Brennstoffzelle gesucht?

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Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Brennstoffzellenheizung?

Bild: Abfallprodukt der Brennstoffzelle Wasser
Abfallprodukt der Brennstoffzellenheizung: Wasser | © qimono / pixabay.com CC0

Die Brennstoffzellenheizung, wie wir sie heute kaufen können, basiert auf der Technologie der Brennstoffzelle zur Stromerzeugung, die schon im Jahr 1838 entwickelt wurde. Aufgrund des geringen Wirkungsgrades gab es jedoch lange Zeit keine wirklichen Anwendungsbereiche.

Erst mit der bemannten Raumfahrt wurde das Prinzip der Brennstoffzelle als leichte und emissionsarme Energiequelle wieder aufgegriffen. Heute wird die Brennstoffzellenheizung zusammen mit Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Sparte KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) gezählt - also Anlagen, die Wärme und Strom erzeugen.

Bild: Energieheld Tipp

Für Immobilien mit hohem Strombedarf (z. B. zur Aufladung des oder der Elektroautos des Hausbesitzers) und Mehrfamilienhäuser ist die Brennstoffzellenheizung eine gute Lösung. Für Einfamilienhäuser mit normalem Strombedarf sind sie dagegen eher nicht geeignet.

Die Funktionsweise - heizen mit Wasserstoff?

Die Brennstoffzellenheizung basiert auf einem chemischen Verfahren, bei dem Wasserstoff eine wichtige Rolle spielt. Der Wasserstoff muss jedoch nicht in Reinform vorliegen, sondern kann zum Beispiel über einen sogenannten Reformer auch aus Erdgas gewonnen werden (deutlich praktischer im Eigenheim).

In der Brennstoffzelle werden Wasserstoff und Sauerstoff zusammengeführt, was normalerweise zur Bildung von normalem Wasser führt. In der Brennstoffzelle ist jedoch eine Trennfolie installiert, die keine Elektronen durchlässt. Die Elektronen müssen hingegen einen Umweg über ein Kabel nehmen und erzeugen dabei Strom. Sind alle Teilchen aus Wasserstoff und Sauerstoff schlussendlich vereint, entsteht eine Reaktion, die Wärme zum Heizen freisetzt und ganz gewöhnliches Wasser als Abfallprodukt zurücklässt.

Zur Funktionsweise der Brennstoffzelle gibt es häufig zwei große Missverständnisse. Zum einen handelt es sich nicht um einen Stromspeicher, selbst wenn Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Energie ist jeweils im Wasserstoff, Erdgas etc. gespeichert. Desweiteren wird beim Heizen (wie bereits gezeigt), kein Wasserstoff direkt verbrannt.

Infografik: Grafische Darstellung der Funktion einer Brennstoffzelle
Funktionsweise der Brennstoffzellen-Heizung | © elcore

Vorteile, Nachteile und Besonderheiten

Bild: Strom aus Brennstoffzellenheizung
Die Brennstoffzelle liefert nicht nur Wärme sondern auch Strom | © ErikaWittlieb / pixabay.com CC0

Eine Brennstoffzelle bietet zwar viele Vorteile, aber auch den großen Nachteil, dass sich der Kauf nicht pauschal für jede Immobilie lohnt. Die Möglichkeit eigenen Strom zu erzeugen, macht die Anschaffung einer Brennstoffzellenheizung nicht automatisch wirtschaftlich.

Wir haben für Sie alle Vorteile, Nachteile und Besonderheiten in einer Tabelle zusammengetragen, damit Sie sich Ihr eigenes Bild über diese Technologie bilden können:

Brennstoffzellenheizung Vorteile Nachteile
Kosten Hohe Kosten werden durch viele Förderungen abgefedert Trotz Zuschüssen hohe Kosten
Wirtschaftlichkeit Unter den richtigen Bedingungen sehr wirtschaftlich Keine Standardlösung für das Eigenheim
Stromerzeugung Strom kann selbst genutzt oder verkauft werden Strom einkaufen ist in vielen Fällen günstiger
Umweltfreundlichkeit Viel bessere Emissionswerte als Gasheizungen, bei Nutzung von Biogas nachhaltiger, bei Nutzung von „grünem Wasserstoff” theoretisch sehr nachhaltig Nutzung von Erdgas ist nicht nachhaltig, Nutzung von Biogas ist sehr teuer und aktuell nicht wirtschaftlich, Betrieb mit „grünem Wasserstoff” in der Praxis noch nicht möglich

