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Inhaltsverzeichnis

Was ist eine BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle?

Ein herkömmliches Blockheizkraftwerk (BHKW) verbrennt in seinen verschiedenen Ausführungen Öl, Gas oder Biomasse, um damit gleichzeitig Wärme und Strom zu erzeugen. Man spricht daher auch von einer Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Aus technischer Sicht handelt es sich bei einer Heizung mit Brennstoffzelle eigentlich nicht um ein BHKW. Da aber gleichzeitig Wärme und Strom erzeugt werden, nennt man solche Geräte meist in einem Atemzug mit KWK- und BHKW-Anlagen.

Grundsätzlich müssen Sie über die Heizung mit Brennstoffzelle nur wissen, dass Strom und Wärme aus einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen wird. Als Ausgangsstoff wird herkömmliches Erdgas verwendet, sodass als „Abfallprodukt“ normales Wasser übrig bleibt. Der gesamte Vorgang läuft zudem sehr geräuscharm ab.

Quelle: © Elcore GmbH / youtube.com

Funktionsweise der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle kann man sich beim Aufbau wie eine große Batterie vorstellen, die jedoch nach einem anderen Prinzip funktioniert. Der gesamte Prozess zur Strom- und Wärmegewinnung beginnt mit einem sogenannten Reformer, der Wasserstoff aus Erdgas (aus dem Gasanschluss) gewinnt.In diesem Prozess bleibt CO2 übrig, das nach draußen abgeleitet wird.

Im Inneren der Brennstoffzelle befinden sich zwei Kammern (Anode / Kathode), die durch eine hauchdünne Folie getrennt sind, die nur für Protonen durchlässig ist. In der ersten Kammer wird dann der gewonnene Wasserstoff, in die andere normaler Sauerstoff aus der Umgebungsluft eingeführt. Da beide Stoffe miteinander zu Wasser reagieren möchten, aufgrund der Trennfolie aber nicht können, spaltet sich der Wasserstoff in der Anode in Protonen und Elektronen auf.

Die Protonen können durch die Trennfolie dringen, während die Elektronen über ein außenliegendes Kabel in die Kathode zum Sauerstoff wandern und dabei elektrische Arbeit verrichten (Strom erzeugen). In der Kathode reagieren dann einzelnen Teilchen zu normalem Wasser, das als "Abfallprodukt" übrig bleibt. Während dieser Reaktion entsteht ebenfalls Wärme, die zum Heizen genutzt werden kann.

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

Geschichte der Brennstoffzelle

Die erste Brennstoffzelle wurde 1838 von Christian Friedrich Schönbein entwickelt. In den folgenden Jahren erregte diese Form der Energiegewinnung viel Aufsehen, aber geriet durch die Erfindung des Elektromotors (Siemens) vorerst wieder in Vergessenheit.

In den 1950er wurde die Brennstoffzelle gewissermaßen „wiederentdeckt“, als in der Raumfahrt sehr kleine Energiequellen benötigt wurden. Im Laufe der Zeit wurden auch zivile Anwendungen in Fahrzeugen und Heizungen erprobt, die sich langsam aber sicher am Markt etablieren.

Kosten für eine BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle

Das Heizen mit einer BHKW-Brennstoffzelle ist aktuell aus zwei Gründen noch sehr teuer: Zum einen sind KWK-Anlagen aufgrund der Größe und des komplexen Aufbaus ohnehin sehr teuer in der Anschaffung. Zum anderen hat man es mit einer Neuerung am Markt zu tun, die aufgrund geringer Stückzahlen noch sehr teuer in der Herstellung ist.

Insgesamt sollten Sie für eine BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle daher zwischen 25.000 und 56.000 Euro inklusive Montage einplanen. In diesem Preis ist auch immer eine zusätzliche Gasheizung für Spitzenlasten enthalten. Mittelfristig werden die Preise vermutlich etwas, aber nicht sehr drastisch sinken. In der folgenden Tabelle haben wir die üblichen Kosten einer BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle für Sie zusammengestellt.

