Brennstoffzellen Revolution im Heizungskeller

Wer Erdgas allein zum Heizen verwendet, nutzt den Brennstoff unter Wert, sagen Forscher. Brennstoffzellen erzeugen aus Erdgas zusätzlich eine ganze Menge Strom. Das Strom-Wärme-Doppel hat allerdings seinen Preis.

Von Ralph Diermann

REUTERS

Wenn uns kalt wird, entfachen wir ein Feuer. Da unterscheidet sich der moderne Mensch mit Gas-Zentralheizung nicht vom altsteinzeitlichen Homo erectus, der sein Lagerfeuer schürt. Doch nach 800.000 Jahren bekommt dieses bewährte Prinzip jetzt Konkurrenz: durch Brennstoffzellen-Heizgeräte, die ganz ohne Verbrennung auskommen.

Warm machen sie Häuser trotzdem - mit Hilfe einer einfachen chemischen Reaktion. In den Brennstoffzellen verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser. Dabei wird Wärme freigesetzt. Den Wasserstoff gewinnen die Anlagen aus Erdgas, das sie aus dem Gasnetz beziehen. Dies geschieht durch einen sogenannten Reformer, der die Kohlenwasserstoffe aus dem Erdgas durch Katalysatoren in Wasserstoff verwandelt.

Richtig interessant werden die Brennstoffzellen aber erst durch einen anderen Effekt: Bei der Reaktion entsteht neben der Wärme zusätzlich auch Strom. Die Zellen wandeln bis zu 60 Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie in Elektrizität um. Verglichen mit der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme stoßen die Anlagen nur halb so viel Kohlendioxid aus.

Trotz Strom ein Zuschussgeschäft

Brennstoffzellen-Anlagen könnten somit die Effizienz modernster Gaskraftwerke in den Heizungskeller bringen, doch das Strom-Wärme-Doppel hat seinen Preis: Hausbesitzer müssen für die Brennstoffzellen-Technologie mindestens drei Mal so viel bezahlen wie für eine moderne Gasheizung.

Der Strom, den die Brennstoffzellen zusätzlich zur Wärme erzeugen, kann die Mehrkosten bei den aktuellen Preisen nicht wettmachen. Denn die Anlagen leiden unter einem grundsätzlichen Problem: Wenn sie im Winter auf Hochtouren laufen, liefern sie meist mehr Strom als die Bewohner benötigen. Speisen sie die überschüssige Energie dann ins öffentliche Stromnetz, erhalten sie dafür gerade einmal vier Cent pro Kilowattstunde. Im Sommer tritt dann der umgekehrte Fall ein: Die Stromausbeute sinkt rapide ab, da die Haushalte kaum noch Wärme verbrauchen.

Manche Hersteller legen ihre Anlagen deshalb nicht auf den Wärme-, sondern auf den Strombedarf der Gebäude aus - die Geräte werden zum Kellerkraftwerk, das nebenbei noch etwas Wärme erzeugt. Ein kleiner Spitzenlast-Gaskessel sorgt dann dafür, dass im Winter niemand frieren muss. Doch auch diese Anlagen bleiben ohne öffentliche Förderung meist ein Zuschussgeschäft. Die Investitionskosten sind einfach zu hoch.

Forderung nach Förderung

Bernd Emonts vom Forschungszentrum Jülich ist allerdings überzeugt, dass die Technologie bei den Kosten noch Boden gut machen kann. "Die Kosten von Brennstoffzellen-Heizgeräten werden sinken, wenn die Hersteller sie in größeren Stückzahlen produzieren", erklärt der Wissenschaftler. Bislang werden die Geräte weitgehend per Hand gefertigt.

"Wir tun uns in Deutschland traditionell schwer, grundlegend neue Technologien aus den Forschungslaboren in die Praxis zu bringen", sagt Werner Tillmetz vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW). Beispiele im Bereich IT und Mobilfunk gebe es bereits zur Genüge. "Das darf uns bei der Brennstoffzelle nicht passieren."

Hersteller wie Viessmann, Vaillant, Baxi, Ceramic Fuel Cells oder Bosch Thermotechnik fordern längst ein bundesweites, zeitlich begrenztes Förderprogramm, das den Hausbesitzern die Investition erleichtert. Nordrhein-Westfalen, Hessen und Sachsen unterstützen die Anschaffung eines Brennstoffzellen-Geräts bereits.