Gasverbrauch, Strom, Wärme und Wirkungsgrad

Bild: Gas dient als Ausgangsstoff zur Erzeugung des Wasserstoffs
Wasserstoff für die Brennstoffzellenheizung wird aus Gas hergestellt | © aitoff / pixabay.com CC0

Damit Sie sich den Nutzen einer Brennstoffzellenheizung etwas besser vorstellen können, möchten wir an dieser Stelle einmal den Wirkungsgrad und Gasverbrauch der Anlage erläutern. Je nach Hersteller, Effizienz der Anlage und Qualität des Erdgases erzeugen Sie mit einer Brennstoffzellenheizung aus einer Kilowattstunde Erdgas ca. 0,4 Kilowattstunden Strom und 0,5 Kilowattstunden Wärme.

Rechnet man nun mit 5.000 bis 6.000 Betriebsstunden pro Jahr, dann erzeugt die Brennstoffzellenheizung damit etwa 5.000 bis 6.000 Kilowattstunden Wärme und 3.750 bis zu 4.500 Kilowattstunden Strom bei einem Gasverbrauch von 10.000 bis 12.000 Kilowattstunden.

Brennstoffzellenheizung im EFH Werte pro Jahr
Betriebsdauer 5.000 - 6.000 Stunden
Gasverbrauch ca. 10.000 - 12.000 kWh Erdgas
Erzeugte Wärme ca. 5.000 - 6.000 kWh Wärme
Erzeugter Strom ca. 3.750 - 4.500 kWh Strom

Kosten für eine Brennstoffzellenheizung

Hinsichtlich der Kosten sollten Sie bei einer Brennstoffzellenheizung mindestens 18.000 Euro inklusive Förderung und Einbau einplanen. Ist noch kein Gasanschluss vorhanden, können hierfür noch einmal 2.000 bis 4.000 Euro fällig werden. Teuer sind Brennstoffzellen besonders durch die geringen Stückzahlen und durch die Notwendigkeit, eine zusätzliche Gasheizung installieren zu müssen.

Brennstoffzellenheizung Kosten
Gasanschluss 2.000 - 4.000 €
Brennstoffzelle 22.000 - 28.000 €
Gasheizung (Spitzenlastgerät) 3.000 - 5.000 €
Zubehör, Einbau etc. 4.000 - 7.000 €
Förderung (KfW 433) abzüglich 9.300 €*
   
Summe 17.700 - 32.700 € inkl. MwSt.

* Abhängig von der Leistung der Brennstoffzellenheizung

Wartung und laufende Kosten

Die laufenden Kosten der Brennstoffzellenheizung werden weitestgehend durch die Wartung und die Kosten für das Erdgas bestimmt. Da ein Wartungsvertrag im Zuge der KfW-Förderung verpflichtend ist, sollten Sie hierfür etwa 500 bis 800 Euro im Jahr einplanen.

Beim Verbrauch der Brennstoffzellenheizung sollten Sie mindestens mit 10.000 bis 12.000 Kilowattstunden Erdgas pro Jahr rechnen (um etwa 5.000 Kilowattstunden Wärme zu erzeugen). Dazu kommt dann noch der übrige Energiebedarf, der von der normalen Gastherme gedeckt werden muss. Das können rund 4.000 Kilowattstunden im Neubau, aber auch noch mal zusätzlich bis zu 20.000 im Altbau sein.

Förderungen und Steuererstattungen (2021)

Bild: Förderung für Brennstoffzelle
Die Brennstoffzellenheizung wird üppig gefördert | © fotoblend / pixabay.com CC0

Förderungen und Steuererstattungen sind bei Brennstoffzellenheizungen auch in 2021 ein komplexes Thema bei dem Sie auf jeden Fall Hilfe von einem Experten anfordern sollten. Entweder kennt sich der jeweilige Fachbetrieb schon bestens damit aus oder Sie beziehen einen zertifizierten Energieberater mit ein.