Heizung Zusätzliche Maßnahmen Speicher Kosten
Heizung mit Brennstoffzelle     14.500 - 25.000 €
Spitzenlastgerät     3.000 - 5.000 €
Gasanschluss     1.500 - 2.500 €
  Wasserabfluss   1.000 - 3.000 €
  Abzug   2.000 - 5.000 €
  Wechselrichter   1.000 - 2.000 €
  Installation   1.000 - 3.500 €
    Pufferspeicher 1.000 - 2.000 €
    Stromspeicher
(optional)
6.000 - 8.000 €
Gesamt     25.000 - 56.000 €

Förderung der BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle

Bild: Elcore Werbefoto 7.500 € Förderung
Jetzt Förderung sichern | © elcore

Um die Heizung mit Brennstoffzelle schnell am deutschen Markt zu etablieren, bietet der Staat seit neuestem auch eine Förderung für den Kauf an.

Sowohl die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) als auch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) stellen Fördermittel zur Verfügung. Dabei hängt es vom jeweiligen Fall ab, welche die bessere ist. Zusätzliche regionale Förderungen können nicht in allen Fällen kombiniert werden.

Hinzu kommt eine Förderung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), die für Unternehmen mit größeren Anlagen vorgesehen ist. Obendrauf kommt fast immer noch die Förderung nach dem aktuellen KWK-Gesetz (KWK-G), die bei Brennstoffzellen bis 5,0 Kilowatt elektrischer Leistung eine Förderung für selbsgenutzten Strom und eine Förderung für eingespeisten Strom enthält. Die Dauer der Förderung beträgt 60.000 Volllaststunden der Anlage.

Da die meisten Brennstoffzellen jährlich zwischen 5.000 und 8.700 Stunden genutzt werden, beträgt die Förderdauer also zwischen 7 und 12 Jahre. Beim zuständigen Zollamt kann als indirekte Förderung zusätzlich die Energiesteuer für das verbrauchte Erdgas rückerstattet werden.

Programm Förderung
KfW 433 5.700 € + 450 € pro 100 W
BAFA KWK 1.900 - 3.500 €
BMVI Brennstoffzelle KWK Anteilige Finanzierung durch BMVI
KWK-Zuschlag 8 Cent pro kWh (Einspeisung)
4 Cent pro kWh (Selbstnutzung)
Rückerstattung der Energiesteuer 0,55 Cent pro kWh Erdgas

KfW-Förderung (433) für die Brennstoffzelle

Die KfW bietet einen Zuschuss über maximal 28.200 Euro (40 Prozent der Anschaffungskosten). Die letztendliche Summe teilt sich in eine Grundförderung über 5.700 Euro und in eine Zusatzförderung über 450 Euro je 100 W elektrischer Leistung. Der Antrag für die Förderung muss zusammen mit einem Energieberater VOR Baubeginn bei der KfW eingereicht werden. Dabei gilt schon die schriftliche Auftragsvergabe als Baubeginn.

Welche Heizung? Welche Kosten? Welche Gebäude? Konditionen
Stationäre Heizungen mit Brennstoffzelle zwischen 0,25 und 5,0 kW elek. Leistung Kosten für Brennstoffzelle und zusätzl. Wärmeerzeuger Neue oder bestehende Wohn- und Nichtwohn­gebäude. 5.700 € + 450 € pro 100 W
Kosten für Wartungsvertrag über 10 Jahre

BAFA-Förderung (KWK) für die Brennstoffzelle

Für den Kauf einer Brennstoffzelle erhalten Sie auch beim BAFA einen einmaligen Zuschuss, der nicht zurückgezahlt werden muss, wenn Sie stattdessen auf die Förderung der KfW verzichten. Voraussetzung ist allerdings, dass die geplante Anlage in der Liste aller förderfähigen Anlagen des BAFA ist. Sie erhalten dabei eine Leistungsgestaffelte Grundförderung und einen optionalen Stromeffizienzbonus. Auch hier muss der Antrag vor Umsetzung der Maßnahme beim BAFA eingereicht werden.

