Die Energiewende ist politisch beschlossene Sache. Bei ihrer Umsetzung spielt die Brennstoffzellentechnologie eine wichtige Rolle. Noch vor den Bereichen Strom und Verkehr ist der Wärmemarkt ist mit rund 40 Prozent Anteil am gesamten Energiemarkt der größte Verbraucher. Die Weiterentwicklung moderner Heiztechnologien hat deshalb für alle klima- und energiepolitischen Ziele enorme Bedeutung.
Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Erfolg der Energiewende ist die optimale Ausschöpfung von Energie. Bei der Erzeugung von Strom entsteht Wärme, die in zentralen Kraftwerken als Abwärme verloren geht. Die dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung nutzt die Abwärme vor Ort für die Heizung und die Trinkwassererwärmung. Verluste durch den Transport des Stroms vom zentralen Kraftwerk entstehen nicht mehr, denn der Strom wird dort erzeugt, wo er gebraucht wird. So erreichen KWK-Anlagen einen Gesamtwirkungsgrad, der doppelt so hoch ist wie bei der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme.
Effizienztechnologie Nummer Eins sind dezentrale Brennstoffzellen-Heizgeräte
Brennstoffzellen lassen sich besonders gut in Ein- und Zweifamilienhäusern einsetzen, da die Stromerzeugung an den Bedarf von kleineren Wohneinheiten angepasst werden kann.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Stromerzeugung produziert die Brennstoffzelle Strom nicht durch Verbrennung, sondern durch elektrochemische Prozesse. Brennstoffzellen sind kompakt und bestehen nur aus wenigen mechanischen Komponenten, daher sind sie äußerst robust, langlebig und wartungsarm. Mit ihrem besonders günstigen Verhältnis von elektrischer und thermischer Leistung kommen sie auf lange Laufzeiten und können dabei überproportional viel Strom erzeugen.
Viessmann hat als erster Hersteller in Deutschland ein Brennstoffzellenheizgerät auf den Markt gebracht. Vitovalor hat eine elektrische Leistung von 750 Watt und eine Heizleistung von 1.000 Watt. Mit dieser geringen Heizleistung kann ein Haus natürlich nicht dauerhaft geheizt werden, deshalb ist in das Gerät ein Brennwertkessel mit einer Leistung von 19 kW integriert, der nur dann anspringt wenn eine höhere Heizleistung benötigt wird. Die Brennstoffzelle kann den ganzen Tag durchlaufen und Strom und Wärme produzieren.
Wer seinen selbst produzierten Strom noch effektiver nutzen will, kann die Brennstoffzellenheizung mit einem Stromspeicher kombinieren, dann kann die elektrische Energie in Zeiten, in denen wenig Strom benötigt wird gespeichert werden. Wird, zum Beispiel beim Kochen, mehr Leistung benötigt wird als die Brennstoffzelle liefert, kann der Strom aus der Batterie entnommen werden.
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
In der Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Dabei entsteht Wärme und Strom. Der Wasserstoff wird aus dem Brennstoff Erdgas gewonnen, der Sauerstoff kann einfach der Luft entnommen werden.
Für die physikalisch interessierten Leser: Die Reaktion in der Brennstoffzelle läuft zwischen zwei Elektroden ab. An der Anode wird Wasserstoff zugeführt, der von einem Katalysator in positive Ionen und negative Elektronen gespalten wird. Die Elektronen wandern über einen elektrischen Leiter zur Kathode, und es fließt Strom. Gleichzeitig gelangen die positiv geladenen Wasserstoff Ionen durch den Elektrolyten (Ionen-Austausch-Membran) zur Kathode, wo sie letztlich mit Sauerstoff zu Wasser reagieren, dabei wird Wärme freigesetzt.
Förderprogramm Brennstoffzellenheizung
Brennstoffzellenheizungen werden in Japan bereits zehntausendfach eingesetzt, in Deutschland stehen wir noch am Anfang. Als Marktanreiz hat das Bundes-Wirtschaftsministerium im Rahmen des „Anreizprogramms Energieeffizienz“ (APEE) ein Förderprogramm für die Brennstoffzellenheizung aufgelegt. Mit der Förderung der Brennstoffzellen-Heizung soll die Einführung der Brennstoffzellentechnologie in der Wärme- und Stromversorgung von Wohngebäuden unterstützt werden. Die Förderung wird von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ausgezahlt. Eine feste Voraussetzung für die Förderung ist die Einbindung eines Energieeffizienz-Experten. Der Energieberater berät zum Einbau des Brennstoffzellensystems, prüft, ob das Vorhaben förderfähig ist, und erstellt die „Bestätigung zum Antrag“ (BzA). Das klingt vielleicht etwas kompliziert, soll aber sicherstellen, dass nur effektive Anwendungen gefördert werden.
Die Förderung richtet sich nach der elektrischen Leistung der Brennstoffzelle. Das oben erwähnte Vitovalor von Viessmann wird zum Beispiel mit 9.300 Euro gefördert.
Zusätzlich erhält der erzeugte Strom aus der Kraft-Wärme-Kopplung einen Bonus. Der selbstgenutzte Strom wird mit 4 Cent pro kWh gefördert, der eingespeiste Strom erhält einen Bonus von 8 Cent pro kWh.
Am 30. November informiert die SWB GmbH in Herten über den Einsatz der Brennstoffzellenheizung.
Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite www.deutschland-machts-effizient.de und auf der Internetseite der Energieagentur NRW www.kwk-fuer-nrw.de.
Dies ist ein Beitrag für die Energiekolumne der Zeitung Vestimmo