Zur Verfügung stehen verschiedene Förderungen der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Mit dem Programm KfW 433 können Sie einen einmaligen, leistungsabhängigen Zuschuss bis zu 34.300 Euro erhalten. Alternativ dazu können Sie die Brennstoffzellenheizung aber theoretisch auch im Rahmen von Sanierungen oder Neubauten zum Effizienzhaus mit den Programmen KfW 261 oder KfW 461 fördern lassen. Bis zu 75.000 Euro Zuschuss sind hier möglich.

Gefördert wird allerdings nur anteilig an den Gesamtkosten der Sanierung. Zudem ist die Förderung noch an zahlreiche weitere Bedingungen geknüpft. Die Frage, welche der Förderungen sinnvoller ist, kann Ihnen Ihr Energieberater beantworten. Alternativ gibt es vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) weitere Förderungen für die Einspeisung und die Nutzung von selbst produzierten Strom. Ebenfalls alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Anschaffung der Brennstoffzelle steuerlich fördern zu lassen. Im Sinne der Übersichtlichkeit haben wir Ihnen die einzelnen Förderungen in einer Tabelle zusammengetragen.

Brennstoffzellenheizung Bedingungen Förderung (2021)
Zuschuss KfW 433 Antrag muss unter Mitwirkung eines zertifizierten Energieberaters gestellt werden
Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen
Darf nicht mit KWK Zuschlag kombiniert werden
6.800 € + 550 € je 100 Wattel, maximal aber 34.300 €
Kredit KfW 261 oder Zuschuss KfW 461 (BEG WG, Sanierung oder Neubau zum Effizienzhaus) Keine direkte Förderung
Antrag muss unter Mitwirkung eines zertifizierten Energieberaters gestellt werden
Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen
Brennstoffzelle muss zu 100 % mit Biogas (Biomasse) betrieben werden
Es dürfen keine Vergütungen von eingespeistem Strom in Anspruch genommen werden (EEG, KWK-Zuschlag)
Sanierung: Zuschuss von 25 - 50 % der Kreditsumme bzw. der förderfähigen Kosten von max. 150.000 €, bis zu 75.000 €
Neubau: Zuschuss von 15 - 25 % der Kreditsumme bzw. der förderfähigen Kosten von max. 150.000 €, bis zu 37.500 €
BAFA KWK Zuschlag (BAFA KWK-G) Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen
Förderung ist NICHT mit Investitionszuschüssen anderer Förderinstitute kombinierbar (z. B. KfW 433)
KWK Zuschlag in Höhe von 0,16 € / kWh ins Stromnetz eingespeisten Strom und 0,08 € / kWh für selbst genutzten Strom für einen Zeitraum von 30.000 Vollbenutzungsstunden (Stand 2020)
Stromvergütung für ins Netz eingespeisten auf Basis des KWK Index („Baseload Strom”-Preis an der Strombörse Leipzig) BAFA Zulassung als KWK-Anlage
Keine Kombination mit Investitionszuschüssen (z. B. KfW 433)
Vergütung von 3,859 Ct / kWh
Vergütung für vermiedene Netzentgelte (Nach KWK-G) Man muss sich zwischen Vergütung nach KWK-G oder nach EEG entscheiden 0,01 - 1,5 Ct / kWh
Steuerrückerstattung der  Energiesteuer für Erdgas zum Betrieb der Brennstoffzellenheizung Anlage muss hocheffizient sein und Strom und Wärme produzieren
Antrag muss beim zuständigen Hauptzollamt gestellt werden
Keine Kombination mit Investitionszuschüssen (z. B. KfW 433)
Rückzahlung von 0,55 Ct / kWh
BAFA Mini KWK-Zuschuss Für Anlagen bis 20 kW Leistung Ende 2020 ersatzlos eingestellt
Steuerliche Förderung (Einkommenssteuer nach § 35 c) Kann auch nach Baubeginn beantragt werden
Fachunternehmerpflicht
Es wird eine Fachunternehmerbescheinigung benötigt
Ist mit keiner anderen Förderung kombinierbar
Steuerabzug von 20 % der Investitionskosten,  max. 40.000 € verteilt über drei Jahre

Steuerrückerstattung vom Hauptzollamt

Eine weitere Möglichkeit der Förderung besteht darin, die Energiesteuer für das zum Betrieb der Brennstoffzellenheizung benötigte Gas zurückerstattet zu bekommen. Dazu muss ein entsprechender Antrag beim zuständigen Hauptzollamt gestellt werden. Die Steuer wird dann rückwirkend ausgezahlt. Voraussetzung ist allerdings, dass es sich um eine hocheffiziente Brennstoffzellenheizung handelt, für die kein Investitionszuschuss (z. B. KfW 433) in Anspruch genommen wurde.

