung ist die chemische Reaktion zwischen den Wasserstoffionen und Sauerstoff verantwortlich. Daraus entstehen Wärme und Wasserdampf.
Wie viel Strom produziert eine Brennstoffzelle?
Die produzierte Strommenge einer Brennstoffzelle ist von zwei Faktoren abhängig: der Leistung der Brennstoffzelle und den realisierten Vollbenutzungsstunden. Mit Vollbenutzungsstunden wird die Zeit bezeichnet, in der die produzierte Wärme komplett verbraucht wird. Geschieht das nicht, schaltet sich die Brennstoffzelle automatisch ab. Deswegen ist es wichtig, die richtige Größe für Ihr Gebäude zu wählen. Buderus bietet Ihnen Heizungsberatung an, damit Sie die richtige Entscheidung treffen.
Laut dem Bund der Energieverbraucher können Sie davon ausgehen, dass eine Brennstoffzelle mit einer Leistung von 750 Watt im Jahr etwa 5.500 Kilowattstunden Strom erzeugt. Dabei müssen Sie bedenken, dass im Sommer nicht die ganze Wärme genutzt wird und damit die Vollbenutzungsstunden sinken. Trotzdem können Sie davon ausgehen, zwischen 70 und 90 % Ihres Strombedarfs zu decken.
Insgesamt besitzt eine Brennstoffzelle des Typ PEMFC einen Wirkungsgrad von 60 %. Als Vergleich: Ein Benzinmotor hat einen Wirkungsgrad von etwa 24 %. Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen kommen dabei hauptsächlich dort zum Einsatz, wo sie nur zur Elektrizitätsgewinnung eingesetzt werden, nicht zur Nutzung der Abwärme, etwa in Fahrzeugen. Als Elektrolyt dient bei dieser Sonderform der Brennstoffzelle eine Polymermembran, daher der Name. Diese ist mit der Elektrode beschichtet. Dabei wird an der Anode Wasserstoff oxidiert, an der Kathodenseite Sauerstoff oxidiert, als Produkt entsteht Wasser.
Wofür werden Brennstoffzellen eingesetzt?
Heutzutage werden Brennstoffzellen in den Bereichen Heizung und Verkehrsmittel eingesetzt. Vor allem in Japan werden viele Gebäude mit Wärme und Elektrizität versorgt. Außerdem eignet sich die Brennstoffzelle für die Versorgung netzferner Geräte wie eine Messstation. Derzeit wird auch an einer Möglichkeit geforscht, Brennstoffzellen kostengünstig für tragbare Gegenstände und Fahrzeuge zu entwickeln.
Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen
Als verhältnismäßig umweltfreundliche Variante der Stromgewinnung sind Brennstoffzellen beliebt. Ihrem hohen Wirkungsgrad stehen jedoch hohe Kosten gegenüber.
| Vorteile | Nachteile |
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Brennstoffzelle im Haus: Darauf müssen Sie achten
Wenn Sie mit dem Gedanken spielen, eine Brennstoffzelle in Ihrem Haus einzubauen, sollten Sie diese Punkte berücksichtigen:
- Ihr Haus benötigt einen Gasanschluss. Sollte dieser noch nicht existieren, informieren Sie sich, ob zu Ihnen eine Leitung gelegt werden kann. Ein Gastank ist jedoch nicht nötig.
- Die Komponenten einer Brennstoffzellenheizung sind Hydraulik, Puffer- und Trinkwasserspeicher. Diese sind einfach zu installieren und benötigen als Kompaktzentrale nur etwa einen Quadratmeter Stellfläche. Sie können es sich von der Größe her wie eine Art Kühlschrank vorstellen.
- Eine Brennstoffzellenheizung ist optimal für große Neubauten, bei denen viele Menschen zusammenwohnen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sie unter Volllast laufen und keine Energie verloren geht.
- Eine Brennstoffzelle ist leise, sodass sie auch gut in Wohngebäuden ohne Lärmschutz eingesetzt werden kann.
Die Kosten einer Brennstoffzelle
Der Einbau einer Brennstoffzelle ist mit hohen Kosten verbunden. Diese sollten Sie jedoch mit der Möglichkeit einer Förderung gegenrechnen.
Allgemein gehört die Brennstoffzelle derzeit zu den teuersten Heizsystemen auf dem Markt. Durchschnittliche Gesamtkosten liegen zwischen 30.000 und 50.000 Euro.
Jedoch können Sie den für Sie zu zahlenden Betrag durch eine Sanierungsförderung der KfW verringern: Die KfW bezuschusst bis zu 40 % der förderfähigen Kosten beim Einbau von Heizgeräten mit einer Leistung zwischen 0,25 und 5,0 kW elektrische Leistung. Diese Förderung müssen Sie vor dem Beginn des Einbaus beantragen und sie ist nicht mit anderen Förderungen kombinierbar. Die Fördersumme besteht aus einem Grundbetrag von 6.800 Euro, zu dem ein leistungsabhängiger Bonus von 550 Euro je angefangener 100 Watt elektrischer Leistung hinzukommt. Bei Kosten von 35.000 Euro und 1,0 Watt elektrischer Leistung können Sie so an die 12.300 Euro Förderung erhalten.
Mehr über die Fördermöglichkeiten erfahren Sie bei unserem Förderservice , der Sie bei der Antragstellung unterstützt.
Häufig gestellte Fragen zu Brennstoffzellen
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Eine Brennstoffzellenheizung wird von einem Fachbetrieb für Heizungsbau installiert. Wenden Sie sich dafür an Ihren Buderus Partner vor Ort und lassen Sie sich individuell beraten.
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Solange der Wasserstoff aus Erdgas gewonnen wird, gelten Brennstoffzellen nicht als erneuerbare Energiequellen. Jedoch ist ihre Verwendung schadstoffarm und somit besser für die Umwelt als andere Energiequellen.