Weniger CO₂ durch moderne Heizungen
Mehr als eine Million Heizkessel in Deutschland haben inzwischen die Laufzeit von 30 Jahren überschritten und müssen nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) ausgetauscht werden. Nach einer der Studie des Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (BDH) und des Schornsteinfegerhandwerks und sind knapp 14,5 Millionen Kessel mit veralteter Heizwerttechnik installiert. Die Modernisierungsquote liegt bei zirka drei Prozent pro Jahr, bei Öl-Heizkesseln sogar nur bei einem Prozent.
Zu den innovativsten Technologien, die derzeit auf dem Markt angeboten werden, gehört die Brennstoffzellen-Heizung. Die Brennstoffzellentechnik gilt als zuverlässig, zukunftssicher und zeichnet sich durch einen äußerst niedrigen Energieverbrauch und einen geringen Ausstoß an CO₂-Emissionen aus. Heizungen mit Brennstoffzellen-Technik funktionieren nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Genau wie herkömmliche Blockheizkraftwerke (BHKW) erzeugen sie sowohl Wärme als auch Strom. Der elektrische Wirkungsgrad einer Brennstoffzellen-Heizung ist höher als der eines vergleichbaren BHKW. Der Gesamtwirkungsgrad von Brennstoffzellen-Heizungen liegt bei nahezu 100 Prozent.
Brennstoffzellen arbeiten mit Wasserstoff. Da reiner Wasserstoff in teuren Drucktanks gespeichert werden müsste, wird der Wasserstoff bei dieser Heizlösung aus Erdgas erzeugt. Zu diesem Zweck wird das Erdgas in einem sogenannten Reformer mit Wasserdampf gemischt, wobei Wasserstoff und Kohlendioxid freigesetzt werden. In der Brennstoffzelle verbindet sich der Wasserstoff mit dem Sauerstoff aus der Luft. Bei diesem Prozess entstehen Strom, Wärme und Wasser. Dank der direkten Energieumwandlung sind Brennstoffzellen-Heizungen wesentlich effizienter als herkömmliche Blockheizkraftwerke, bei denen Strom und Wärme durch die Verbrennung von Gas in Generatoren erzeugt werden, die durch einen Motor angetrieben werden müssen. Brennstoffzellen gewinnen Energie nicht durch die Verbrennung, sondern durch eine elektrochemische Reaktion.
Alle Brennstoffzellen-Heizungen nutzen Erdgas oder Bio-Erdgas als Brennstoff. Als Brennstoffzellen-Typen werden die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) und die Festoxid-Brennstoffzelle SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) eingesetzt, die sich vor allem durch die Betriebstemperatur und die Art des Elektrolyten unterscheiden, der die Anode und Kathode im Innern der Brennstoffzelle voneinander trennt. SOFC sind Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die mit Temperaturen von 650 bis 1.000 Grad Celsius betrieben werden. Ihr Elektrolyt besteht meist aus Zirkondioxid, einer High-Tech-Keramik, die auch in der Medizintechnik verwendet wird. Oxidkeramische Brennstoffzellen, die auch in Blockheizkraftwerken und Mikro-KWK-Anlagen zum Einsatz kommen, besitzen einen elektrischen Wirkungsgrad von 33 bis 60 Prozent.
Der Vorteil der SOFC-Brennstoffzellen ist, dass sie den Brennstoff intern umwandeln können. Da somit kein externer Reformer erforderlich ist, um das Erdgas in Wasserstoff zu transformieren, werden sowohl Energie als auch Kosten für zusätzliches Equipment gespart. Der Nachteil ist, dass mit den hohen Arbeitstemperaturen der SOFC-Brennstoffzellen eine lange Aufwärmphase einhergeht. Aus diesem Grunde sollten SOFC-Brennstoffzellen-Heizungen am besten dauerhaft laufen. PEMFC sind Niedertemperatur-Brennstoffzellen, die mit Betriebstemperaturen zwischen 70 und 90 Grad Celsius arbeiten. Ihr Elektrolyt besteht aus einer Polymer-Membran, die durchlässig für Protonen ist und diese weiterleitet. Polymermembran-Brennstoffzellen, die in Heizungsanlagen eingesetzt werden, besitzen einen elektrischen Wirkungsgrad von 32 bis 37 Prozent. Brennstoffzellen-Heizungen arbeiten sehr leise und benötigen keinen weiteren Lärmschutz. Voraussetzung für die Installation ist ein Erdgasanschluss.
Um die zukunftsweisende Brennstoffzellentechnologie zur Strom- und Wärmeversorgung in Gebäuden breitenwirksam am Markt zu etablieren, hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) die Förderung für Brennstoffzellen-Heizungen auf Nichtwohngebäude erweitert. Kleine und mittlere Unternehmen können bei der KfW-Zuschüsse in Höhe von bis zu 28.200 Euro pro eingebauter Brennstoffzeller erhalten, der aus dem „Anreizprogramm Energieeffizienz“ des Bundes finanziert wird. Im Rahmen dieses Programms werden die Investitionskosten für innovative Brennstoffzellensysteme mit bis zu 40 Prozent bezuschusst. Die Förderhöhe ist von der elektrischen Leistung des jeweiligen Systems abhängig. Zu den förderfähigen Gesamtkosten gehören die Beratung durch einen Energieeffizienz-Experten sowie die fest vereinbarten Kosten für den Vollwartungsvertrag in den ersten zehn Jahren.
Der KfW-Zuschuss kann mit der Vergütung für KWK-Anlagen nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) kombiniert werden. Für den selbst verbrauchten Strom wird ein Zuschuss von 4 Cent pro Kilowattstunde gewährt. Darüber hinaus gibt es für Brennstoffzellen-Heizungen weitere Subventionsmöglichkeiten wie beispielsweise örtlichen Energieversorgern, die ein sogenanntes Contracting anbieten. Bei diesen Vertragsmodellen werden die Investitionskosten teilweise bzw. komplett über die laufenden Kosten für das von ihnen bezogene Erd- oder Biogas abgezahlt.
