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Der nächste Schritt: Innovative Brennstoffzellenheizung

Die Brennstoffzellentechnik ist hocheffizient, sie liefert neben Wärme auch Strom, und sie kann Gas „grüner“ machen. Dadurch wird die innovative Technologie einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Gemessen am Primärenergieaufwand ist diese Heiztechnik bis zu 50 Prozent effizienter als die besten Brennwertgeräte und stößt damit rund 30 Prozent weniger CO2 aus. Mit den beiden Praxistests Callux und ene.field ist Vaillant nun auf dem Weg zur Marktreife. Seit März 2013 wird die Brennstoffzellenheizung als Kleinserie im Remscheider Werk produziert, zur Messe SHK 2014 stellte Vaillant nun die neueste Generation des Brennstoffzellen-Heizgerätes vor. Die Anlagen sind für den Einsatz in Ein-und Zweifamilienhäusern bestimmt. Dabei wird im Kraft-Wärme-Kopplungsverfahren gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Als Energieträger kommen Erdgas oder Bio-Erdgas zum Einsatz.

Die Technologie

„Die Brennstoffzellentechnik verspricht viel. In ihr steckt riesiges Potenzial“, erläutert Alexander Dauensteiner, Projektmanager Praxistest Brennstoffzellenheizung. In der oxidkeramischen Brennstoffzelle wird das Erdgas in Kohlendioxid und Wasserstoff gespalten, der freigesetzte Wasserstoff reagiert mit dem Luftsauerstoff und erzeugt so Strom und Wärme. Gemessen am Primärenergieaufwand ist diese Heiztechnik bis zu 50 Prozent effizienter als die besten Brennwertgeräte und stößt damit rund 30 Prozent weniger CO2 aus. Zudem gibt es keine Verluste bei der Stromerzeugung – wie dies etwa selbst bei modernen Kraftwerken noch der Fall ist –, weil weder Umwandlungs- noch Transportverluste anfallen. Die Vaillant Brennstoffzellenheizung erzeugt 1 kW Strom und 2 kW Wärme. Der Gesamtwirkungsgrad liegt nach einigen technischen Verbesserungen nun bei über 90 Prozent. „Das ist die effizienteste Technik des Heizens mit Gas“, unterstreicht Dauensteiner. Die neue Gerätegeneration ist um 25 Prozent leichter und kompakter als die vorherige, der elektrische Wirkungsgrad ist auf 31 Prozent erhöht, während die Herstellungskosten um mehr als die Hälfte reduziert werden konnten.

Callux – Praxistest Brennstoffzelle

In zahlreichen Praxistests werden die neuen Anlagen bereits in ausgewählten Privathaushalten auf ihre Alltagstauglichkeit und Handhabung getestet, bevor sie letztendlich Marktreife erreichen. Der Praxistest Callux, initiiert durch das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, hat dabei bereits wichtige Erkenntnisse geliefert. Callux ist der deutschlandweit größte Praxistest von Brennstoffzellen-Heizgeräten für private Wohnhäuser. Das Projekt läuft seit 2011 und wird von Partnern aus der Energiewirtschaft und der Heizgeräteindustrie mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur getragen. Vaillant hat bereits 120 Geräte im Test. „Die Ergebnisse sind sehr gut“, sagt Dauensteiner. „Die Fehlerquote ist für einen Praxistest mit deutlich unter fünf Prozent erfreulich gering, die Zufriedenheit der Anwender laut einer Studie der Gesellschaft für Konsumforschung (GfK) außergewöhnlich hoch.“ Bis 2016 sollen im Netzwerk insgesamt 500 Geräte verschiedener Hersteller getestet werden und repräsentative Ergebnisse über die Marktanforderungen liefern.

ene.field – europaweites Brennstoffzellen-Förderprojekt

Das europäische Förderprojekt „ene.field“ startete 2012, initiiert durch die Brennstoffzellen-Initiative der Europäischen Kommission, und ermöglicht neun europäischen Herstellern ihre Brennstoffzellen-Technologien einem Praxistest zu unterziehen. Insgesamt werden dabei 1.000 Anlagen in zwölf EU-Mitgliedstaaten erprobt. Vaillant ist mit rund 140 Geräten der neusten Generation in dem europaweiten Praxistest „ene.field“ vertreten. Die Geräte werden in privaten Ein- und Zweifamilienhäusern in Deutschland, Österreich und Frankreich für drei Jahre getestet.
Die Daten werden im Rahmen eines Monitorings überwacht und ausgewertet. Nach drei Jahren werden die Brennstoffzellen-Heizgeräte durch die nächste Generation oder gar ein Serienprodukt ausgetauscht. „Die Vaillant Brennstoffzellen-Heizung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur dezentralen Energieversorgung und ein Beitrag zur Energiewende in Europa“, erläutert Dr. Marc Andree Groos, Geschäftsführer Vaillant Deutschland. „Deswegen wird die Installation sowohl von der EU als auch von zahlreichen Energieversorgern und Vaillant gefördert. Nutzer einer Vaillant Brennstoffzellen-Heizung profitieren nicht nur von einer spürbaren Reduzierung ihrer Energiekosten, sondern werden mit dieser innovativen Technologie auch ein wichtiger Teil der Energiewende.“
Die Tests sind wichtige Meilensteine auf dem Weg zur Marktreife der Produkte und sollen auch dazu beitragen, die Technik zu industrialisieren und nachhaltig Lieferketten aufzubauen. Mit einer langsam steigenden Stückzahl sinken die Herstellungskosten, auch bei den Zulieferern. „Die Brennstoffzellenheizung ist ein Innovationsthema. Man braucht einen langen Atem, Problemlösungsdenken und die Stärke, Rückschläge, die wir auch hatten, zu verkraften“, sagt Dauensteiner. „Jetzt ist aber die Marktreife in Sicht!“

Ausblick

In Energiespeicherprojekten wie „Power to Gas“ des norddeutschen Energieversorgers E.ON Hanse zeigt sich weiteres Potenzial der innovativen Brennstoffzellentechnik. Das ist ein wichtiger Aspekt, schließlich gilt das Speichern von Ökostrom als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Die Idee ist einfach: Ein momentaner Überschuss an Ökostrom, der nicht verbraucht werden kann, spaltet in Elektrolysatoren Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Letzterer kann mit bis zu vier Volumenprozent ins Erdgasnetz eingespeist werden – ohne Änderung an der Infrastruktur. Fehlt es zu Spitzenverbrauchszeiten dagegen an Strom, der nicht durch erneuerbare Energieträger geliefert werden kann, erfolgt eine hocheffiziente Rückverstromung durch die Vaillant Brennstoffzellentechnologie.

Die Infrastruktur in Deutschland ist dafür gut ausgebaut. Dauensteiner sieht einen weiteren Vorteil: Die Power-to-Gas-Technik kann in einem weiteren Schritt den Wasserstoff zu Methan umwandeln und dieses „grüne“ Gas komplett in das vorhandene Gasnetz einspeisen.