Brennstoffzellen-Heizung: Kosten, Funktion und Nutzen
Eine Brennstoffzellen-Heizung erzeugt Wärme und Strom mithilfe von Wasserstoff. Für welche Haushalte das Heizen mit Brennstoffzelle sinnvoll sein kann und wie viel es kostet.
Brennstoffzellen-Anlagen sind teurer als andere Heizsysteme, aber auch effizienter
Was fürs Heizen mit Brennstoffzelle nötig ist und für welche Haushalte es sich eignet
Förderung der Anlage und Zuschüsse für Stromverbrauch und -einspeisung möglich
Was ist eine Brennstoffzellen-Heizung?
Eine Brennstoffzellen-Heizung produziert nicht nur Wärme, sondern auch Strom. Dazu macht sie sich die sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung zunutze. Strom und Wärme erzeugt sie dabei im ähnlichen Verhältnis. Das besondere an der Technik ist, dass sie zwar Gas nutzt, es aber nicht auf dem üblichen Weg verbrennt. Sie arbeitet nicht nur sauber, sondern auch leise.
Je nach Bedarf und Größe der Immobilie gibt es Geräte mit verschiedenen Leistungsklassen. Brennstoffzellen gibt es als Kombi-Anlagen mit integrierter Gas-Brennwerteinheit oder als Beistellgeräte, zum Beispiel zur Einbindung in ein vorhandenes Heizsystem. Im Vergleich zu anderen Heizsystemen sind sie deutlich effizienter, allerdings auch teurer. Durch Förderung und Zuschläge kann man sich die Investitionskosten allerdings teilweise wieder zurückholen.
So funktioniert Heizen mit Brennstoffzelle
Die Wärme- und Stromproduktion der Brennstoffzelle gelingt durch einen elektrochemischen Prozess. Dabei reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft. Der Wasserstoff wird aus Erdgas oder Biogas im sogenannten Reformer des Geräts mithilfe von Wasserdampf gewonnen. Bei dieser Reaktion entstehen deutlich weniger CO₂-Emissionen als bei einer herkömmlichen Verbrennungsheizung. Am Ende bleibt nur Wasser übrig.
Die elektrische Energie wird als Gleichstrom aus der Brennstoffzelle geleitet und über einen integrierten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Er kann im Haushalt genutzt oder ins öffentliche Netz eingespeist werden. Die thermische Energie wird über einen Wärmetauscher an einen Pufferspeicher abgegeben und dient zur Erwärmung des Trinkwassers oder des Heizkreises.
Eine Brennstoffzellen-Heizung ist effizienter als herkömmliche Heizungen. Ihr Wirkungsgrad beträgt etwa 90 Prozent, je nach Modell auch etwas mehr. Der Wert gibt an, wie viel der zugeführten Energie in Wärme umgewandelt wird. Im Vergleich dazu liegt der Wirkungsgrad klassischer Öl- und Gasheizungen im Schnitt bei circa 80 Prozent, bei älteren Modellen darunter.
Brennstoffzellen-Heizungen sind für den Dauerbetrieb ausgelegt und können den Grundbedarf an Wärme und Strom in einem Ein- oder Zweifamilienhaus abdecken. Dadurch lassen sich die Kosten für Heizen und Strom nach Herstellerangaben um 40 bis 50 Prozent senken. Zudem machen sich Haushalte unabhängiger von schwankenden Energiemarktpreisen. Nur wenn mehr Leistung nötig ist, springen der zusätzliche Heizkessel sowie der jeweilige Stromversorger ein.
Voraussetzungen für die Heizalternative
Die wichtigste Voraussetzung für das Brennstoffzellen-System ist ein Gasanschluss im Haus. Ist dieser nicht vorhanden und ein Nachrüsten zu aufwendig oder teuer, kann die Heizung auch mit Flüssiggas betrieben werden. Jedoch ist dafür eine Tankanlage erforderlich, die auch einiges kostet.
Wer eine Einspeisevergütung vom Netzbetreiber erhalten will, muss nachweisen können, wie viel überschüssiger Strom in das öffentliche Netz eingespeist wird. Dafür sollte ein Zweirichtungszähler am Hausanschluss installiert sein. Zudem ist ein weiterer Zähler direkt am Gerät nötig, der die Menge des selbst erzeugten Stroms misst und somit eine Förderung nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz ermöglicht. Er ist oft schon integriert.
