Die Wasserstoff-Heizung: Kosten und Umsetzung

Funktionsweise einer Wasserstoff-Heizung auf Basis der Brennstoffzelle

Eine Wasserstoff-Heizung basiert auf der sogenannten Brennstoffzelle. Sie generiert mithilfe von Wasserstoff Strom und Wärme. In einer Brennstoffzelle gelangen Protonen durch eine rechteckige Membran mit einer Anode und Kathode. Sie ermöglicht die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Den benötigten Wasserstoff erzeugt die Wasserstoff-Heizung aus Erdgas. Die spezifische Funktionsweise der Brennstoffzelle ist in der Grafik unten dargestellt.

Um Wärme zu erzeugen, werden Zellen verwendet, die aus zwei Elektroden bestehen. Diese sind durch eine Zwischenschicht voneinander abgegrenzt.

1. Sobald Wasserstoff zugeführt wird, trennt ein eingebauter Katalysator den Wasserstoff in Elektronen und Protonen.

2. Ein elektrischer Leiter sorgt nun dafür, dass die Elektronen zur Elektrode weiterströmen können. Dort entsteht Gleichstrom. Mithilfe eines Wechselrichters wird Wechselstrom zur Verfügung gestellt, den Sie im Haushalt nutzen können.

3. Während die Elektronen Strom erzeugen, wandern die Protonen durch die Zwischenschicht und verbinden sich danach mit den Elektronen und dem Sauerstoff.

4. Dieser chemische Vorgang erzeugt schließlich Wärme, die zum Beispiel ein Trägermedium wie Wasser erhitzen kann. Das erwärmte Heizungswasser wird in das Heizungsrohrsystem eingespeist und beheizt die Räume wie gewohnt über die dort aufgestellten Heizkörper oder die Fußbodenheizung.

Da es bei Brennstoffzellen keinen Verbrennungsvorgang mit hohen Temperaturen im ursprünglichen Sinne gibt, wird auch von einer „kalten Verbrennung“ gesprochen.

Eine Besonderheit der Wasserstoff-Heizung: Sie erzeugt Wärme und Strom. Der Strom kann in das Hausnetz oder das Stromnetz gespeist werden. Darüber hinaus wird er genutzt, um neuen Wasserstoff aus Erdgas zu gewinnen. Die Heizung, die auf Brennstoffzellen basiert, verursacht durch die kalte Verbrennung keine Abgase. Das „Abfallprodukt“ ist lediglich Wasser.

Anschaffungskosten für eine Wasserstoff-Heizung

Die Technik einer Brennstoffzellenheizung ist aufwändiger als bei herkömmlichen Brennwertgeräten oder einem Blockheizkraftwerk (BHKW). Dementsprechend sind die Kosten für eine Wasserstoff-Heizung sehr hoch. Dies ist ein Grund dafür, dass Heizsysteme mit Brennstoffzellen nicht stark verbreitet sind, obwohl es sie bereits seit mehr als zehn Jahren gibt.

Ein direkter Preisvergleich ist für Verbraucher schwierig, da die Hersteller keine Preise nennen und auch die Einbausituation einen Unterschied machen kann. Wer sich für eine Brennstoffzellenheizung entscheiden möchte, muss ein individuelles Angebot bei einem Fachbetrieb anfragen.

Die Betriebs- und Wartungskosten

Wasserstoff-Heizungen können potenziell die jährlichen Kosten für Energie reduzieren. Wer zum Beispiel 1.000 Euro im Jahr für Erdgas zum Heizen bezahlt, spart mit einer Wasserstoff-Heizung rund 500 Euro. Die hohen Investitionskosten wirken sich jedoch trotzdem negativ auf die Amortisationszeit aus. Je größer die Anlage ist, desto mehr Wärme und Strom kann sie erzeugen und desto eher amortisiert sie sich. Ein Fachbetrieb berät Sie hier gerne.

Wie alle Heizungsanlagen muss auch die Wasserstoff-Heizung regelmäßig gewartet werden. Hier kommt es vor allem auf das Prüfen der Technik und der Rohrsysteme an. Da bei der kalten Verbrennung keine Abgase erzeugt werden, entfällt zum Beispiel die Kontrolle des Schornsteins. Da die Brennstoffzelle von einem spezialisierten Betrieb gewartet werden muss, empfiehlt sich ein Wartungsvertrag, dessen Kosten bei 300 bis 600 Euro im Jahr liegen.

Heizen mit Wasserstoff und Brennstoffzelle: Vor- und Nachteile

Wer mit einer Wasserstoff-Heizung heizt, muss mit folgenden Vor- und Nachteilen rechnen:

Vergleich der Wasserstoff-Heizung mit anderen Heizsystemen

1. Wärmepumpe versus Wasserstoff-Heizung

   Die Wärmepumpe ist in vielen Fällen die attraktivste Heizmethode. Genau wie die Brennstoffzellen-Heizung stößt sie keinerlei CO₂ oder Feinstaub aus. Sie brauchen hier hingegen kein Erdgas oder ähnlichen Energieträger. Das macht die Wärmepumpe noch zukunftsweisender und umweltfreundlicher. Hinzu kommt, dass die Wärmepumpe in der Regel günstiger in der Anschaffung ist und die Technologie ausgereift ist. Mehr zu dieser Heizart erfahren Sie in unserem Ratgeber-Artikel „Heizsystem Wärmepumpe“.

2. Gas-Brennwertheizung versus Wasserstoff-Heizung

   Eine moderne Gas-Brennwertheizung ist deutlich günstiger in der Anschaffung und kann den Gasverbrauch im Vergleich zu alten Gasheizungen um bis zu 30% senken. Allerdings sind Sie mit diesem Heizsystem immer noch abhängig von fossilem Brennstoff, weshalb die Überlegung einer umweltfreundlichen Heizung mehr Sinn macht. Alles rund um die Vor- und Nachteile sowie die Funktionsweise einer Gas-Brennwertanlage lesen Sie im Artikel „Heizsysteme: Heizen mit Gas“.

3. Weitere Hybridsysteme versus Wasserstoff-Heizung

   Ein sinnvolles Hybridsystem ist die Wärmepumpe plus Solarthermie. Mehr Varianten der Hybridsysteme und ihre Vor- und Nachteile erfahren Sie im Artikel „Hybridheizung: Technologie mit Vor- und Nachteilen“.

4. BHKW versus Wasserstoff-Heizung

   Durch das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ähnelt die Wasserstoff-Heizung einem Blockheizkraftwerk. Im Gegensatz zum BHKW nimmt die Brennstoffzellen-Heizung jedoch deutlich weniger Platz weg. Die Wasserstoff-Heizung lohnt sich, ebenso wie ein BHKW, erst mit steigendem Wärme- und Strombedarf.

Wasserstoff-Heizung: Kostenintensive, nicht ausgereifte Technologie

Eine Wasserstoff-Heizung ist auf den ersten Blick eine interessante Alternative zum herkömmlichen Heizgerät, zumal das System lediglich Wasser und keine Abgase erzeugt. Allerdings sprechen die hohen Anschaffungskosten sowie die noch nicht ganz ausgereifte Technik gegen die Brennstoffzelle.

Außerdem hängt die Umweltfreundlichkeit des gesamten Systems davon ab, welche Art von Gas in Wasserstoff verwandelt wird. Nutzt die Anlage fossiles Erdgas, muss dies in die Klimabilanz eingerechnet werden.