Leistung [kWel] Förderung
< 1 1.900 €
> 2 2.200 €
> 3 2.500 €
> 4 2.800 €
> 5 2.900 €
> 6 3.000 €
> 7 3.100 €
> 8 3.200 €
> 9 3.300 €
> 10 3.400 €
> 11 3.410 €
> 12 3.420 €
> 13 3.430 €
> 14 3.440 €
> 15 3.450 €
> 16 3.460 €
> 17 3.470 €
> 18 3.480 €
> 19 3.490 €
< 20 3.500 €

BMVI-Förderung für die Brennstoffzelle

Die Förderung des BMVI ist für Unternehmen unterschiedlicher Größe vorgesehen. Sie kann nur für eine Mindestanzahl von 5 Geräten beantragt werden, die sich zudem auf der Liste förderfähiger Anlagen des BAFA befinden müssen.

Bedingung Förderung
Deutsche Unternehmen, die mind. 5 Anlagen installieren Anteilige Finanzierung durch den Staat

KWK-Zuschlag für Strom

Da Ihre BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle auch Strom erzeugt, erhalten Sie hierfür eine separate Förderung vom Staat. Wird der Strom außerdem ins öffentliche Netzeingespeist, dann kommt noch eine Vergütung des Netzbetreibers obendrauf, die stets vom aktuellen Strompreis abhängig ist. Die Förderung der Brennstoffzelle gilt für eine Dauer von 60.000 Volllastbetriebsstunden (7 bis 12 Jahre).

Nutzung des Stroms Bestandteile Förderung (Anlagen bis 50 kWel)
Eigennutzung: n/a 4 Cent pro kWh
     
Netzeinspeisung: Vergütung des Energieversorgers 3,3 Cent pro kWh
(üblicher Preis)
  Vermiedene Netzkosten 0,5 Cent pro kWh
  KWK-Förderung 8 Cent pro kWh
Gesamt:   = 11,8 Cent pro kWh

Rückerstattung der Energiesteuer

Als indirekte Förderung können Sie sich ebenfalls vom regionalen Hauptzollamt die Energiesteuer für das verbrauchte Erdgas zurückerstatten lassen. Die Förderung liegt bei 0,55 Cent pro verbrauchter Kilowattstunde Erdgas. Alle weiteren Informationen zur Antragsstellung erhalten Sie beim zuständigen Zollamt.

Wirtschaftlichkeit und Amortisation der Brennstoffzelle

Bild: Brennstoffzelle in Einbausituation
Brennstoffzelle im Flur | © elcore

Bei den hohen Anschaffungskosten einer BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle ist der wirtschaftliche Betrieb zwar schwierig, aber nicht unmöglich. Wichtig ist ein entsprechender Energiebedarf, damit die Anlage keinen unnötigen Überschuss erzeugt. Mit dieser Bedingung scheiden die meisten Ein- und Zweifamilienhäuser aus.

In größeren Gebäuden wäre der Einsatz theoretisch denkbar, hier kann es dann jedoch passieren, dass keine staatliche Förderung verfügbar ist. Bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung sollte noch beachtet werden, dass der gewonnene Strom theoretisch gegen Vergütung ins öffentliche Netz eingespeist werden kann und die gesamte Anschaffung damit vergünstigt.

Bei den verschiedenen Brennstoffzellen aller Hersteller spielt auch das Verhältnis zwischen elektrischer- und thermischer Leistung eine große Rolle. Ältere Gebäuden profitieren dabei meist von höheher Wärmegewinnung, während moderne Immobilien mit einer hohen Stromerzeugung besser bedient sind.

Beispiel 1: Brennstoffzelle im Einfamilienhaus

Für ein recht modernes Einfamilienhaus lässt sich ungefähr ein Wärmebedarf von 18.000 Kilowattstunden annehmen (gute Dämmung, modernes Dach, neue Fenster), während der Strombedarf im Bereich zwischen 3.000 und 5.000 Kilowattstunden liegen dürfte. Die Anschaffung einer regulären Brennwert-Gasheizung würde inklusive Förderung etwa 6.000 Euro kosten.

