BHKW mit Brennstoffzelle – intelligent heizen und Energie sparen
Blockheizkraftwerke gewinnen immer mehr an Bedeutung. Sie können auch ohne Verbrennung fossiler Brennstoffe direkt Energie erzeugen, weshalb sie deutlich umweltfreundlicher sind als gewöhnliche Blockheizkraftwerke. Ein BHKW funktioniert dabei wie ein eigenes Kraftwerk, mit dem du sowohl Strom als auch Wärme erzeugen kannst.
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Was ist ein Brennstoffzellen-BHKW?
Blockheizkraftwerke, auch kurz als BHKW bezeichnet, sind schon länger auf dem Markt. In vielen Augen sind sie allerdings nicht mehr zeitgemäß, da sie mit einem Verbrennungsmotor arbeiten und fossile Brennstoffe verbrauchen. Ähnlich wie ein Auto werden herkömmliche Blockheizkraftwerke durch einen Kolben angetrieben, durch dessen Bewegungen mechanische Energie erzeugt wird. Diese Energie kann dann wiederum durch einen Generator, der an der Anlage angeschlossen ist, in elektrische Energie umgewandelt werden, die in das Stromnetz eingespeist werden kann. Die Wärme kann für die Beheizung der Wohnräume oder die Erwärmung des Wassers genutzt werden.
Moderne Blockheizkraftwerke, die mit einer Brennstoffzelle arbeiten, brauchen keinen Verbrennungsmotor und keine fossilen Brennstoffe mehr, da sie mit einer Brennstoffzelle arbeiten. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Blockheizkraftwerk, welches mit der KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) arbeitet, setzt diese Technik auf eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, um unter kontrollierten Bedingungen winzige „Explosionen“ entstehen zu lassen, die wiederum Strom und Wärme freisetzen.
Den dafür benötigten Wasserstoff kann das Brennstoffzellen-BHKW aus Erdgas gewinnen, indem ein sogenannter Reformator dem Erdgas den benötigten Wasserstoff entzieht, der dann wiederum mit Sauerstoff in Kontakt kommt, um eine Reaktion zu erzeugen.
Wie funktioniert ein Brennstoffzellen-BHKW?
Während herkömmliche Blockheizkraftwerke einen höheren Geräuschpegel haben, sollen Brennstoffzellen-BHKW fast geräuschlos laufen. Das liegt daran, dass sie keinen Generator mehr brauchen, der für die Erzeugung von Strom und Wärme fossile Brennstoffe verbrennt (KWK). Blockheizkraftwerke sind gewissermaßen kombinierte Geräte, die sowohl Strom als auch Wärme erzeugen können, um die für den Haushalt benötigte thermische und elektrische Energie sofort zur Verfügung stellen zu können.
Blockheizkraftwerke haben grundsätzlich den Vorteil, dass sich mit ihnen Energie erzeugen lässt, die auch sofort genutzt werden kann. Mithilfe eines Reformators wird dem Erdgas der Anlage Wasserstoff entzogen, der dann wiederum mit dem Sauerstoff aus der Umgebung reagiert. Dabei sollen die Anlagen den Wasserstoff direkt verbrauchen, anstatt größere Mengen aus dem Erdgas zu beziehen und diese dann für eine längere Zeit zu speichern.
Wie ist ein Brennstoffzellen-BHKW aufgebaut?
Eine Brennstoffzelle ist ähnlich wie eine Batterie aufgebaut, die aus einer Anode und einer Kathode besteht. Die Anode und Kathode sind wiederum durch eine hauchdünne Schicht (Membran) voneinander getrennt, damit die Reaktion von Wasser- und Sauerstoff sauber ablaufen kann.
Auf die Anode wird der aus dem Erdgas gewonnene Wasserstoff geleitet, während der Sauerstoff, der aus der Umgebungsluft gewonnen wird, auf die Kathode gegeben wird. Der Wasserstoff wird dann wiederum in Protonen und Elektronen aufgespalten, sobald er auf die Membran trifft. Während die Protonen aufgrund ihrer geringen Größe durch die Membran geleitet werden können, müssen die Elektronen einen Umweg zur Kathode nehmen, indem sie über den Leiter zur Kathode fließen.
