Eine Brennstoffzellenheizsystem produziert dreierlei Verbrauchsenergie.  Warmwasser, Wärme für Gebäude und Strom – idealerweise zur Eigennutzung. Das System funktioniert wie eine sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Das bedeutet Kraft = Strom und Wärme werden gleichzeitig erzeugt. Eine Brennstoffzelle erzeugt Strom mit einem chemischen Prozess.

Vereinfacht dargestellt: Erdgas wird in das Brennstoffzellenmodul eingespeist, diese wandelt über den Reformer das Erdgas in Wasserstoff und CO² um. Der Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle und erzeugt so Strom und geringe Mengen an Wärme. Dies wird für Warmwasserproduktion oder zum Heizen genutzt. Ebenso ist im Gerät ein Gas-Brennwertkessel eingebaut, um die in kalten Tagen notwendigen Spitzenlasten der Heizung abzudecken. Durch diese Kombination ist Strom und Wärmeproduktion zu jeder Jahreszeit  bedarfsgerecht möglich.

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Der wesentliche Vorteil ist, dass Strom und Wärme mit einem System erzeugt werden.
Gegenüber der klassischen Trennung von Strom- und Wärmeproduktion mit unterschiedlichen, nicht so hohen Wirkungsgraden hat ein Brennstoffzellensystem eine sehr hohen Gesamtwirkungsgrad, beispielsweise bei einem Viessmann Vitovalor – System, von > 90% . Zum Vergleich Konventionelle Kraftwerke haben bei der Stromproduktion einen Wirkungsgrad von ca. 40% und alte Heizkessel haben teilweise nur 60-70% Wirkungsgrad (das heißt: 40 bzw. nur 60-70% der eingesetzten Energie werden als nutzbare Energie zur Verfügung gestellt, der Rest „verpufft“) Darauf bezogen hat ein modernes Brennstoffzellensystem eine sehr hohe Energieausnutzung. Hinzu kommt, das geringe Geräuschniveau. Ebenfalls ist die Brennstoffzelle als KWK System sehr wartungsarm, kein Ölwechsel, Zündkerzenwechsel usw.  Ein weiterer Vorteil ist die Steuerung der gesamten Anlage per App. Das Gesamtsystem kann jederzeit von jedem Ort aus überwacht und gesteuert werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Brennstoffzelle z.B. gegenüber Fotovoltaik-Anlage ist es, dass die Brennstoffzelle nahezu (bis auf kurze Regenerationsphasen) 24 Stunden am Tag Strom erzeugt und nicht vom Tageslicht und Sonneneinstrahlung abhängig ist. Wenn ein Elektroauto im Haushalt vorhanden ist und dieses z.B. bei Berufstätigen nur nachts Zuhause an das Netz angeschlossen werden kann, wird dieses auch nachts mit aufgeladen und die komplette Stromenergie der Brennstoffzelle wird zu 100% im eigenen Haushalt genutzt , was der wirtschaftlichste Einsatzfall der Brennstoffzelle ist. Durch die Stromproduktion im eigenen Haus  – bis zu 24 Stunden am Tag – wird man somit unabhängiger von der allgemeinen Strompreisentwicklung, die in der Vergangenheit zu immer höheren Strompreisen geführt hat.

Hinzu kommt, dass durch die eigene Stromerzeugung in der Brennstoffzelle ca. 1 to CO² pro Jahr eingespart wird. Die gerade eingeführten CO2 Preise werden in den nächsten Jahre steigen, ebenso werden die Strompreise aller Voraussicht nach auch weiter steigen, eine Entwicklung ist kaum prognostizierbar. Die Sicherheit bei eigener Produktion von Strom , dem wertvollsten Energieträger, ist durch den Einsatz einer Brennstoffzellenheizung gewährleistet- so wirst Du unabhängig. Zudem ist sie wirtschaftlich attraktiv; der Einsatz einer Brennstoffzellenheizung kann eine Gesamtersparnis bei den Energiekosten von bis zu 1.044,-€ pro Jahr bedeuten. (*Bei 2,31 Cent Stromentstehungskosten (Quelle Viessmann) für den selbst erzeugten Strom ist die Einsparung zu dem herkömmlichen durchschnittlichen Strompreis von 31ct- siehe Beispielrechnung Viessmann)

Wir meinen: Die Brennstoffzellenheizung ist eine ausgereifte Technologie, die wirtschaftlich Wärme und Strom erzeugt und dabei einen Beitrag zur Klimawende leistet, weil CO2 eingespart wird.