Stellt man dem nun den Kauf einer BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle gegenüber, dann kann man mit Anschaffungskosten um 30.000 Euro rechnen. Zu beachten ist dabei auch, dass nahezu jede KWK-Heizung beispielsweise mit einer zusätzlichen Gasheizung als Spitzenlastgerät installiert werden muss. Eine Brennstoffzelle, die auch Spitzenlasten abdeckt, würde sich im täglichen Gebrauch nicht amortisieren.

Aspekt Kennwert
Einfamilienhaus 140 m² Wohnfläche
Wärmebedarf 18.000 kWh
Strombedarf 4.000 kWh
   
Kosten für alleinstehende Gasheizung 6.000 €
   
Kosten für Brennstoffzelle (inklusive Gasheizung) 30.000 €
Thermische Leistung der Brennstoffzelle 0,61 kW
Elektrische Leistung der Brennstoffzelle 1,5 kW
Gasverbrauch 2,51 kW
Betriebsdauer pro Jahr 8.700 h
   
Angenommene Preissteigerung 3 %

Berücksichtigt man alle verfügbaren Förderungen und die Einnahmen durch den Stromverkauf, dann ergibt sich das mögliche Szenario (wir haben die BlueGEN-Brennstoffzelle von SolidPOWER als Berechnungsgrundlage genutzt) in der untenstehenden Tabelle. Natürlich ist dieses Ergebnis nur EINE mögliche Variante. Je nach Eigenschaften der Brennstoffzelle und Veränderungen am Markt könnten die letztendlich Investitions- und Heizkosten auch anders aussehen.

Jahr Gesamtkosten alleinstehende Gasheizung Gesamtkosten Brennstoffzelle
1 7.500 € 19.100 €
10 32.800 € 40.200 €
15 50.000 € 58.700 €
25 93.200 € 105.300 €

Beispiel 2: Brennstoffzelle im Mehrfamilienhaus mit Gewerbe im EG

In einem Mehrfamilienhaus findet man meist deutlich andere Bedingungen, als in einem Einfamilienhaus. Wir sind von etwa 1000 m² Wohnfläche inklusive einem Gewerbebetrieb im Erdgeschoss ausgegangen, der einen hohen Strombedarf aufweist.

Insgesamt können wir dann pro Jahr von einem Wärmebedarf um 130.000 Kilowattstunden und einen Strombedarf um 45.000 Kilowattstunden ausgehen. Hier würde die normale Geisheizung etwa 12.000 Euro und die Brennstoffzelle inklusive Gasheizung (Spitzenlast) etwa 35.000 Euro kosten.

Aspekt Kennwert
Mehrfamilienhaus mit Gewerbe 1.000 m² Wohnfläche
Wärmebedarf 130.000 kWh
Strombedarf 45.000 kWh
   
Kosten für alleinstehende Gasheizung 12.000 €
   
Kosten für Brennstoffzelle (inklusive Gasheizung) 35.000 €
Thermische Leistung der Brennstoffzelle 0,61 kW
Elektrische Leistung der Brennstoffzelle 1,5 kW
Gasverbrauch 2,51 kW
Betriebsdauer pro Jahr 8.700 h
   
Angenommene Preissteigerung 3 %

Brennstoffzellen für Mehrfamilienhäuser können neuerdings auch von der KfW-Förderung profitieren und einen Großteil des gewonnen Stroms selbst nutzen. Je nach Bundesland können die Hauseigentümer in der Regel zudem mit einer speziellen Innovationsförderung rechnen.

In unserem Beispiel zeigt sich deutlich, dass der hohe Eigenverbrauch des Stroms bereits nach 10 Jahren hohe Einsparungen gegenüber einer einfachen Gasheizung ermöglicht. Je nach Lebensdauer der Anlage wird der Abstand in den Folgejahren sogar noch größer. Hier wäre der Kauf einer Brennstoffzellen-Heizung also in jedem Fall zu empfehlen.

