Wärmeversorgung durch Brennstoffzellentechnik
Da die Vorräte an fossilen Energiereserven abnehmen, wird alternative Energiegewinnung immer attraktiver.
Eine Variante der regenerativen Energie für Strom und Wärme ist die Brennstoffzelle - sie liefert diese durch eine chemische Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff. Die Vorteile dieser Technik liegen klar auf der Hand - nicht nur die Tatsache, dass Wasserstoff und Sauerstoff quasi unbegrenzt und günstig verfügbar sind, spricht dafür, sondern auch der hohe Wirkungsgrad und eine CO2-Emission, die bei Null liegt.
Das Prinzip ist schon älter - und zwar erfand der Physiker William R. Grove bereits 1839 eine Technik, auf die man in zu Beginn der Raumfahrt um 1960 zurückgriff. Die Wirkweise der Brennstoffzelle ist recht einfach: Es handelt sich um eine umgekehrte Elektrolyse. Statt Wasser mittels elektrischen Stroms in seine chemische Zusammensetzung (Wasserstoff und Sauerstoff) aufzuteilen, produziert man Gleichstrom und erzeugt Wasserdampf. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren in der Brennstoffzelle und verbinden sich über eine feine Membran zu Wasser. In Form von Elektrizität wird dabei Energie frei, was bedeutet, dass die Brennstoffzellen die chemische Energie eines kalten Verbrennungsprozesses direkt umwandeln, wobei der Wasserdampf entsteht.
Jedoch wird die Brennstoffzellen-Technik noch entwickelt und ist noch nicht entsprechend für einen Einsatz ausgereift. Wissenschaftler arbeiten daran, Brennstoffzellen langlebig und kostengünstig herzustellen. Aber auch die an die Brennstoffzellen angeschlossenen Peripheriegeräte sind noch in der Entwicklung. Erdgasbetriebene Brennstoffzellen-Heizgeräte zur Hausenergieversorgung sind dabei von besonderem Interesse. Hier geht man von einer hohen Effizienz aus und bester Umweltverträglichkeit.
Ist ein Gebäude an die Gasversorgung angeschlossen, kann mittels Brennstoffzellen-Heizgerät Strom und Wärme im Koppelprozess erzeugt werden. Mit Hilfe eines Reformers wird für die eingesetzte Brennstoffzelle reiner, CO2-freier Wasserstoff aus Erdgas gewonnen. Das Heizgerät hat dabei einen elektrischen Wirkungsgrad von etwa 35 - 40 %, jedoch erzielt man über die Kraft-Wärmekopplung einen Gesamtwirkungsgrad von über 80 %. Für Heizung und Brauchwassererwärmung kann die Abwärme der Brennstoffzelle eingesetzt werden. Sollten es die Temperaturen erforderlich machen, kann man zusätzlichen Wärmebedarf durch Integration eines konventionellen Brenners decken.
Langfristig arbeitet man daran, den erforderlichen Wasserstoff solar per Elektrolyse mit Photovoltaik-Strom aus Wasser zu gewinnen, und damit schadstofffrei und ohne Einfluss auf das Klima Strom und Wärme zu produzieren.
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