Funktionsweise einer Brennstoffzellenheizung

Bei einer Brennstoffzellenheizung handelt es sich um eine KWK-Anlage, die gleichzeitig Strom und Wärme produziert. Im Gegensatz zu einem konventionellen Blockheizkraftwerk mit Verbrennungsmotor, funktioniert die Brennstoffzellenheizung durch eine elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle selbst. Benötigt werden dafür Gas, in der Regel Erdgas, und Sauerstoff. Eine Brennstoffzellenheizung hat einen sehr hohen Wirkungsgrad von etwa 90 %, gleichzeitig wird im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungsanlagen nur rund die Hälfte CO2 produziert.

Wie funktioniert eine Brennstoffzellenheizung genau?

Eine Brennstoffzelle ist in eine Anode und eine Kathode aufgeteilt, die durch eine Membran getrennt sind. In einer Brennstoffzellenheizung befinden sich mehrere Brennstoffzellen. Damit der elektrochemische Prozess funktionieren kann, muss zunächst die Brennstoffzellenheizung an die Erdgas-Leitung angeschlossen werden. Vom Erdgas wird Wasserstoff abgespalten und der Brennstoffzelle zugeführt. Zur gleichen Zeit wird Sauerstoff in die Brennstoffzelle geleitet. In der Anode wird der Wasserstoff in positiv geladene Wasserstoffionen sowie negativ geladene Elektronen gespalten. Die Membran verhindert den direkten Übertritt der Elektronen zur Kathode.
Stattdessen werden sie über einen elektrischen Leiter zur Kathode geleitet, was Gleichstrom erzeugt, der zu Wechselstrom umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu diffundieren die Wasserstoffionen zur Kathode und verbinden sich dort mit dem zugeführten Sauerstoff. Gemeinsam reagieren sie zu Wärmeenergie und Wasserdampf, was zum Erhitzen für Brauch- und Heizungswasser genutzt wird. Als Nebenprodukt entsteht Wasser. Der elektrochemische Prozess, auf dem diese Form der Heizungstechnologie basiert, wird auch als kalte Verbrennung bezeichnet.

Ist die Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus geeignet?

Bei einer Brennstoffzellenheizung handelt es sich um ein kompaktes Gerät, das üblicherweise in jedem Keller Platz findet. Voraussetzung für die Installation ist ein Gasanschluss, da Erdgas den für die elektrochemische Reaktion benötigten Wasserstoff liefert. Als Alternative können die meisten Geräte auch mit Biogas aus dem Gasnetz oder Flüssiggas aus Tanks betrieben werden. Zusätzlich wird ein Strom- sowie ein Wasseranschluss benötigt.
Brennstoffzellenheizungen decken als KWK-Anlage aus dem Mikro-Bereich den Grundbedarf an Wärme und Strom ab. Sollte eine höhere Menge an Wärme benötigt werden, wird automatisch Wärme über ein Zusatzheizgerät geliefert. Das kann im Brennstoffzellenheizgerät integriert sein oder auch ein bestehendes Gasbrennwertgerät kann diese Funktion übernehmen. Grundsätzlich sind Brennstoffzellenheizungen für Einfamilienhäuser also geeignet. Doch wie bei jeder stromerzeugenden Heizung ist die Nutzung und Auslastung im Verhältnis zur Größe des Hauses für die Frage ausschlaggebend, ob sich die KWK-Anlage wirtschaftlich lohnt.

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