Jahr Gesamtkosten alleinstehende Gasheizung Gesamtkosten Brennstoffzelle
1 34.000 € 39.100 €
10 263.800 € 238.900 €
15 420.400 € 377.400 €
25 812.600 € 724.400 €
Infografik: Grafische Darstellung der Rentabilität einer Brennstoffzelle
Wirtschaftlichkeit im Vergleich | © Energieheld

Vorteile und Nachteile der Brennstoffzelle

Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle nicht immer die beste Anschaffung. Hier kommt es aber wie bei jeder anderen Heizung vor allem auf den Energiebedarf und eine gute Planung an.

Gegenüber herkömmlichen Blockheizkraftwerken ergeben sich viele Vorteile, die eine Anschaffung sinnvoll machen können. Pauschal kann daher nur gesagt werden: Wenn die Rahmenbedingungen stimmen, dann bietet eine Heizung mit Brennstoffzelle viele Vorteile gegenüber anderen Heizungen und praktisch keine konkreten Nachteile.

Vorteile Nachteile
Hohe staatliche Förderung Teure Anschaffung
Gewinnt Wärme und Strom Wirtschaftlicher Einsatz nicht immer möglich
Sehr effizient  
Sehr umweltfreundlich  
Geräuscharm  
Wartungsarm  

BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle kaufen

Bild: Brennstoffzelle in Keller
Eine Brennstoffzelle kaufen | © elcore

Abgesehen von der Wirtschaftlichkeit müssen Sie beim Kauf einer BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle nicht viel beachten. Sollte Ihr Energiebedarf tatsächlich ausreichen, um solch eine Anlage voll auslasten zu können, dann werden eigentlich nur noch genügend Platz zum Aufstellen (2 bis 5 Quadratmeter) und ein Gasanschluss benötigt.

Kaufen können Sie eine Heizung mit Brennstoffzelle bei allen Heizungsbauern, die Kooperationsverträge mit entsprechenden Herstellern haben. Sie sollten sich daher zuerst an einen Hersteller wenden, der Ihnen dann einen passenden Fachpartner aus Ihrer Nähe nennt. Bequemer finden Sie Fachbetriebe für den Einbau einer Brennstoffzelle natürlich über unser Angebotsformular.

Wenn Sie den Kauf einer BHKW-Heizung mit Brennstoffzelle nicht komplett aus eigener Tasche bezahlen möchten, dann bieten sich sogenannte Contracting-Modelle an, bei denen die Anschaffung von einem Partner vorfinanziert und anschließend über Raten abgezahlt wird. Bei solchen Verträgen sollten Sie jedoch unbedingt auf das Kleingedruckte achten, um nicht zu viel zu bezahlen.

Einzelne Brennstoffzelle kaufen

Separate Brennstoffzellen für den Hobby- und Campingbedarf sind ebenfalls erhältlich, aber nicht für die Hausversorgung ausgelegt. Die Preise liegen in der Regel zwischen 3.000 und 6.000 Euro. Gaskartuschen sind ab 7 Euro erhältlich. Von Eigenkonstruktionen sollten Sie in diesem Zusammenhang absehen.

Unabhängig von den hohen Sicherheitsrisiken ist es unwahrscheinlich, dass jemand in seiner Hobbywerkstatt die Herstellungskosten der großen Marktführer unterbieten kann. Man sollte nicht der Illusion unterliegen, mit der Brennstoffzelle ein Perpetuum Mobile gefunden zu haben.

Einsatzgebiet Bauteil Kosten
Camping, Baustelle Brennstoffzelle 3.000 - 6.000 €
Gaskartusche 7 - 10 €

Hersteller von Brennstoffzellen

Der Markt für Heizungen mit Brennstoffzelle ist aktuell in Deutschland noch sehr klein. Viele der großen Hersteller ziehen aber langsam nach und produzieren Brennstoffzellen in Kleineserie oder vertreiben die Geräte anderer Unternehmen. Produkte, die mit einem Sternchen (*) versehen wurden, werden aktuell nicht mehr angeboten.

Hersteller Brennstoffzelle
SOLIDpower BlueGEN
Elcore Elcore 2400
Hexis Galileo 1000 N*
Viessmann Vitovalor 300-P
Buderus Energiezentrale Logapower FC10*
Junkers Cerapower FC*
SenerTec Dachs Innogen*
Vaillant Brennstoffzellen-Heizgerät*