Vom Weltraum in den Heizungskeller

Brennstoffzellen sind keine neue Erfindung. Schon die Apollo-Raumfähren der sechziger Jahre hatten einige der kleinen Kraftpakete an Bord. Bei den Olympischen Spielen 2000 in Sydney schickte General Motors ein Elektroauto als Begleitfahrzeug auf die Marathonstrecke, in dem Brennstoffzellen den Strom lieferten. Die Antriebstechnologie stehe kurz vor der Serienreife, hieß es damals.

Doch erst jetzt wagen sich die Autobauer an größere Stückzahlen. In zwei Jahren will Hyundai als erster Hersteller ein Brennstoffzellen-Auto in Kleinserie auf den Markt bringen. Dabei dürfte sich der koreanische Autohersteller ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit Toyota liefern. Die Japaner planen, ihre Hybrid-Modellpalette 2015 um ein Fahrzeug mit Brennstoffzellen zu erweitern.

Die Heiztechnik-Hersteller könnten von dieser Entwicklungsarbeit profitieren. "Es entstehen Synergien, wenn sich Brennstoffzellen in anderen Märkten, etwa in der Autobranche, durchsetzen. Das gilt gleichermaßen für die Produktion wie für die Weiterentwicklung der Technologie - die Branchen können voneinander lernen", meint Brennstoffzellen-Forscher Emonts.

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insgesamt 51 Beiträge
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noalk 11.11.2013
1. generelles Problem
Das jahreszeitliche Missverhältnis von elektrischer und thermischer Leistung ist schon von den kleinen Gasmotoren für Wohnhäuser bekannt. Eine Voraussetzung für eine wirtschaftliche Nutzung ist vor allem, dass die Geräte keine Stillstandszeit haben, sondern rund um die Uhr in Betrieb sind. Das ist am ehesten bei großen Wohnanlagen möglich.
caligus 11.11.2013
2. Verstehe das Problem nicht.
OK, es wird viel Strom erzeugt wenn viel geheizt wird. Aber wieso muss denn bitte der gesamte erzeugte Strom ins Stromnetz eingespeist werden? Der "Überschuss" könnte wieder zum Heizen verwendet werden, z.B. für einen Mehrschichtenspeicher. Diese Energie kann dann später wieder abgerufen werden. Das Stromproblem im Sommer exisiert m.E. mit einer PV-Anlage auf dem Dach auch nicht mehr.
jetzt:hördochauf 11.11.2013
3. Oh mein Gott!
Zitat von sysopREUTERSWer Erdgas allein zum Heizen verwendet, nutzt den Brennstoff unter Wert, sagen Forscher. Brennstoffzellen erzeugen aus Erdgas zusätzlich eine ganze Menge Strom. Das Strom-Wärme-Doppel hat allerdings seinen Preis. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/brennstoffzellen-erzeugen-aus-erdgas-eine-ganze-menge-strom-a-927427.html
Lange geht das nicht mehr gut: Im Winter wenn's kalt Strom in Hülle und Fülle der Brennstoffzelle - und im Sommer, wenn's warm ist die Solarzellen auf dem Dach.... Nicht dass EnBw, Eon, Vattenfall noch ernsthaft schwierigkeiten bekommen! Dann wird der Strom unbezahlbar!
jetzt:hördochauf 11.11.2013
4. caligus versteht das Problem nicht?
Zitat von caligusOK, es wird viel Strom erzeugt wenn viel geheizt wird. Aber wieso muss denn bitte der gesamte erzeugte Strom ins Stromnetz eingespeist werden? Der "Überschuss" könnte wieder zum Heizen verwendet werden, z.B. für einen Mehrschichtenspeicher. Diese Energie kann dann später wieder abgerufen werden. Das Stromproblem im Sommer exisiert m.E. mit einer PV-Anlage auf dem Dach auch nicht mehr.
Ist doch Logisch: Am Ende wird der Strom zu billig - die Leitungen und Kraftwerke weitgehend überflüssig.... Wer zum Teufel soll dann den Stromkonzernen den ausgefallenen Gewinn ersetzen! Erst Banken retten, dann Stromer... da wird der Strom unbezahlbar, wenn er erstmal so billig wird! (Politiker BWL logik)
pubsfried 11.11.2013
5. Und warum haben Brennwertgeräte (Gas)....
...dann theor. Wirkungsgrade über 100% ?? Und mit den dreifachen Anlagenkosten kann ich locker 10 Jahre Jahre Heizen, oder muß geschätzt 30 Jahre warten, bis sich die Anlage armortisiert - wenn keinerlei Reparaturen anfallen und die Anlage überhaupt so alt wird (unwahrscheinllich!). Also wieder nur was für enthusiastische Millionäre!!! Oder um Steuergelder als Subventionen zu verpulvern...
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