Sobald die Protonen und Elektronen aufeinandertreffen, kommt es zu winzigen Gasexplosionen, die wiederum Strom und Wärme erzeugen. Die erzeugte Wärme kannst du dann direkt für die Erwärmung des Wassers oder die Heizung nutzen, während das Wasser, das als „Abfallprodukt“ entsteht, in den Kreislauf zurückgeführt wird, um es für einen erneuten Verbrennungsvorgang zu nutzen.
Welche Vor- und Nachteile hat eine BHKW-Brennstoffzelle?
Vorteile einer Brennstoffzellenheizung
Einer der größten Vorteile einer Brennstoffzellenheizung ist der geräuscharme Betrieb, da das Blockheizkraftwerk keinen Generator benötigt, sondern mit der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff arbeitet. Diese Form der Energiegewinnung ist nicht nur effizient, sondern auch umweltfreundlich, da der CO₂-Ausstoß durch die Verbrennung von Sauer- und Wasserstoff sehr gering ist.
Da der Generator für die Strom- und Wärmeerzeugung (KWK) entfällt, sollen die Wartungskosten der Anlage überdies sehr gering sein. Aufgrund der geringen Größe (die Anlage wird auch gerne als Mini-Kraftwerk bezeichnet) eignet sich das Brennstoffzellen-BHKW sehr gut für Einfamilienhäuser, sofern Hausbesitzer auf eine nachhaltige Energiegewinnung setzen wollen.
Nachteile einer Brennstoffzellenheizung
Während die Motoren eines herkömmlichen Blockheizkraftwerkes einem hohen Verschleiß unterliegen, sind die Wartungskosten einer Brennstoffzellenheizung sehr gering. Hier müssen lediglich die sogenannten Brennstoffzellen-Stacks getauscht werden, um die Energie aus der Verbrennung von Sauer- und Wasserstoff generieren zu können.
Als weiterer Nachteil könnte die Nutzung von Erdgas aufgeführt werden. Hierbei handelt es sich immer noch um einen fossilen Brennstoff, der zu einer schlechteren CO₂-Bilanz beitragen kann. Wer hier jedoch auf Biogas zurückgreift, könnte hingegen zu einer Reduzierung der CO₂-Emission beitragen.
Was kostet ein Brennstoffzellen-BHKW?
Wer sich ein BHKW mit Brennstoffzelle einbauen lassen möchte, muss mit Anschaffungskosten von 20.000 bis 25.000 Euro rechnen. Hinzugerechnet werden müssen Ausgaben, die für die Montage und den Einbau eines Pufferspeichers und die Installation von Rohren und Leitungen erforderlich sind. Glücklicherweise kann der Einbau eines Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes vom BAFA oder von der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) gefördert werden, sodass sich die Kosten für die Anschaffung reduzieren lassen.
Die KfW-Bank kann den Einbau einer BHKW-Brennstoffzelle mit einem Kredit in Höhe von maximal 28.200 Euro bezuschussen. Dies sind etwa 40 Prozent der Anschaffungskosten. Um diesen Zuschuss zu erhalten, sollte der Antrag möglichst vor dem Einbau der Heizung bei der KfW-Bank (Förderung 433) eingereicht werden.
Alternativ bietet sich ein Zuschuss vom BAFA an, den du als Hausbesitzer nicht zurückzahlen musst. Um diesen Zuschuss zu erhalten, sollte die Anlage durch das BAFA gefördert werden, wobei du den Antrag (wie bei der KfW-Bank) vor dem Einbau einreichen musst. Das BAFA kann hier einen Wärme- oder Strom-Effizienzbonus auszahlen, der sich an der Leistung der Anlage orientiert.
Einbau von BHKW-Brennstoffzelle kann sich lohnen
Wenn es um das Thema Nachhaltigkeit geht, sind Blockheizkraftwerke mit Brennstoffzelle auf dem Vormarsch. Sie laufen ausgesprochen geräuscharm, verursachen (fast) kein CO₂, kommen ohne Generator aus und können sowohl vom BAFA als auch von der KfW-Bank bezuschusst werden. Einziger Nachteil ist, dass sie den benötigten Wasserstoff aus Erdgas beziehen müssen, allerdings können Verbraucher hier auf Biogas zurückgreifen, um die Heizung nachhaltig zu betreiben.
