Wasserstoff-BHKW: Die Zukunft für Einfamilienhäuser?
Fossile Blockheizkraftwerke (BHKW) werden für private Haushalte immer interessanter. Doch sind Wasserstoff-BHKW ebenfalls eine sinnvolle Alternative für Einfamilienhäuser?
Inhalt des Blogartikels
So bringt das Wasserstoff-BHKW die Energiewende voran
Blockheizkraftwerke oder kurz BHKW fallen unter den Oberbegriff der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Früher waren sie vor allem für die Industrie von Bedeutung, doch inzwischen finden sich moderne Blockheizkraftwerke immer öfter auch in kleineren Einheiten bis hin zum Einfamilienhaus. Es handelt sich bei einem solchen Kleinkraftwerk um einen Generator, der Strom und Wärme für den eigenen Bedarf direkt vor der Haustür erzeugt.
Klassische Blockheizkraftwerke werden meist mit fossilen Brennstoffen wie Diesel oder Erdgas betrieben. Du kannst aber auch Biomasse dank Holzvergaser und anderen technischen Variationen im Blockheizkraftwerk verbrennen. Wasserstoff ist ein weiterer Energieträger, der infrage kommt, wobei insbesondere die Vorteile bei dem Ausstoß von CO2-Emissionen interessant sind. Ein Wasserstoff-BHKW mit Brennstoffzelle produziert nämlich als Abfallprodukt hauptsächlich reines Wasser.
Ob die Bilanz insgesamt positiv ausfällt, hängt allerdings davon ab, wie der Wasserstoff für die Brennstoffzelle erzeugt wurde. Obwohl es sich um das häufigste Element im Universum handelt, kommt es auf unserem Planeten nicht in freier Form vor und muss z. B. per Elektrolyse synthetisch erzeugt werden.
Unterschiede zwischen Wasserstoff-BHKW und fossilen KWK-Lösungen
Bei der Verwendung fossiler Brennstoffe muss das Blockheizkraftwerk mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein. Dieser fällt beim Wasserstoff-BHKW auf Basis der Brennstoffzelle weg. In der Folge kann ein solches Kraftwerk sehr viel leiser arbeiten, da kein störendes Motorengeräusch entsteht. Zudem fallen auch viele bewegliche Teile weg, die verschleißanfällig sind und einen höheren Wartungsaufwand erfordern.
Außerdem punktet das reine Wasserstoff-BHKW mit einem sehr geringen CO2-Ausstoß. Da auch der Platzbedarf sinkt, eignen sich Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke perfekt für die Kombination mit Einfamilienhäusern.
Es gibt allerdings auch Hybridanlagen, die sowohl fossile Energieträger als auch Wasserstoff nutzen. Damit profitierst du von den jeweiligen Vorteilen beider Systeme, auch in Bezug auf den Wirkungsgrad. Diese haben dann selbstverständlich ebenfalls einen Verbrennungsmotor für den Betrieb mit Gas.
Woher stammt der Wasserstoff für die Brennstoffzelle des BHKW?
Ein wichtiger Punkt beim Einsatz von Brennstoffzellen ist die Herkunft des Wasserstoffs. Da dieser nicht frei in der Natur verfügbar ist und synthetisch erzeugt werden muss, ist die Herstellung relativ energieaufwändig. Die Klimabilanz und der Schadstoffausstoß des Kraftwerks sind letztlich immer nur so gut wie die Energiequelle.
So ist dein Elektroauto auch nicht sehr umweltfreundlich, wenn der Strom dafür von Kohlekraftwerken erzeugt wird. Ähnlich ist es mit dem Wasserstoff für die Brennstoffzelle. Um ihn zu erzeugen, ist elektrischer Strom erforderlich. Dieser kann wiederum aus allen möglichen Energiequellen stammen – fossilen Energieträgern und erneuerbaren Energien.
Hinzu kommt die Logistik, die für den Transport von Wasserstoff relativ aufwändig ist, wenn etwa ein Tank beim BHKW installiert wird. Einen direkten Anschluss an eine Wasserstoffleitung gibt es bislang nicht, jedenfalls nicht im privaten Bereich.
