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Brennstoffzellenheizung als aktueller Stand der Gastechnik

Dienstag, 14.06.2022

Die aktuelle Entwicklung auf dem Energiemarkt führt bei Mietern und Hausbesitzern gleichermaßen zu Unzufriedenheit und Unsicherheit.

Das Bild zeigt das Eigenheim.
Quelle: Remeha GmbH, Emsdetten
Das großzügig bemessene Eigenheim der Eheleute Kimmel liegt direkt am Rhein und wurde jüngst heizungstechnisch „zukunftsfit“ gemacht.

Neben den Kosten zur häuslichen Wärmeversorgung geht der Preis für elektrischen Strom ebenfalls nach oben. Warum sich die Investition in eine Brennstoffzellenheizung für Wohngebäude deshalb durchaus lohnen kann, beweist Familie Kimmel aus Sankt Sebastian am Mittelrhein.

Das Gebäude von Martina und Uwe Kimmel wurde 1998 in zweischaliger Massivbauweise errichtet. Eine erste energetische Überholung war nach nunmehr 24 Jahren Nutzung aus ihrer Sicht notwendig. „Wenn die Erwärmung des Hauses schon nicht zu 100 Prozent CO2-neutral funktioniert, dann möchten wir wenigstens auf dem aktuellen Stand der Technik sein“, so die Rheinländer wörtlich. Ihr kompaktes Wohnhaus im beschaulichen Rheindorf Sankt Sebastian ist zweigeschossig und voll unterkellert. Etwa 180 m² Wohnfläche und weitere 90 m² Nutzfläche stehen dem Ehepaar auf einem schönen Grundstück zur Verfügung – Rheinblick inklusive. Nachdem der atmosphärische Gaskessel über die Jahre hinweg immer wieder Probleme bereitet hatte, entschlossen sich die Betreiber zum Einsatz einer gasbetriebenen Brennstoffzellenheizung.

Uwe Kimmel beschäftigte sich schon seit geraumer Zeit mit einer modernen Alternative zur bestehenden Heizungstechnik. Er recherchierte im Internet und vereinbarte dann mit seinem langjährigen Heizungsbaufachbetrieb einen Beratungstermin. Martina Kimmel erinnert sich: „Statt wieder eine konventionelle Heizungsanlage zu installieren, hatten wir den Wunsch nach einem energieeffizienten System, das gleichermaßen Wärme wie Strom erzeugen kann. Da wir bereits gute Erfahrungen mit unserer Heizungsbaufirma Schuth sammeln konnten, haben wir diese zurate gezogen.“

Inhaber Achim Schuth ist nicht nur Energieberater, Schornsteinfegermeister und Meister für Zentralheizungs- und Lüftungsbau, sondern auch seit vielen Jahren Remeha-„VIP-Partner“. Bereits im ersten Gespräch kam man zu dem Schluss, die Investitionssumme zu definieren und die aktuelle Fördersituation genau zu ermitteln. Mit der BEN-Tec GmbH aus dem westfälischen Rheine nahm Schuth umgehend einen weiteren Beratungsprofi mit ins Boot, der sich auf die energetische Nutzung von Wasserstoff und die entsprechenden Förderprogramme spezialisiert hat.

Das Bild zeigt die Eheleute mit dem
Quelle: Remeha GmbH, Emsdetten
Die Abmessungen der kompletten Brennstoffzellenheizung „eLecta 300“ betragen 1.840 x 1.060 x 1.410 mm (Höhe x Tiefe x Breite) – was vor allem bei der Installation in beengten Heizungsräumen hilft. Zudem ist das System aus PEM-Brennstoffzelle (vorne im Bild), Gas-Brennwertgerät und Pufferspeicher/Frischwassermodul modular angelegt. Das schätzt auch Handwerksmeister Norbert Portugall, hier im Bild mit der Auftraggeberin Martina Kimmel.

KWK „state of the art“

Schließlich fiel die Wahl auf eine Brennstoffzelle aus dem Hause Remeha vom Typ „eLecta 300“ – wie gewünscht ein Gerät zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), also ein Wärme- und Stromerzeuger. Der Vorteil gegen-über einem (Mikro-)Blockheizkraftwerk (BHKW) liegt in der direkten Energieumwandlung. Während das BHKW einen Motor für die Strom- und Wärmeproduktion verwendet, nutzt die Brennstoffzelle einen rein elektro-chemischen Prozess. Dadurch laufen die Brennstoffzellenheizgeräte auf Erdgasbasis nahezu geräuschlos und mit einem sehr geringen CO2-Ausstoß, der bis zu 50 Prozent niedriger ist als der der konventionellen Erzeugung gleicher Wärme- und Strommengen. Damit gilt diese Technologie aktuell als effizienteste Form, um aus Erdgas Strom und Wärme zu erzeugen.