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Ein Brennstoffzellen – Heizsystem ist unserer Ansicht nach die wirtschaftlichste Art zu Heizen. In einem Brennstoffzellenheizsystem wird Strom und Wärme gleichzeitig produziert. Sie können so Heiz- und Stromkosten sparen. Die gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung direkt zuhause – ohne Leitungs-/Transportverluste beim Transport des Stroms zu Ihrem Haus – mit einem enorm hohen Wirkungsgrad kann zu jährlichen Kosteneinsparungen um die 40 Prozent führen. Zusätzlich gibt es attraktive staatliche Förderung ab 11.200€ pro Anlage (Viessmann Vitovalor PT2) .Dies gilt für Brennstoffzellen Systeme mit 750 Watt Leistung ( = 0,75 kW) Es gibt es eine Grundförderung bzw. Festbetrag von 6.800 €. Hinzu kommen 8 mal 550 € (je angefangen 100W elektrische Leistung gibt es 550€) also 4.400 Euro leistungsabhängiger Zuschuss. Hat das System 1.500 W Leistung so beträgt die Förderung 15.050€. Als Beispiel sei hier eine Berechnung für eine Viessmann Vitovalor PT 2 angeführt:

Bei 2,31 Cent Stromentstehungskosten für den selbst erzeugten Strom ist die Einsparung zu dem herkömmlichen durchschnittlichen Strompreis von 30ct = 27,6 ct (bei einem durchschn. Strompreis von 31 ct in DE, wäre die Einsparung 28,6ct). Die Stromerzeugung in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus kann von mindestens 4000 bis 4500 kWh/Jahr betragen (das Maximum liegt bei ca. 5500 -6000kWh). Das Haus verbraucht durchschnittlich ca. 4.500 – 5.000 kWh Strom im Jahr. Die Strom-Produktion der Brennstoffzelle kann ca. 4200 kWh ( bei 5.600 Laufzeizstunden im Jahr betragen – das ist niedrig angesetzt, wenn man bedenkt, dass das Jahr 8760 Stunden hat und deshalb theoretisch max. 6570 kWh Stromerzeugung der Brennstoffzelle möglich sind. Eine niedrigere Stromleistung kommt dann zustande, wenn der Verbraucher nicht genügend Wärmeleistung abnimmt und die Brennstoffzelle ihre erzeugte Wärme nicht abgeben kann und deshalb automatisch abschaltet. Geht man davon aus, dass 60 % des selbst erzeugten Stroms genutzt werden, weil nachts die produzierte Strommenge nicht verbraucht wird, so bedeutet dies mindestens 2520 kWh x 0,27,6 €/kWh = 695,– € Einsparung nur beim Strom. Setzt man ca 7500 Laufzeitstunden an = 5.625 kWh Stromproduktion an, dann ergibt sich wieder bei 60 % Eigennutzung des selbst erzeugten Stroms 3.375 kWh x 0,27,6 €/kWh = 931,50– € Einsparung nur beim Strom, die Einspeisung der restlichen 2.250 kWh würde 112,-€ ergeben). Aus der Einspeisung erhält man: 1680 kWh x 0,05 €/kWh = 84,– € (bei der Produktion von 4.200 kWh)

Einsparung: 84,– € somit ist im ungünstigen Fall die jährliche Energiekosteneinsparung: 695,- + 84,– € = 779 €
Wird nachts allerdings das E-Mobil geladen und dadurch 100% des selbst erzeugten Stroms genutzt, ergibt sich eine entsprechend höher Einsparung bei den Stromkosten.

Im anderen Fall liegt die Gesamtersparnis bei den Energiekosten bei 1.044,-€)

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Es gibt unterschiedlichste Systeme am Markt mit unterschiedlichen Technologieansätzen und Leistungsparametern. Bei dem am Markt am weitesten verbreiteten System liegt der finanzielle Aufwand für ein komplettes Brennstoffzelle-Heizsystem bei circa 32.000 bis 39.000 Euro. Dabei kostet das System selbst zwischen 20.000 und 25.000 Euro. Hinzu kommen weitere Bauteile wie Abgassystem, Rohrleitungen etc. nach Aufwand sowie die Installation der Anlage, die mit ca. 3.000 bis 4.500 Euro zu Buche schlagen kann. Ein neuer Gasanschluss kann auch ein zusätzlicher Kostenfaktor sein, wenn dieser nicht vorhanden ist. Er verursacht je nach Gasversorger Kosten zwischen 1.000 und 3.000€.
Ein Umbau der elektrischen Anschlussbedingungen auch ein zusätzlicher Kostenfaktor sein, wenn dieser nicht den technischen Erfordernissen des Netzbetreibers entspricht. Das verursacht je nach Versorgungsgebiet Kosten zwischen 1.000 und 5.000€.

