Eigenheimbesitzer können die Energiewende aktiv mitgestalten und sogar von ihr profitieren. Eine Brennstoffzelle für Zuhause bietet dabei eine gute Möglichkeit. Mit ihr produzieren Sie wetterunabhängig Strom und auch Wärme und decken so den eigenen Bedarf. Im Ratgeber klären wir Sie darüber auf, wann sich eine Brennstoffzelle für Zuhause lohnt. Und wir zeigen, wie es mit Verbrauch, Kosten und den baulichen Voraussetzungen aussieht.
Wann lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung?
Es gibt heute kaum eine effizientere Art, im Eigenheim Strom und Wärme zu erzeugen, als mit einer Brennstoffzelle. Das liegt zunächst am hohen energetischen Wirkungsgrad dieser Technologie. Das bedeutet, dass die Brennstoffzelle für Zuhause besonders effizient ist. Denn sie wandelt einen hohen Prozentsatz des eingesetzten Kraftstoffs (bzw. der im verbrauchten Betriebsstoffvolumen gespeicherten Energie) in Wärme oder Strom um.
Für Eigenheimbesitzer, die ihren Altbau noch mit einem in die Jahre gekommenen Heizkessel beheizen, lohnt sich der Wechsel nahezu immer. Wer sich dafür entscheidet, spart auch bei den Heiz- und Stromkosten. Bisherige Energiekosten senken Sie so um bis zu 50 %. Die Anschaffungskosten federn Verbraucher mittels staatlicher Förderungen ab. Durch die Einsparungen beim Verbrauch amortisieren sich die Kosten bereits nach einigen Jahren.
Achten Sie auf die richtige Dimensionierung, damit sich die Anschaffung in der Praxis lohnt. Nehmen Sie hier am besten den Rat eines Energieberaters in Anspruch. Welches Gerät zum Gebäude passt, schließt die Frage nach dem Gesamtenergiebedarf und die damit verbundenen Kosten ein. Lohnend ist die Anschaffung vor allem bei steigenden Strompreisen.
Was sind die Vorteile einer Brennstoffzelle für Zuhause?
Eine auf die Bedürfnisse und das Nutzerverhalten zugeschnittene Brennstoffzelle für Zuhause bietet Hausbewohnern eine ganze Reihe an Vorteilen:
- reduzierter Strombezug aus dem Netz
- 50 % weniger CO2 Emissionen
- vermeidet die Freisetzung von Stick- oder Schwefeloxiden
- sparsamer Betrieb
- hoher Wirkungsgrad
- kompakte Technik
- geräuscharm und vibrationsfrei
- niedrige laufende Kosten
- Energieproduktion direkt am Ort des Verbrauchs
- kein mechanischer Verschleiß, daher geringer Wartungsaufwand
Was verbraucht eine Brennstoffzelle?
Brennstoffzellen benötigen für den Betrieb Erdgas, Biogas oder Wasserstoff sowie die Komponente Sauerstoff. Den genauen Verbrauch zeigen wir am Beispiel von Brennstoffzellen-Systemen, denen die innovative Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Technologie (SOFC, Solid Oxide Fuel Cells) für die Strom- und Wärmeerzeugung zugrunde liegt. Bei SOFC-Brennstoffzellen finden eine Reihe chemischer Prozesse statt, bei denen Sauerstoff-Ionen mit aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff zu Wasser reagieren. Diese Vorgänge erzeugen elektrische Energie und Wärme.
Um eine sogenannte Festoxid-Brennstoffzelle handelt es sich bei dem BLUEGEN BG-15 des Brennstoffzellen-Herstellers SOLIDpower. Sie wird bei Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius betrieben, hat einen besonders hohen elektrischen Wirkungsgrad und ist in erster Linie auf die Stromversorgung von Wohn- und Gewerbegebäuden ausgelegt und unterstützt das vorhandene Heizungssystem.
