In einem chemischen Prozess mit Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt das Brennstoffzellen-Heizsystem Strom und Wärme

Die Brennstoffzellenheizung ist eine der spannendsten Technologien, die derzeit am Markt erhältlich sind. Sie gilt aufgrund ihrer Leistungsdaten als besonders innovativ und zukunftsweisend. Die Brennstoffzelle ist vom Prinzip her die effizienteste Form der Kraft-Wärme-Kopplung. Das Besondere an dieser Entwicklung: Die Anlagen arbeiten elektrochemisch, es findet also keine Verbrennung statt. Dadurch ist die Umweltbelastung ausgesprochen gering, setzt die Brennstoffzelle neue Maßstäbe bei Verbrauch und CO₂-Emissionen. Sie funktioniert praktisch schadstofffrei, weil sie lediglich Wasserdampf produziert. Kohlendioxidemissionen entstehen nur durch die Beheizung des eingebauten Reformers, dafür wird in der Regel konventionelles Erdgas verwendet. 

Die Idee hinter dem Brennstoffzellenheizsystem ist schon rund 180 Jahre alt. In einer chemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, der sogenannten kalten Verbrennung, entstehen Strom und Wärme sowie Wasser als Nebenprodukt. Ein Inverter wandelt den Gleichstrom aus der Brennstoffelle in Wechselstrom um, den man dann im Haushalt nutzen oder in das allgemeine Versorgungsnetz einspeisen kann. Über einen Wärmetauscher wird die erzeugte Wärme an einen Heizwasser-Pufferspeicher übertragen – entweder zur Warmwasserbereitung oder zur Beheizung der Räume. 

Brennstoffzellenheizung ausgesprochen effizient
In Sachen Effizienz ist die Brennstoffzellenheizung nur schwer zu überbieten. Weil das System kombiniert Strom und Wärme generiert, erreicht es ein Wirkungsgrad von rund 90 Prozent. Durch die direkte Umwandlung von Energie nutzen Brennstoffzellen den Energiegehalt des Brennstoffs, zum Beispiel Erdgas, nahezu vollständig. Dagegen nehmen sich die 40 Prozent eines konventionellen Kraftwerks recht bescheiden aus. Besonders lohnenswert ist eine Brennstoffzelle, wenn Hausbesitzer den Strom selbst verbrauchen und sich dadurch von den Energiepreisen unabhängiger machen. Wichtig für einen wirtschaftlichen Betrieb in Ein- und Zweifamilienhäusern: Neben Strom muss auch Wärme relativ konstant abgenommen werden. Denn davon wiederum hängt die sinnvolle Stromerzeugung der Brennstoffzelle ab.

Gelungene Umsetzungbei einer Modernisierung
Ein gelungenes Umsetzungsbeispiel findet man in einem Wohngebäude aus den 1930er Jahren in Villingen-Schwenningen. Dort ließen die Eigentümer im Zuge der Anlagenmodernisierung ein Brennstoffzellen-Heizsystem installieren. Es besteht aus zwei Teilen: der Gas-Brennstoffzelle und einem modernen Gas-Brennwertgerät. Zudem ist ein 170 Liter Pufferspeicher integriert, in welchem die von der Brennstoffzelle erzeugte Wärme gespeichert wird. Die Anlage arbeitet besonders effizient bei einer möglichst langen Laufzeit – deshalb wurde das System so ausgelegt, dass diese mindestens 6.000 Stunden pro Jahr beträgt. Aufgrund der Dimension des Pufferspeichers schaltet die Anlage selbst im Sommer bei geringerem Wärmebedarf nur selten ab.