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Die Voraussetzungen für den Einbau und Betrieb eines Brennstoffzellenheizsystems sind denkbar einfach. Es wird ein Gasanschluss benötigt, da das System mit Erdgas betrieben wird. Ebenso sollte das Wärmeverteilsystem im Haus ein zentrales Heizungssystem sein (Warmwasser und Raumwärme werden durch einen zentralen Wärmeerzeuger bereitgestellt).

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Ein Brennstoffzellen – Heizsystem ist eine der wirtschaftlichsten Arten zu heizen. es wird zeitgleich Strom und Wärme produziert. Wenn Du Deinen alten Wärmeerzeuger / Heizkessel gegen ein innovatives Brennstoffzellen-Heizsystem austauschst, kannst Du bis zu 50 Prozent CO2 gegenüber der getrennten Strom- und Wärmeerzeugung einsparen.
Das Umweltbundesamt hat 2017 veröffentlicht, dass der durchschnittliche CO2-Treibhausgasausstoß in Deutschland für Strom bei ca. 0,76 to und für das Heizen bei 1,64 to pro Kopf liegt. Eine vierköpfige Familie erzeugt in diesem Bereich folglich bereits 9,6 Tonnen CO2 pro Jahr. Je nach Strombezug und nach Heizverhalten sind so mehrere Tonnen Einsparung beim Einsatz der Brennstoffzellenheizung möglich. (Auch abhängig vom eingesetzten System und dem zugrunde liegenden Verbrauchsverhalten)

Das Brennstoffzellenheizsystem ist durch das eingesetzte Erdgas als Energieträger sicherlich nicht CO2-neutral, gleichwohl lässt sich jede Menge CO2-Ausstoss gegenüber der getrennten Strom- und Wärmeerzeugung vermeiden. Im Normalfall wird der CO2 Ausstoss bei einer 4 köpfigen Familie jährlich um ca. 1 to gesenkt.

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Die produzierte Strommenge hängt von zwei Faktoren ab, zum einen die Leistung der Brennstoffzelle, zum anderen von den realisierten Vollbenutzungsstunden. Die Vollbenutzungsstunden ist die Anzahl von Stunden pro Jahr, in der die Brennstoffzelle Strom erzeugt. Eine Vollbenutzuntgsstunde kommt dann zustande, wenn der Verbraucher genügend Wärmeleistung abnimmt und die Brennstoffzelle so ihre erzeugte Wärme abgeben kann, kann die Wärme nicht abegegeben werden so wird die Brennstoffzelle automatisch abschaltet.
Die Leistung ist je Hersteller klar festgeschrieben, die gängigen Systeme haben 750 Watt Leistung. Die realisierten Betriebsstunden hängen vom Nutzerverhalten, sprich den Bewohnern des Gebäudes ab.
Als Beispiel sei hier eine Brennstoffzelle mit 750 W dargestellt. Die Strommenge, die das Brennstoffzellenheizsystem produziert, kann bei angenommen 7.300 Vollnutzungsstunden somit über 5.400 Kilowattstunden liegen. Die Maximallaufzeit ergibt sich aus der maximalen Jahresstundenzahl – 8760 Stunden- abzüglich der Stillstandszeiten für die Regeneration (2,5 Stunden alle 48h). Das sind somit als Maximal Laufzeit 8.316 Stunden. Die Annahme von 7.300 Stunden ist der Tatsache geschuldet, dass die Brennstoffzelle im Hochsommer, bei geringer Wärmeabnahme nicht immer laufen wird. Hier sind ca. 45 Tage ohne Funktion der Brennstoffzelle und ohne Produktion angesetzt.

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Brennstoffzellen System werden seit Spätsommer 2016 gefördert. Initiiert wurde die Förderung durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie). Ausgeführt und bearbeitet wird die Förderung durch die KfW-Bank mit dem Programm „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle (433)“. So soll die Markteinführung der CO2 sparenden und umweltfreundlichen stromerzeugenden Heizungen unterstützt werden. Interessant ist, dass bis Ende März 2021 ca. 16.500 Förderanträge (laut KfW) bearbeitet wurden.
An dieser Stelle zwei Beispielrechnung für den Zuschuss:
Für eine Brennstoffzellen mit 750 Watt Leistung ( = 0,75 kW) gibt es eine Grundförderung bzw. Festbetrag von 6.800 €. Hinzu kommen 8 mal 550 € (je angefangen 100W elektrische Leistung gibt es 550€) also 4.400 Euro leistungsabhängiger Zuschuss. In der Summe beträgt die Förderung dann11.200 €. Hat das System 1.500 W Leistung so beträgt die Förderung 6.800 €. Hinzu kommen 15 mal 550 € (je angefangen 100W elektrische Leistung gibt es 550€) also 8.250€ leistungsabhängiger Zuschuss. In Summe beträgt die Förderung 15.050€.
Die Fördersumme wird nach Abschluss aller Arbeiten und Einsendung aller relevanten Unterlagen durch die KfW ausbezahlt.

