Heizen mit Brennstoffzelle

Die Idee für diese Technik erfand bereits 1839 der Physiker William R. Grove, die in den sechziger Jahren dieses Jahrhunderts in der Raumfahrt aufgegriffen wurde, als es galt, Wasser und Energie für die bemannten Raumflüge zu erzeugen. Das Prinzip der Brennstoffzelle ist eine umgekehrte Elektrolyse. Statt Wasser mit elektrischem Strom in seine chemischen Bestandteile (Wasserstoff und Sauerstoff) zu zerlegen, wird Gleichstrom produziert und Wasser in Form von Dampf gewonnen.

In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff und verbinden sich über eine dünne, durchlässige Membran zu Wasser. Bei diesem Vorgang wird Energie in Form von Elektrizität frei. Die Brennstoffzellen setzen also die chemische Energie eines Oxidationsprozesses, der so genannten "kalten Verbrennung", direkt in elektrische Energie um. Als "Abfallprodukt" fällt nur Wasserdampf an. Würde der benötigte Wasserstoff unter Zufuhr von Solarenergie aus Wasser gewonnen, könnte dieser Sekundärenergieträger eine wichtige Alternative für die Energieversorgung der Zukunft werden: Klimaneutral und schadstofffrei. Wasserstoff ist jedoch keine Energiequelle, er ist ein Energieträger oder -speicher. Und die Brennstoffzelle ist kein Perpetuum Mobile, sondern eine Technik, mit deren Hilfe Strom erzeugt werden kann - allerdings mit einem beachtlichen Wirkungsgrad. Die bei der Stromproduktion erzeugte Wärme kann, wie beim Blockheizkraftwerk, zum Heizen genutzt werden.

In fast jedem Gebäude mit Gasversorgung können mit dem Brennstoffzellen-Heizgerät Strom und Wärme im Koppelprozeß erzeugt werden. Der reine, CO2-freie Wasserstoff für die verwendete Brennstoffzelle wird mittels eines so genannten Reformers aus Erdgas gewonnen. Der elektrische Wirkungsgrad des Heizgerätes wird etwa 35-40 % betragen, über die Kraft-Wärme Kopplung wird ein Gesamtwirkungsgrad von über 80% erreicht. Die Abwärme der Brennstoffzelle wird für Heizung und Brauchwassererwärmung genutzt. An besonders kalten Tagen deckt ein integrierter konventioneller Brenner den Restbedarf.

Die Brennstoffzellenheizung nutzt das kohlenstoffarme Erdgas und die Abwärme und reduziert so den CO2-Ausstoß bis zu 50%. Sollen die Klima-Ziele der Europäischen Union erreicht werden, kann die Brennstoffzelle in diesem Bereich eine wichtige Rolle spielen. Wenn bald die Serienproduktion anläuft wird der Wasserstoff noch aus Erdgas gewonnen werden. Solarer Wasserstoff, per Elektrolyse mit Photovoltaik-Strom erzeugt, ist jedoch noch Zukunftsmusik. Sie klingt aber gut, denn damit stünde jederzeit eine emissionsfreie Energiequelle zu Verfügung.