Ein Kompromiss ist die Generierung von Wasserstoff über einen sogenannten Reformator, der dem Erdgas aus der normalen Gasleitung den dort gebundenen Wasserstoff entziehen kann. In dem Fall würdest du aber auch wieder indirekt einen fossilen Energieträger nutzen.
Ähnlich funktioniert es mit Biogas, was die CO2-Bilanz wieder verbessert. Diese Betriebsarten empfehlen sich vor allem für Hybrid-BHKW, die auch mit Wasserstoff betrieben werden können.
Wasserstoff als Energiespeicher
Ein Hauptproblem bei der Erzeugung erneuerbarer Energien aus Wind oder Sonne ist, dass du die verfügbare Energie zwischenspeichern musst, um sie bei Bedarf abzurufen. Die Speicherung in Batterien ist ein Ansatz, der jedoch insbesondere im großen Maßstab für die Energieerzeugung nicht zielführend ist.
Die Erzeugung synthetischer Gase wie Wasserstoff kann hingegen eine Lösung für die Zwischenspeicherung von erneuerbaren Energien sein, die dann mithilfe von Brennstoffzellen bedarfsgerecht im Wasserstoff-BHKW oder auch in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen genutzt werden können.
Derzeit gibt es jedoch noch keine umfassende Infrastruktur. Forscher geben aber eine optimistische Einschätzung zur Zukunftsfähigkeit dieses Energieträgers.
Wie praktikabel ist ein Wasserstoff-BHKW im privaten Bereich?
Prinzipiell lassen sich Wasserstoff-BHKW nicht nur industriell nutzen, sondern auch im privaten Bereich zur Energieversorgung von Ein- oder Mehrfamilienhäusern. Voraussetzung ist natürlich die Sicherstellung der Versorgung mit dem Brennstoff, was bei privaten Anlagen derzeit fast immer über den Einsatz eines Reformators realisiert wird.
Während du herkömmliche Blockheizkraftwerke für Einfamilienhäuser bereits für rund 10.000 Euro erhältst, musst du für ein entsprechendes Wasserstoff-BHKW mit etwa 30.000 Euro rechnen. Diese recht hohen Investitionskosten kannst du durch die Fördermittel der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) für Brennstoffzellen reduzieren. Außerdem erhältst du eine Einspeisevergütung für Strom, den du nicht selbst verbrauchst und ins öffentliche Netz einspeist.
Im Folgenden siehst du noch einmal alle Vor- und Nachteile eines Wasserstoff-BHKW im Überblick:
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Vorteile
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Nachteile
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- geräuscharmer Betrieb
- kein Verbrennungsmotor erforderlich (bei rein mit Wasserstoff betriebenen BHKW)
- geringerer Verschleiß
- geringerer Wartungsaufwand
- nahezu kein Schadstoffausstoß
- CO2-Bilanz hervorragend, sofern der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien gewonnen wird
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- höhere Investitionskosten als bei fossilen BHKW
- unter Umständen aufwändigere Logistik zur Versorgung mit Wasserstoff
- bei Hybridanlagen mit Erdgasnutzung fällt die Umweltbilanz weniger gut aus als bei reinen Wasserstoff-BHKW
- trotz Fördermittel für Privathaushalte noch sehr teuer
- Umweltfreundlichkeit steht und fällt mit den Energieträgern, aus denen der Wasserstoff gewonnen wird
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Eine teure, aber zukunftsweisende Technologie
Derzeit lohnt sich der Betrieb eines Wasserstoff-BHKW für Einfamilienhäuser aufgrund der hohen Investitionen, trotz der Förderung, erst nach relativ langer Zeit. Die Vorteile bei der Umweltfreundlichkeit sind abhängig von der Energiequelle, aus der dein Wasserstoff stammt.
Wenn sich Wasserstoff auch im großen Stil als Medium für Energiespeicher durchsetzt, wird der Betrieb deutlich wirtschaftlicher werden. Hinzu kommen geringe Wartungskosten. Die Verschleißanfälligkeit ist im Vergleich zu den klassischen Verbrennungsmotoren anderer BHKW ebenfalls geringer.
