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Was sind eigentlich "Brennstoffzellen-Heizungen"?

Die Energiewende bringt viele neue Schlagworte mit sich. Unsere Rubrik greift die wichtigsten davon auf. Diese Woche geht es um "Brennstoffzellen-Heizungen": Die kleinen Kraftwerke für den Keller sollen künftig über das neue Anreizprogramm Energieeffizienz gefördert werden. Doch wie funktioniert die Technologie – und was ist daran innovativ?

Darum geht’s: die Wärmewende

Nach Angaben des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) sind die Heizungen in deutschen Wohnungen und Kellern im Durchschnitt 17,6 Jahre alt, mehr als ein Drittel der Anlagen wurde sogar schon vor 1995 und damit vor mehr als 20 Jahren in Betrieb genommen. Die Technologien haben seither jedoch einen großen Entwicklungssprung gemacht, neue Heizungsanlagen verbrauchen im Vergleich mit den Oldtimern deutlich weniger Energie. Hier, in den Heizkellern und Gebäuden, muss deshalb die Wärmewende stattfinden – konkret heißt das: hin zu mehr Energieeffizienz und mehr erneuerbaren Energien. Das Einsparpotenzial ist groß: Schließlich werden rund 40 Prozent der gesamten Energie in Deutschland fürs Heizen und für die Warmwasserbereitstellung verbraucht.

Ob Brennwertkessel, Pelletofen oder strombetriebene Wärmepumpe: Wer seine alte Ölheizung austauschen will, kann aus einer Vielfalt moderner Technologien auswählen. Seit rund zwei Jahren sind auch die sogenannten Brennstoffzellen-Heizungen im Angebot. Damit diese innovative Technologie den Marktdurchbruch schafft, wird sie ab 2016 mit einem neuen Technologieeinführungsprogramm für stationäre Brennstoffzellenheizungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützt.

Effiziente Kraft-Wärme-Kopplung – ganz ohne Verbrennung

Das Prinzip: In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert und ohne Verbrennung zu Wasser. Dabei erzeugen sie Strom und Wärme gleichzeitig. Der Wasserstoff wird über einen sogenannten "Reformer" aus dem Erdgas gewonnen. Die Brennstoffzellen-Heizung kann im Neubau genauso wie im Gebäudebestand installiert werden, sofern ein Erdgasanschluss vorhanden ist. Der Vorteil: Das elektrochemische Verfahren hat einen besonders hohen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent – dieser Wert gibt an, zu welchem Anteil der eingesetzte Energieträger (also das Erdgas) tatsächlich in elektrische und thermische Energie umgewandelt wird. Zudem ist die Anlage leise, vibrationsarm und hat einen geringen Wartungsaufwand. Der Nachteil: Noch sind die Brennstoffzellen zu teuer für einen breiten Markt.

Eigentlich ist der Name also irreführend: Wer sich eine Brennstoffzellen-Heizung in den Keller stellt, schafft sich nicht nur einen Heizkessel, sondern sein eigenes kleines Blockheizkraftwerk an, das die nötige Wärmeenergie zum Heizen und für die Warmwasseraufbereitung liefert, zugleich aber auch anteilig elektrische Energie für Herd, Waschmaschine oder das Elektroauto. Nach EU-Richtlinien gilt die Brennstoffzellen-Heizung als hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK). Die höchste Effizienz wird erreicht, wenn die Anlage an 365 Tagen Wärme und Strom erzeugt. Ein Haushalt kann sich so auch zunehmend unabhängig von den Strompreisen machen. Gut fürs Klima: Nach Angaben der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) sinken auch die CO₂-Emissionen um rund ein Drittel (verglichen mit Strom aus dem Netz und einem Gas-Brennwert-Heizkessel).

Bisher haben sich die Brennstoffzellen-Heizungen in Deutschland vor allem in Nischenmärkten etabliert, zum Beispiel für die Energieversorgung von Wohnmobilen oder Yachten. Im Ausland sieht das anders aus: So wurden in Japan im Rahmen eines staatlich geförderten Programms schon mehr als 100.000 Hausanlagen eingebaut.

Rückenwind durch Forschungsförderung: das NIP

Dass die Brennstoffzellen-Heizungen mittlerweile marktreif sind und die Hersteller Geräte entwickeln konnten, die sich in Feldtests als langlebig und als zuverlässig erwiesen, ist auch ein Erfolg des "Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie" (NIP). Getragen wird es von der Energieforschung des BMWi, dem Bundesverkehrsministerium sowie der Industrie, die die Hälfte des Fördervolumens von insgesamt 1,4 Milliarden Euro übernimmt.

Seit 2006 wurden im Rahmen des NIP bereits beachtliche Fortschritte erzielt, wie der Parlamentarische Staatssekretär beim Bundesminister für Wirtschaft und Energie, Uwe Beckmeyer, am Montag bei der Vollversammlung der NIP-Projektteilnehmer in Berlin deutlich machte. "Thematisch deckt das NIP ganz unterschiedliche Anwendungsfelder ab: von stationären und industriellen Versorgungsanlagen bis zur Hausenergie, vom weiten Feld der Mobilität bis hin zu speziellen portablen Anwendungen abseits einer Netzversorgung. Das eröffnet breite Verwertungsmöglichkeiten in vielfältigen Branchen", so Beckmeyer. "Mit dem NIP wurde der Stand der Technik bei der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie vorangebracht – und wir haben in vielen Anwendungen Marktreife erreicht."