Wirtschaftlichkeit einer Brennstoffzellenheizung

Bild: Brennstoffzelle in Einbausituation
Brennstoffzellenheizung im Flur | © elcore

Die Wirtschaftlichkeit einer Brennstoffzellenheizung hängt wie so häufig von den Rahmenbedingungen ab. Besonders macht es einen großen Unterschied, ob der Kauf im Neubau oder im Zuge einer Altbau-Sanierung getätigt wird. 

Wenn man die verschiedenen Kosten einer Brennstoffzellenheizung mit denen von anderen Heizungen vergleicht, schneidet die Brennstoffzellenheizung in den meisten Fällen nicht besonders gut ab. Speziell verglichen mit Heizungen auf Basis regenerativer Energieträger wie Wärmepumpen oder Holzheizungen schneidet die Brennstoffzellenheizung in der Regel schlechter ab. Im Vergleich mit fossilen Heizungen ist die Brennstoffzelle aber manchmal wirtschaftlicher. Das gilt immer dann, wenn eine erhöhter Strombedarf vorliegt - wie z. B. zum nächtlichen Aufladen eines Elektroautos.

Ökobilanz von Wasserstoff und Brennstoffzellen

Bild: Brennstoffzellen-Heizung in Einbausitutation
Brennstoffzellenheizung in Keller | © Abbildung: Viessmann Werke

Beim Thema Nachhaltigkeit und Ökobilanz lassen sich Wasserstoff und Brennstoffzellen leider nicht ganz klar einordnen. Schauen wir uns zuerst nur die Brennstoffzellenheizung an, dann verursacht diese weniger umweltschädliche Emissionen als eine normale Gasheizung.

Bei der Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff wird allerdings zwangsläufig CO2 freigesetzt. Die Nutzung von Erdgas ist daher zumindest langfristig nicht hundertprozentig nachhaltig, wenn auch mittelfristig durchaus vertretbar.

Autos oder Heizungen mit reinem Wasserstoff zu betreiben, ist andersherum auch nicht vollkommen „grün“, da dieser aktuell meist unter hohem Energieaufwand (mit fosssilen Energieträgern wie Gas, Öl oder Kohle) erzeugt werden muss. Es gibt zwar auch „grünen Wasserstoff” der mit Hilfe erneuerbarer Energien hergestellt wird. Beim derzeitigen Ausbau-Status der erneuerbaren Energien ist eine flächendeckende Versorgung alleine mit „grünem Wasserstoff” aber noch sehr weit entfernt.

So muss man also zwangsläufig zu dem Fazit kommen, dass die Brennstoffzellenheizung aktuell zwar nicht zu 100 Prozent nachhaltig ist, aber einiges an Energie und Emissionen einspart. Dazu kommt dann noch der Vorteil der dezentralen Stromerzeugung, die kaum Übertragungsverluste verursacht. Die Bilanz ist also deutlich besser als die, „normaler” fossiler Heizungen wie Ölheizungen und Gasheizungen und in Perspektive möglicherweise so gut wie die von Heizungen auf Basis erneuerbarer Energien (nämlich dann, wenn sie ausschließlich mit „grünem Wasserstoff” betrieben wird).

Alternativen zur Brennstoffzelle

Bild: Wärmepumpe
Eine Wärmepumpen ist eine mögliche Alternative | © caifas / shutterstock.com

Bei erhöhtem Strombedarf oder mit einem ausgeklügelten Nutzungsverhalten kann die Brennstoffzellenheizung in der Regel wirtschaftlich eingesetzt werden. Wer jedoch besonders für einen Neubau einfach nur eine Heizung ohne viel Schnickschnack sucht, ist mit einer Wärmepumpe vermutlich besser bedient.

Das gilt auch für gut isolierte Altbabuten. In einem schlecht isolierten Altbau mit hohem Wärmebedarf bieten Holzheizungen hingegen ein sehr gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis. Beide Heizungen sind sehr nachhaltig und werden daher auch mit bis zu 55 Prozent der förderfähigen Kosten hoch gefördert.

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