Brennstoffzelle: Zukunft des Heizens

Bundesförderung für stationäre Brennstoffzellensysteme im Juli gestartet

Im Bündel der KfW-Förderungen für energeieffizientes Bauen und Sanieren gibt es seit wenigen Wochen ein Zuschussprogramm für Brennstoffzellen.

Das Förderprogramm unterstützt die Einführung der Brennstoffzellentechnologie zur Wärme- und Stromversorgung von neuen und bestehenden Wohn- und Nichtwohngebäuden in Deutschland. Gefördert wird fast jeder, ausgenommen sind lediglich Großunternehmen.

Brennstoffzelle für die Strom erzeugende Heizung

Gefördert wird der Einbau von stationären Brennstoffzellensystemen mit einer elektrischen Leistung von mindestens P_el = 0,25 kW_el bis maximal P_el = 5,0 kW_el in neue oder bestehende Wohn- und Nichtwohngebäude. Dabei liegt der Zuschuss zwischen 7.050 und 28.200 Euro. Verbunden ist dies mit recht hohen Anforderungen an die Effizienz:

Anforderungen an das Brennstoffzellensystem

(Auszug aus dem Merkblatt der KfW)

• Die Brennstoffzelle ist in die Wärme- und Stromversorgung des Gebäudes einzubinden.
• Beim Einbau der Brennstoffzelle ist ein hydraulischer Abgleich durchzuführen. Die Durchführung
  ist auf dem Bestätigungsformular des VdZ – Forum für Energieeffizienz in der Gebäudetechnik e. V. (www.intelligent-heizen.info/broschueren) nachzuweisen (Verfahren A zulässig) und die Dokumentation aufzubewahren. Rohrleitungen sind gemäß der jeweils geltenden EnEV zu dämmen.
• Der Einbau des Brennstoffzellensystems ist durch ein Fachunternehmen auszuführen; idealerweise durch vom Hersteller geschulte Fachunternehmer.
• Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Brennstoffzelle muss der Gesamtwirkungsgrad η ≥ 0,82 und der elektrische Wirkungsgrad η_el ≥ 0,32 betragen.
• Der Hersteller stellt – z. B. über die Verfügbarkeit von Ersatzteilen – einen Betrieb der Brennstoffzelle für einen Zeitraum von 10 Jahren sicher.
• Für die Brennstoffzelle ist eine Vollwartung über mindestens zehn Jahre zu vereinbaren, die dem Käufer einen elektrischen Wirkungsgrad von mindestens η_el ≥ 0,26 sowie die Reparatur und Wiederinbetriebnahme im Falle von Störungen zusichert.

Förderfähig sind sowohl integrierte Geräte als auch Beistellgeräte. Integrierte Geräte sind Geräte, die mit einem zusätzlichen Wärmeerzeuger verbunden sind und somit eine technische Einheit bilden. Beistellgeräte sind Geräte, die individuell durch weitere Wärmeerzeuger (z. B. Brennwertkessel) ergänzt werden müssen, um den notwendigen Wärmebedarf zu decken.

Energieberater erforderlich

Ein zugelassener Energie-Effizienz-Experte ist einzubinden. Dessen Kosten können ebenfalls gefördert werden.
Der Energieeffizienz-Experte muss mindestens folgende Leistungen im Rahmen der energetischen Fachplanung und Begleitung der Baumaßnahme erbringen und deren Umsetzung bestätigen:

• Bei der Aufstellung der förderfähigen Kosten (durch Angebote oder Kostenschätzung) zur Antragstellung mitwirken.
• Bei Ausschreibung bzw. Angebotseinholung mitwirken sowie die Angebote auf Übereinstimmung mit Umfang und Qualität der geplanten energetischen Maßnahmen prüfen.
• Die Konzeptionierung der energetischen Anlagentechnik (ggf. Beratung zu Umsetzungsmöglichkeiten) erbringen.
• Den Nachweis des hydraulischen Abgleichs und der Einbindung der Brennstoffzelle in die Wärme- und Stromversorgung des Gebäudes prüfen; die Übergabe der energetischen Anlagentechnik prüfen (ggf. mit ergänzender technischer Einweisung).
• Die Ausführung der energetischen Anlagentechnik auf Übereinstimmung mit der Planung prüfen.
• Die energetische Fachplanung und die Begleitung der Baumaßnahme dokumentieren.