Der BLUEGEN BG-15 erzeugt rund 13.000 kWh Strom und 7.500 kWh Wärme pro Jahr. In der Wasserstoff-Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander. Durch den Prozess entstehen Strom, Wärme und Wasserdampf. Derzeit benötigt man für den Betrieb noch Erdgas. Unabhängig von der Technologie fallen bei jedem Brennstoff auch Wartungskosten an. Im Fall der Brennstoffzelle müssen Verbraucher Kosten in Höhe von rund 250 Euro pro Jahr miteinberechnen.
Was kostet eine Brennstoffzelle für zu Hause?
Die Preise für Brennstoffzellen-Geräte liegen in der Regel zwischen 20.000 und 35.000 Euro. Wer über keinen Gasanschluss verfügt, muss diesen noch legen lassen und die entstehenden Kosten ebenfalls in die Gesamtkosten miteinberechnen. In der Regel fallen hierfür zwischen 2.000 und 4.000 Euro an. Hinzu kommen dann noch die Kosten für die Gasheizung, die in der Regel im Bereich von 3.000 bis 5.000 Euro liegen. Für den Einbau der Brennstoffzelle fallen zudem nochmal Kosten im mittleren vierstelligen Bereich an. Bei den Kosten empfiehlt es sich, die Möglichkeit einer Förderung durch die KfW-Bank wahrzunehmen. Denn der finanzielle Zuschuss im Rahmen des KfW 433 „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle“ beträgt bis zu 15.050 Euro.
Gibt es staatliche Förderungen für Brennstoffzellen?
Wie bereits erwähnt, fördert die KfW die Umrüstung auf Brennstoffzellen. Zusätzlich bieten einige Städte und Gemeinden (zum Beispiel Düsseldorf) lokale Förderprogramme an. Zusammengerechnet mit der Einsparung, die sich aus der günstigeren Stromproduktion ergibt, amortisieren sich die Anschaffungskosten einer Brennstoffzelle in der Regel bereits nach wenigen Jahren.
Wie erhalten Sie die Förderung?
- Energieeffizienz-Experten engagieren
- Brennstoffzelle ins Wärme- und Stromnetz integrieren
- Hydraulischen Abgleich durchführen lassen
- zehnjährigen Wartungsvertrag abschließen
Nicht vergessen: Achten Sie beim Beantragen darauf, dass Sie den Förderantrag vor Beginn der Maßnahme stellen. Ist der Einbau schon im Gange, steht einem aber noch eine andere Fördermöglichkeit zur Verfügung: mit dem Steuerbonus für die Sanierung lassen sich 20 Prozent der fälligen Kosten innerhalb einer Dauer von drei Jahren steuerlich geltend machen. Das lässt sich auch im Nachgang über die Steuererklärung erledigen. Hierfür gibt es zwei wichtige Bedingungen: das Haus muss mindestens 10 Jahre alt sein und Sie müssen es als Besitzer selbst bewohnen.
Brennstoffzelle für Zuhause: Wie funktioniert sie?
Der Name lässt es zwar vermuten, doch bei der Brennstoffzelle findet keine Verbrennung statt. Vielmehr findet eine elektrochemische Reaktion statt, bei der die Kraftstoffe in Strom und Wärme umgewandelt werden. Für diesen Prozess benötigt die Brennstoffzelle auf der einen Seite den Sauerstoff und auf der anderen Seite den Wasserstoff (siehe Schaubild). Der Sauerstoff wird der Umgebungsluft entnommen.
Da grüner Wasserstoff noch nicht flächendeckend verfügbar ist, gewinnt man den Wasserstoff derzeit zum Beispiel noch aus dem fossilen Energieträger Erdgas. Als grün und entsprechend klimaneutral gilt der Wasserstoff nur, wenn er mit Hilfe erneuerarer Energien gewonnen wurde. So ist eine klimaneutrale Stromproduktion in der Brennstoffzelle sichergestellt. Sobald grüner Wasserstoff hierzulande flächendeckend zur Verfügung steht, ist also auch ein komplett klimaneutraler Betrieb mit dem Kraftstoff möglich. Geräte bestimmter Hersteller, wie zum Beispiel der BLUEGEN BG-15 des Herstellers SOLIDpower, sind schon heute Wasserstoff-ready. Das bedeutet, man kann sie sofort auf den Betrieb mit Wasserstoff umstellen. Der Hersteller aus Heinsberg ist europaweit führend in der SOFC-Brennstoffzellen-Technologie.