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Als Nachteil bei einem Brennstoffzellenheizgerät kommen die gleichen technologischen Nachteile wie jede andere Gasheizung in Betracht. Zum einen ist der Lebenszyklus des eingebauten Gas-Brennwertkessels genauso wie bei einer üblichen Gasheizung und zum anderen nimmt die Stromproduktion der Brennstoffzelle über die Jahre leicht ab, das nennt man Degradation. Die Degradation beschreibt die Abnahme des elektrischen Wirkungsgrads einer Brennstoffzelle über die Betriebszeit. Das hat seine Ursache in der Betriebsstrategie für die Vitovalor. Diese gibt einen Betrieb mit konstanter Wärmebelastung (Gasinput) und konstantem Gesamtwirkungsgrad vor. Dabei verändert sich über die Lebensdauer das Verhältnis der elektrischer Leistung zur thermischer Leistung. Somit nimmt die elektrische Leistung über die Lebensdauer ab und die Wärmeleistung nimmt zu – die Gesamtleistung bleibt gleich.

Ein weiteres Punkt, der zu berücksichtigen ist, dass die Vitovalor PT 2 alle 2 Tage kurze Intervalle zu Regeneration der Brennstoffzelle benötigt. Deswegen  produziert Vitovalor PT2 in diesen 2 Tagen bis zu 45,5 Stunden Strom, nach dieser Zeit regeneriert die Brennstoffzelle für 2,5 Stunden um dann wieder  Strom prodizieren zu können. Auch ist zu beachten, dass das Viessmann Gerät eine Raumhöhe vom 2,03 m benötigt; d.h. entsprechende räumliche Verhältnisse erfordert. Ebenso könnte nachteilig bewertet werden, dass ein Gasanschluss benötigt wird.

Nicht zu leugnen sind ebenfalls die Anschaffungskosten, wenn es um den Kauf eines Brennstoffzellenheizsystems geht. Im Vergleich zu einer normalen, nicht regenerativ einzustufenden Gasheizung, die bei Neuanschaffung zwischen min. 9.000 und 14.000 Euro kosten kann (dies ist abhängig von den jeweiligen individuellen Anlagenbedingungen), liegt der finanzielle Aufwand für eine Brennstoffzelle, beispielsweise die Viessmann Vitovalor PT 2, bei circa 32.000 bis 39.000 Euro. Dabei kostet das Brennstoffzellen Heizsystem selbst zwischen 20.000 und 25.000 Euro. Hinzu kommt die Installation der Anlage, die mit ca. 3.000 bis 4.500 Euro zu Buche schlagen kann und die Kosten der weiteren Installationsmaterialien- Abgassystem, Rohrleitungen etc. nach Aufwand je nach örtlichen Gegebenheiten.

Gleichwohl gibt es attraktive staatliche Förderung von 11.200€ – zum Beispiel bei einer Viessmann PT 2 Anlage, die die höheren Anschaffungskosten teilweise kompensiert. Bei anderen Systemen kann es höhere Förderungen geben – je nach eingesetzter Brennstoffzellen. Ein neuer Gasanschluss kann auch ein zusätzlicher Kostenfaktor sein, wenn dieser nicht vorhanden ist. Er verursacht je nach Versorgungsgebiet Kosten zwischen 1.000 und 3.000€.

Sicherlich gibt es auch den Nachteil, dass es zu wenig Daten für Langzeiterfahrungen wie bei Standardheizungen gibt. Allerdings hat der Brennstoffzellenhersteller Panasonic mehr als 300.000 Brennstoffzellen installiert. Viessmann gibt als Laufzeitgarantie der Panasonic Brennstoffzellen minimum 80.000 Betriebsstunden an. Ebenso wird noch ein fossiler Energieträger – Erdgas eingesetzt, gleichwohl ist die Brennstoffzelle in der Lage umweltfreundlichen Wasserstoff zu verarbeiten.

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Die Höhe der Decke muss mindestens 2,03 Meter sein. Zugangsbreite zum Heizraum sollte auf dem gesamten Weg mindestens 70-75 cm sein.

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