Wichtige Komponenten für den Heizbetrieb sind ein Spitzenlastkessel und ein Pufferspeicher für Warmwasser. Ersterer unterstützt das System bei der Abdeckung eines erhöhten Wärmebedarfs im Winter. Als zusätzliches Gasheizgerät springt der Spitzenlastkessel ein, wenn der Wärmebedarf über die von der Brennstoffzelle gelieferte Energie hinausgeht. Für den entgegengesetzten Fall gibt es den Pufferspeicher. Er sorgt dafür, dass überschüssig produzierte Wärme über einen gewissen Zeitraum gespeichert werden kann. Als Trägermedium kommt Wasser zum Einsatz.
Stromspitzen müssen über das öffentliche Netz abgedeckt werden. Alternativ kann man einen Stromspeicher installieren, der erzeugte Überschüsse bis zum nächsten Tag zwischenspeichert.
Kosten beim Heizen mit Wasserstoff
Für die Anschaffung einer Brennstoffzellen-Heizung sollten Sie mindestens 20.000 bis 25.000 Euro einplanen. Hinzu kommen Kosten für die Installation, Zubehör wie Wärmespeicher und Spitzenlastkessel sowie unter Umständen das Nachrüsten eines Gasanschlusses. Insgesamt beläuft sich der Heizungstausch auf 30.000 bis 40.000 Euro oder mehr. Er ist damit teurer als bei einer normalen Gasheizung oder einer Ölheizung.
Die Betriebskosten hängen stark von Ihrem Verbrauch, dem aktuellen Gaspreis und der Effizienz der Technik ab. Aufgrund des steigenden CO₂-Preises wird sich Gas in Zukunft verteuern und ist langfristig nicht kalkulierbar. Eine Heizung auf Wasserstoff-Basis kann aus einer Kilowattstunde Erdgas etwa 0,4 Kilowattstunden Strom und 0,5 Kilowattstunden Wärme erzeugen.
Beispielberechnung für Betriebskosten:
Ein Vier-Personen-Haushalt hat einen Wärmebedarf von 8000 Kilowattstunden pro Jahr. Um diesen zu decken, verbraucht eine Brennstoffzellen-Heizung mit üblicher Energieumwandlung 16.000 Kilowattstunden Gas pro Jahr (Formel: 8000 kWh / Faktor 0,5 = 16.000 kWh). Dabei erzeugt sie gleichzeitig 6400 kWh Strom (Formel: 16.000 kWh x Faktor 0,4 = 6400 kWh).
Bei einem Gaspreis von 9 Cent pro Kilowattstunde entstehen also Betriebskosten von 1400 Euro pro Jahr. Zusätzliche Gaskosten können beim Betrieb des Spitzenlastkessels anfallen, wenn der Haushalt mehr Wärme benötigt, als die Brennstoffzelle erzeugen kann. Hinzu kommen Kosten für die Wartung, die üblicherweise 400 bis 800 Euro im Jahr betragen.
Da der Strom aus der Brennstoffzellen-Heizung häufig nicht komplett im Haushalt verbraucht wird, geben Hersteller eine Quote von 60 Prozent an (ohne Stromspeicher). Im Beispielfall wären das umgerechnet 3840 Kilowattstunden. Bei einem Strompreis von 35 Cent pro Kilowattstunde springt eine jährliche Ersparnis von 1344 Euro heraus.
Hinzu kommen jährliche Einnahmen und Erlöse aus dem staatlichen KWK-Zuschlag und der Einspeisevergütung. Alternativ kann eine Förderung die anfänglichen Investitionskosten senken.
Förderung für Brennstoffzellen-Heizung
Die staatliche KfW-Bank bezuschusst beim Kauf und Einbau einer neuen, klimafreundlichen Heizung bis zu 70 Prozent der förderfähigen Kosten. Dies ist Teil der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) und ein Anreiz zur Anschaffung einer Brennstoffzellen-Heizung. Voraussetzungen für die BEG-Förderung einer Brennstoffzellen-Heizung sind unter anderem:
Ihre Brennstoffzellen-Heizung darf nur mit Biomethan (kann über herkömmlichen Gasanschluss bezogen werden), grünem Wasserstoff (Produktion aus Wasser mittels Elektrolyse, Strom aus erneuerbaren Energien) oder blauem Wasserstoff (Produktion aus Erdgas mit Speicherung/Bindung von Kohlenstoffdioxid) genutzt werden.