Aber zurück zur Funktionsweise: Wie entsteht nun die Energie? Ganz einfach: der Sauerstoff durchdringt eine Membran in der Brennstoffzelle und verbindet sich so mit dem Wasserstoff. Dieser Prozess setzt eine elektrische Spannung frei, die man dann als elektrische Energie nutzen kann. Um genug Energie für ein Eigenheim zu erzeugen, werden eine ganze Reihe an Zellen in einem Brennstoffzellen-Stapel gebündelt, sodass sie die Energie im Verbund erzeugen.
Den produzierten Strom verbrauchen Sie direkt. Überschüssigen Strom speisen Sie ins Netz ein und erhalten dafür eine Vergütung. So arbeitet das Gerät auch bei niedrigem Bedarf zu jederzeit nutzbringend. Bei besonders hohem Bedarf hingegen, kann man zusätzlich Strom aus dem Netz ziehen. Die entstehende Abwärme wird permanent über einen Wärmetauscher ausgekoppelt und an den Warmwasserspeicher abgegeben. So entlastet die Brennstoffzelle für Zuhause nebenbei die Warmwasserbereitung durch das Heizsystem.
Während herkömmliche Brennstoffzellenheizungen hauptsächlich für die Wärme zuständig sind, ist zum Beispiel der BLUEGEN überwiegend zur Stromproduktion gedacht. Beim Heizen fungiert er eher als Zusatzlösung und wird mit der Heizanlage kombiniert. Den nicht von der Brennstoffzelle abgedeckten Wärmebedarf können Sie durch ein beliebiges Heizsystem sichern. In der Regel findet hier ein externer Spitzenlastkessel Verwendung. Kombinieren können Sie die Brennstoffzelle sowohl mit einem bestehenden Heizsystem als auch mit einer Neuinstallation. Der Anschluss gelingt in beiden Fällen ohne großen Aufwand.
Wieviel Wärme und Strom produziert eine Brennstoffzelle für Zuhause?
Die produzierte Strommenge der Brennstoffzelle richtet sich nach der Leistung. Die Leistung richtet sich wiederum nach dem Gerät. Beim BLUEGEN BG-15 von SOLIDpower liegt diese bei 1,5 kW elektrisch und 0,85 kW thermisch erzeugter Ausgangsleistung. Das Gerät läuft dabei rund um die Uhr und produziert so durchgängig Strom. Überschüsse, die nicht von den Verbrauchern abgenommen werden, gibt es ans Netz ab.
Damit erreichen Hausbesitzer mit dem BLUEGEN eine jährliche Stromproduktion von 13.000 kWh Strom. So lässt sich die Grundlast jederzeit problemlos abdecken. Das schließt auch die Beladung eines Elektroautos in den Nachtstunden mit ein. Steuern lässt sich die Stromproduktion bei Bedarf zum Beispiel per App. Ist der Strombedarf gering, kann man ihn auf 0,5 Kilowatt drosseln.
Zusätzlich fällt bei der Stromproduktion noch Abwärme an. Sie können sie zur Unterstützung der Heizung und für die Warmwasserbereitung von 200 bis 250 Litern pro Tag nutzen.
Was muss ich beim Einbau einer Brennstoffzelle beachten?
Der Platzbedarf zum Aufstellen der Brennstoffzelle ist abhängig vom gewählten Gerätetyp. Beim BLUEGEN BG-15 beträgt die Höhe beispielsweise 1,20 m. Die Breite gibt der Hersteller mit 0,55 m und die Tiefe mit 0,8 m an. Platz für die Brennstoffzelle für Zuhause findet sich in der Regel im Heizungskeller oder im Versorgungsraum. Da der Betrieb von zum Beispiel BLUEGEN sehr geräuscharm ist, kann man ihn aber in nahezu jedem Raum aufstellen. Voraussetzung ist, dass es sich um eine geschützte Umgebung handelt. Zudem ist es wichtig, dass eine fachgerechte Abgasführung vorhanden ist.