Brennstoffzellenheizgeräte wandeln mithilfe eines Reformers Erdgas in reinen Wasserstoff und CO2 um. Der gewonnene Wasserstoff (H2) reagiert dann mit zugeführtem Sauerstoff aus der Luft in einer umgekehrten Elektrolyse zu Wasser. Der Vorgang wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Man unterscheidet dabei zwei Varianten von Brennstoffzellenheizgeräten: die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) mit Keramik-Membran für den Hochtemperaturbereich von 650 bis 1.000 °C und die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEM) mit einer Membran aus Kunststoff für den Niedertemperaturbereich von 70 bis 90 °C.

Das System „eLecta 300“ besteht neben dem Brennstoffzellen-Modul aus einem 300-Liter-Pufferspeicher und einem Gas-Brennwertgerät, das als Spitzenlastkessel fungiert. Es besitzt eine modulierende Nennwärmeleistung von 4,8 bis 20 kW und ist mit der Hydraulikeinheit im Pufferspeicher-Vorbau zu finden. Die Brauchwarmwasserbereitung erfolgt über ein Frischwassermodul. Damit ist die Brennstoffzellenheizung ideal für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern geeignet.

Das Brennstoffzellen-Modul selbst basiert auf der genannten PEM-Technologie. Damit ist es möglich, eine Ausgangsleistung von 750 W elektrisch und 1.100 W thermisch zu erzeugen. Der elektrische Wirkungsgrad liegt bei über 35 Prozent. Der Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellenheizung liegt bei 95 Prozent. Neben dieser „Hardware“ punktet „eLecta 300“ auch durch ein Energiemanagement, das auf die drei Komponenten (Brennstoffzelle, Brennwertgerät und Frischwassermodul) abgestimmt ist. !PAGEBREAK()PAGEBREAK!

Das Bild zeigt Achim Schuth.
Quelle: Remeha GmbH, Emsdetten
Achim Schuth ist seit 1996 Inhaber des gleichnamigen SHK-Fachbetriebs in Koblenz. Zusammen mit dem Fachplanungsbüro BEN-Tec aus dem westfälischen Rheine empfahl er den Eigentümern den Einsatz des Brennstoffzellenheizgeräts

Brennstoffzelle mit Vorrang

Im Energiemanagement hat nach Möglichkeit ein 24-stündiger Dauerbetrieb der Brennstoffzelle oberste Priori-tät. Je nach Wärmeanforderung schaltet darüber hinaus das integrierte Gas-Brennwertgerät zu oder ab. Es fördert die erzeugte Wärme direkt in den Heizkreis oder in den Pufferspeicher, während die Brennstoffzelle aus-schließlich den Speicher belädt, um so auf eine durchgehend hohe Laufzeit zu kommen. Bei den hier vorhandenen zwei Heizkreisen kann somit immer die optimale Kombination im System gesteuert werden. Als Wartungsintervall wird für die Brennstoffzelle vom Hersteller ein Zeitraum von fünf Jahren angegeben.

Nach dieser Zeit müssen im Wesentlichen nur Filter gewechselt werden. Alle zehn Jahre ist zudem ein Aus-tausch von Sensoren fällig. Energieeffizienz und Bedienfreundlichkeit stehen jedoch nicht allein im Fokus der Anlage. Sie ist außerdem finanziell förderfähig: „Mit den Fördermaßnahmen des BAFA sowie der KfW kommt die Brennstoffzellenheizung in die Preisregion einer guten Wärmepumpe“, erläutert Handwerksmeister Norbert Portugall.

Er ist Projektleiter bei Schuth und als zertifizierter Systempartner für die Montage und Inbetriebnahme der Remeha-„eLecta 300“ verantwortlich. „Die Abmessungen der kompletten Geräteeinheit sind mit 1.840 mm Höhe, 1.060 mm Tiefe und 1.410 mm Breite kompakt. Das gewährleistete eine problemlose Montage im knapp bemessenen Heizraum mit etwa 3,8 m² Grundfläche. Durch die mehrteilige Modulbauweise ließ sich das Gerät problemlos ins Gebäude einbringen“, betont er weiter.

Fazit

Die Eheleute Kimmel sind von der installierten Brennstoffzellenheizung begeistert. Das System arbeitet zuverlässig, effizient und nahezu geräuschlos. Die Betriebsstunden der Brennstoffzelle lagen im Zeitraum von der Inbetriebnahme seit dem Februar 2022 bereits eindeutig im idealen Bereich, der externe Strombezug minimierte sich in der Konsequenz spürbar.

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Freitag, 31.05.2024

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