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Brennstoffzellenheizung : Die Kraft kommt aus dem Keller

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Funktionsweise einer Brennstoffzelle: Die Membran in der Mitte lässt nur die Protonen durch, außen liegt Strom an Bild: Viessmann Werke GmbH & Co. KG

Still und leise sind erste Brennstoffzellen-Heizungen auf dem Markt. Zwei technisch verschiedene Systeme konkurrieren. Beide sind effizient, sauber und immer noch teuer.

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          Manch gute Erfindung bleibt vorzeitig auf der Strecke, obwohl das eigentlich nicht sein sollte. Oft ist der Grund, dass der Platz schon besetzt war. An das Tefifon zum Beispiel erinnert sich heute kaum noch jemand, es kam lange hinter der Schallplatte schlicht zu spät. Dem Wankelmotor erging es ähnlich, trotz unbestreitbarer Vorteile konnte er sich nicht gegen den schon weit entwickelten Ottomotor durchsetzen.

          Der Brennstoffzelle wäre, abgesehen von einigen Spezialanwendungen, fast ein ähnliches Schicksal beschieden gewesen; sie galt als zu empfindlich und zu teuer. Doch zunehmend erobert sie sich ihren Raum - in Kraftwerken, auf Schiffen, vielleicht bald im Auto und nun auch im heimischen Heizungskeller. Dort soll sie aus Erdgas Strom und Wärme erzeugen.

          Nach vielen Feldversuchen und sechs Jahren Erfahrung in einem Pilotprojekt namens Callux sind offenbar die technischen Schwierigkeiten der Kleinanlagen ausgeräumt. Vier Anbieter sind auf dem Markt, weitere werden demnächst folgen. Bedenken, dass der Stromerzeuger seinen Geist aufgibt, braucht der Kunde nicht zu haben; alle bieten langfristige Garantien oder Wartungsverträge, die Anlagen werden aus der Ferne überwacht. Nach Aussage der Hersteller liegt die Einsatzbereitschaft bei etwa 99 Prozent.

          Die Botschaft ist schlicht: Angesichts steigender Preise lohnt es sich, seinen Strom selbst herzustellen. Die dabei anfallende Wärme wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung verwendet. Für diese dezentrale Koppelung von Kraft und Wärme (KWK) ist die Brennstoffzelle technisch die ideale Lösung.

          Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren, die für den gleichen Zweck schon lange eingesetzt werden, ist der Gesamtwirkungsgrad mit 85 bis 95 Prozent höher, weil keine Mechanik in Bewegung gehalten werden muss, aus dem gleichen Grund ist der Wartungsaufwand geringer. Die Brennstoffzelle ist kompakt, sie arbeitet leise und vibrationsfrei. Vor allem aber sind die Abgase sauber, es entstehen keine Stickoxide und kaum Kohlenmonoxid.

          Noch hohe Zuschüssen nötig

          Angesichts solcher Vorzüge muss es auch Makel geben, sonst wären die Häuser längst voller Brennstoffzellen. Tatsächlich sind sie in der Anschaffung trotz kräftiger Kostensenkung in der Produktion noch immer abschreckend teuer - derzeit grob das Doppelte einer vergleichbaren Kraft-Wärme-Koppelung mit Motor. Das hängt vor allem mit den kleinen Stückzahlen zusammen. Damit die Technik aus den Startlöchern kommt, geben vier Bundesländer teils hohe Zuschüsse. Und über eine bundesweite Förderung wird gerade nachgedacht.

          Das Prinzip der Brennstoffzelle ist uralt, es wurde 1838 vom deutschen Chemiker Christian Friedrich Schönbein entdeckt, aber nicht weiterverfolgt, weil Strom leichter mit dem elektrischen Generator zu produzieren war. Erst für die Raumfahrt wurde es wieder aufgegriffen. In der Zelle wird der Brennstoff nicht in einer Flamme verbrannt, sondern elektrochemisch umgewandelt. Es gibt ein halbes Dutzend verschiedener Bauarten, aber die Funktion ist im Grunde gleich: Elektrodenpaare (Anode und Kathode) sind durch einen festen oder flüssigen Elektrolyten getrennt.

          Werden Wasserstoff und Luft zugeführt, wandern je nach Typ die Protonen des Brennstoffs durch den Elektrolyten hindurch von der Anode zur Kathode oder die des Luftsauerstoffs von der Kathode zur Anode, dort verbinden sie sich zu Wasser. Die Elektronen, die nicht durch den Elektrolyten können, müssen den Weg außen herum über einen elektrischen Leiter nehmen. Gleichstrom fließt, der in Wechselstrom umgewandelt werden kann. Die einzelne Zelle hat nur eine Spannung von etwa einem Volt, deshalb werden sie zu Stapeln (Stacks) zusammengepackt, bis die gewünschte Spannung erreicht ist.

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