Weitere Information zum Programm der KfW: www.kfw.de/433

Hinweise auf einige Hersteller, die passende Produkte anbieten:
Viessmann,
Buderus,
Andere Hersteller stehen noch im Entwicklungsstadium. Manche hat es kalt erwischt, weil sie eher auf den Stirlingmotor als Kern ihrer Strom erzeugenden Heizung gesetzt hatten. Eine Förderung in dieser Höhe ist sicherlich geeignet, Hersteller zu beflügeln. Schließlich wird der Förderkuchen vom Kunden nur durchgereicht und landet am Ende auf dem Tisch des Lieferanten.

Brennstoffzelle als Effizienztreiber

Warum wird gerade diese Technologie so gepusht? Brennstoffzellen sind keine ganz neue Erfindung. Bereits in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckte man die umgekehrte Elektrolyse. Durch kalte Reaktion an Katalysatorflächen wird Energie freigesetzt, die bei geeigneter Anordnung teilweise als elektrischer Strom abgezogen werden kann.

Durch die kalte Reaktion (keine Flamme, aber natürlich entsteht bei der exothermen Reaktion Wärme), ist der Ausstoß an schädlichen Nebenprodukten, wie Stickoxiden unterdrückt. Die Verbrennung verläuft sauber. Dies gilt nicht nur für den idealen Brennstoff Wasserstoff mit reinem Sauerstoff, sondern auch für die praktikablere Paarung von Erdgas (~90% Methan) mit Luft (21% Sauerstoff).

Mit elektrischen Wirkungsgraden von 35-50% liegt die Brennstoffzelle besser als die meisten anderen KWK-Systeme. KWK = Kraft-Wärme-Kopplung. Bei diesen Systemen wird immer zunächst chemische in mechanische Energie und diese dann in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Die Verluste sind vielfältig und elektrische Wirkungsgrade kaum über 35% zu treiben. Die mechanischen Belastungen gerade bei den motorischen KWK sind hoch. Mit geforderten 5000 Betriebsstunden im Jahr sind die Anlagen trotz guter Wartung selten länger als 7-8 Jahre im Einsatz, bevor sie komplett erneuert werden müssen. Die Betriebskosten fressen den Vorteil der parallelen Nutzung von Strom und Wärme bei privaten Kleinanlagen schnell auf.

Die Brennstoffzelle als Zukunftstechnologie

Daher ruht auf den Brennstoffzellen tatsächlich eine gewisse Hoffnung, den Verbrauch an Primärenergie zu senken und die Luft sauberer zu machen. Diese Hoffnung ist jedoch nicht neu. Seit 50 Jahren hören wir, dass die Brennstoffzelle kurz vor dem Massenstart stehe, ohne dass dies tatsächlich passiert wäre.

Die Brennstoffzelle kann auch für mobile Anwendungen hervorragend genutzt werden. Fahrzeuge mit Brennstoffzellen gibt es nicht nur im Spielzeugformat, sondern auch als ganze Autos. Auch hierbei macht sich die Technologie als effizient und Schadstoffarm gut. Allerdings gibt es erhebliche Probleme, wenn Wasserstoff im Fahrzeug mitgeführt werden soll. Die kleinsten Moleküle diffundieren durch praktisch alle Materialien hindurch und sind daher eine ständige Gefahrenquelle. Dennoch ist zu hoffen, dass gerade die deutsche Autoindustrie mehr Grips und Schweiß in die Entwicklung von Brennstoffzellenantrieben steckte, als in das betrügerische Kaschieren der Mängel ihrer Dieselfahrzeuge.

Bildnachweise:
Fördermittel für Brennstoffzelle, Foto: Archivbild IB Matthaei
Logo: Deutschland macht’s effizient, BMWi
Brennstoffzellenauto, Quelle: conrad.ch 2017

Weitere Beiträge zum Thema KWK:
Referenz: TGA-Planung einer KWK-Anlage
Artikel vom 28.01.2016: Strom selber erzeugen im Blockheizkraftwerk

Kommentare:
Olof Matthaei am 04.08.2017:
Karin, bei aller Begeisterung für die Brennstoffzellen-Technologie, fehlt mir doch ein Hinweis darauf, dass auch hier fossiler Brennstoff eingesetzt wird. Erdgas hat einen Primärenergiefaktor von 1,1 und sondert 1 mol CO₂ je mol Methan ab. Gerade für Autos wäre das also kein echter Gewinn. Da kann die Abwärme schließlich kaum genutzt werden.