Sie müssen die Brennstoffzellen-Heizung in das gesamte Wärme- und Stromnetz Ihres Gebäudes einbinden.
Zur Inbetriebnahme muss ein Gesamtwirkungsgrad von mindestens 82 Prozent und ein elektrischer Mindestwirkungsgrad von 32 Prozent erreicht werden.
Brennstoffzellen-Heizungen, die mit herkömmlichem Erdgas betrieben werden, fördert der Staat inzwischen nicht mehr.
Sind die Fördermaßnahmen durchgeführt, müssen die von der Brennstoffzellen-Heizung versorgten Wohneinheiten zu mindestens 65 Prozent durch erneuerbare Energien beheizt werden.
KWK-Zuschlag und Einspeisevergütung
Eine Brennstoffzellen-Heizung ist eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK), deshalb greift das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG). Egal, ob Sie den Strom selbst nutzen oder ins Netz einspeisen: Für bis zu 3500 Vollbenutzungsstunden gibt es im Jahr 2025 einen staatlichen KWK-Zuschlag:
Für neue Anlagen bis 50 kW Leistung beträgt er für eingespeisten Strom 8 Cent/kWh
Für neue Anlagen bis 50 kW Leistung beträgt er für selbstgenutzten Strom 4 Cent/kWh
Der KWK-Zuschlag ist bei Neuanlagen zeitlich auf 30.000 Vollbenutzungsstunden begrenzt.
Der zuständige Netzbetreiber vergütet zusätzlich den eingespeisten Strom aus dem BHKW. Die Einspeisevergütung von KWK-Anlagen orientiert sich am üblichen Preis an der Strombörse im jeweils vorangegangenen Quartal. Laut dem KWK-Index waren es zuletzt circa 7 c/kWh.
Voraussetzung für den KWK-Zuschlag ist eine Zulassung der Anlage durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle. Sowohl die gesetzliche Förderung für eingespeisten als auch die für den selbst verbrauchten Strom sind nicht mit anderen Investitionszuschüssen kombinierbar.
Die Vorteile und Nachteile im Überblick
Produziert effizient sowohl Wärme als auch Strom
Höherer Wirkungsgrad als herkömmliche Heizungen
Energieproduktion verhältnismäßig klimaschonend
Unabhängigkeit von externer Stromversorgung steigt
BEG-Förderungen und KWK-Zuschüsse möglich
Abhängigkeit vom Gas
Anschaffung relativ teuer
Nicht für jede Immobilie geeignet
Zusätzlich Gaskessel und Netzstrom nötig
Strenge Bedingungen für Förderung bei Heizungstausch
Wann lohnt sich diese Heizungstechnik?
Die Installation einer Brennstoffzellen-Heizung rechnet sich nur, wenn ein ausreichend großer und konstanter Energiebedarf besteht. Die Initiative Brennstoffzelle hält einen Gesamtwärmebedarf für Heizung oder Warmwasser ab 10.000 Kilowattstunden im Jahr für geeignet. Außerdem sollte der Strombedarf im Haushalt nicht zu niedrig sein.
Die Hersteller empfehlen den Einsatz im Neubau und modernisierten Gebäudebestand. In einem schlecht isolierten Altbau lohnt sich eine Brennstoffzellen-Heizung nicht, weil der Wärmebedarf dort viel höher ist als der Strombedarf. Im gut sanierten Altbau dagegen kann eine Brennstoffzellen-Heizung durchaus wirtschaftlich sein.
Ob sich eine Brennstoffzellen-Heizung lohnt, hängt auch davon ab, ob man eine Förderung vom Staat erhält und wie viel Geld man für die Stromerzeugung und -einspeisung von Netzbetreiber erhält. Entscheidend ist nicht zuletzt, die Brennstoffzellen-Heizung und die Komponenten passend zum Haushaltsbedarf zu dimensionieren.