Zum Betrieb werden Anschlüsse für Gas (oder Wasserstoff), Wasser, Strom und das Internet sowie ein Heizsystem benötigt. Die Brennstoffzelle lässt sich problemlos an ein vorhandenes Heizsystem mit Warmwasserleitungen, bzw. eine Zentralheizung anschließen. Es muss die Möglichkeit zur Abnahme von Strom und Wärme bestehen. Den Strom können Sie ins öffentliche Netz einspeisen, jedoch ist es wirtschaftlich sinnvoller, so viel Strom wie möglich selbst zu nutzen. Die Wärme verbrauchen Sie ebenfalls selbst. Wenn die produzierte Wärme verbraucht ist, kommen die Heizkörper für den weiteren Wärmebedarf auf.
Die Brennstoffzellen werden rund um die Uhr über das Internet überwacht und bieten auch die Möglichkeit zur Fernwartung. Hierzu gehört auch das online Daten-Monitoring. Eine sichere Versorgung besteht somit jederzeit.
Wie weit ist man bei der Entwicklung von Brennstoffzellen?
Brennstoffzellen besitzen zum jetzigen Zeitpunkt bereits einen hohen Entwicklungsstand (Stand April 2022). Derzeit gibt es schon viele Anbieter auf dem Markt, die hohe Stückzahlen produzieren. Das sorgt dafür, dass die Geräte für Hausbesitzer nun weitaus erschwinglicher sind als das noch vor rund 10 Jahren der Fall war.
Dass sich bei der Entwicklung von Brennstoffzellen in den vergangenen Jahren so einiges tat, zeigt das Callux-Projekt sehr anschaulich. Dabei handelt es sich um einen durch die Bundesregierung unterstützten Praxistest. Er diente zur Weiterentwicklung der Geräte hinsichtlich Preis, Größe und Gewicht sowie Emissionen und Wirkungsrad. Der Test fand von 2008 bis 2016 statt und beinhaltete die Installation von rund 500 Brennstoffzellen unterschiedlicher Hersteller in ausgewählten Privathaushalten. Neben zufriedenen Test-Kunden brachte das Projekt zudem folgende Erkenntnisse hervor: die Brennstoffzellen verfügen über eine hohe technische Reife und die notwendige Langlebigkeit.
Fazit Brennstoffzelle für Zuhause
Für Eigenheimbesitzer gibt es gute Möglichkeiten, wenn es darum geht, die Energiewende auch im privaten Bereich zu vollziehen. Und zwar in Form von smarter Technologie. Hier bietet sich die Brennstoffzelle für Zuhause an. Bei der Brennstoffzellentechnik reagieren Erdgas, Wasser und Luft in einem elektrochemischen Prozess zu Strom und Wärme.
Man unterscheidet zwischen unterschiedlichen Arten von Brennstoffzellen: Während herkömmliche Brennstoffzellenheizungen vor allem Wärme erzeugen, produziert der auf der SOFC-Technik basierende BLUEGEN vorwiegend Strom. Zusätzlich fällt noch Wärme für die Warmwasserproduktion an. Mit einem solchen Gerät werden Hausbesitzer also zu Selbstversorgern: Sie sind insofern autonom, als dass sie ihre Grundlast an Strom selbst decken können. Sie gestalten unabhängig von der Stromwirtschaft, aber auch von Sonne und Wind, ihre Energieversorgung selbst. Besonders interessant – vor allem vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen – ist die Tatsache, dass die Brennstoffzellen des Herstellers SOLIDpower schon jetzt Wasserstoff-ready sind. Entsprechend bieten sie die Voraussetzungen, um grünen - sprich klimaneutralen Wasserstoff - als Energieträger einzusetzen.
