Das eigene Kraftwerk im Keller – Energiewende für jedermann

Energiewende ist die Bezeichnung für ein wichtiges Ziel in Deutschland: die Energieversorgung in den nächsten Jahrzehnten grundlegend neu zu strukturieren. Angestrebt wird ein sicheres und nachhaltiges Energiesystem, das in wenigen Jahrzehnten fast ohne CO2-Emissionen auskommt. Erste große Veränderungen wurden bereits in die Wege geleitet: So gelang es, von 1990 bis 2012 den Ausstoß der klimaschädlichen Treibhausgase um immerhin fast 25 Prozent zu senken. Ein erster Teilerfolg, dem noch viele weitere Schritte folgen müssen. Dazu können auch Privathaushalte einen entscheidenden Beitrag leisten. Das schont nicht nur die Umwelt, sondern sorgt auch für ein gutes Stück Unabhängigkeit.
Nachdem der Heiztechnikmarkt viele Jahre lang von Kohle sowie später von Öl- und Gas geprägt war, haben intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten dazu geführt, dass es seit einigen Jahren bereits zukunftsweisende Techniklösungen gibt, die zu deutlich geringerem Energieverbrauch beitragen.

Die Idee ist alt

Schon 1839 beschrieb der britische Physiker William Grove eine „galvanische Gasbatterie“. Durch „kalte Verbrennung“, das heißt durch Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff, sollte sie elektrischen Strom liefern. Doch seine Idee verschwand in der Versenkung und wurde erst über 100 Jahre später wieder aktiviert und ernsthaft in die Tat umgesetzt. Zu dieser Zeit suchten Ingenieure verstärkt nach alternativen Energiequellen, um die Abhängigkeiten von Öl und Kohle zu reduzieren. Eine weitere Anforderung an das gesuchte neue Konzept: Es sollte eine „saubere“ Form der Energiegewinnung sein.
Ende der 1990er Jahre galt die Brennstoffzelle als Hoffnungsstern am Firmament. Kraftwerke und Hochspannungsleitungen sollten überflüssig werden, Autos ohne Abgase fahren und jedes Haus seinen eigenen Strom erzeugen können – ohne Lärm und dabei völlig umweltfreundlich. Auch Automobilkonzerne arbeiten seit Anfang der 1990er Jahre an der Nutzung von Brennstoffzellen als Fahrzeugantrieb. Doch dann wurde es erst einmal ruhig um die vermeintliche „Wunderwaffe“ der Energiegewinnung und -nutzung.

In Japan hingegen werden Brennstoffzellenheizungen seit 2009 im Wohnbereich genutzt ¬– mehr als 200.000 sind im Einsatz. Bei uns ging das Jahr 2015 als Jahr der „Wiederauferstehung“ der Brennstoffzelle in die Geschichtsbücher der Energiewende ein. Namhafte Entwickler und Anbieter von Energie- und Heiztechnik nahmen die Markteinführung einer Brennstoffzelle für Strom- und Wärmeversorgung in Gebäuden in Angriff.

Seitdem werden jährlich mehrere hundert Brennstoffzellen-Heizgeräte in Betrieb genommen. Die Technologie hat eine hohe technische Reife erreicht und wird in Großserie produziert.

Die Funktion kurz zusammengefasst

Eine Brennstoffzelle produziert Strom und nutzt die Abwärme als Nutzwärme. Dabei kommt das Funktionsprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung zum Einsatz. Neben Sauerstoff benötigt die Brennstoffzelle noch Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird. Wasserstoff als potenzieller Energieträger wurde schon vor über 100 Jahren entdeckt. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts nutzten Ingenieure ihn unter anderem als Auftriebsgas für Zeppeline. Bis heute kommt Wasserstoff als Zusatzstoff beim Schweißen zum Einsatz. Auch als Energielieferant für Brennstoffzellen in Fahrzeugen und Schiffen hat sich Wasserstoff bislang ohne Zwischenfälle bewährt.

Clever und effizient

Bei der Stromerzeugung entsteht Wärme, die in großen und konventionellen Kraftwerken meist als ungenutzte Abwärme verloren geht. Heizungen nach dem KWK-Prinzip nutzen diese Abwärme zum Beheizen der Räume und zur Trinkwassererwärmung. Sie haben daher einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad. Außerdem entstehen bei der Übertragung der Energie keine Verluste, da sie direkt vor Ort genutzt wird.

Das spart bis zu 30 Prozent an Primärenergie gegenüber der herkömmlichen Versorgung. Darüber hinaus werden Transportverluste im Stromverteilnetz vermieden. Ein besonderer Vorteil ist der hohe Stromwirkungsgrad. Das heißt, die Brennstoffzelle produziert vergleichsweise viel Strom und wenig Wärme. Bei Heizkraftwerken, die klassisch mit einem Verbrennungsmotor arbeiten, ist das Verhältnis genau umgekehrt und damit wesentlich ungünstiger. Ein weiterer Vorteil der Brennstoffzelle liegt zweifelsohne darin, dass sie elektrischen Strom ohne mechanische Teile erzeugt: kein Lärm, keine Verschleißteile, keine Abgase. Außer Wasser, das zum Beispiel in den Apollokapseln den Astronauten als Trinkwasser diente, entsteht nichts.

Maximale Förderung für maximale Energieeffizienz

Das sogenannte Anreizprogramm Energieeffizienz (APEE) ist ein Instrument zur Förderung der Heizungsmodernisierung bei Nutzung erneuerbarer Energien. Ein Teil dieses Programms wird unter der Bezeichnung „Energieeffizienz Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle“ mit der Nummer 433 bei der KfW-Bank geführt. Bis zu 40 Prozent der Investitionskosten für innovative Brennstoffzellensysteme werden im Rahmen dieses Programms bezuschusst. Die Förderhöhe hängt von der elektrischen Leistung des jeweiligen Systems ab. Ergänzend dazu lässt sich die Fördersumme auch mit der Stromförderung aus dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz kombinieren. Für den selbst produzierten Strom können Anlagenbetreiber eine pauschalisierte Auszahlung in Höhe von 1.800 Euro beantragen. Alternativ können sie sich auch für einen Zuschuss für den in das öffentliche Netz eingespeisten oder selbst verbrauchten Strom entscheiden. Für jede in das öffentliche Netz eingespeiste Kilowattstunde erhalten Anlagenbesitzer 8 Cent. Für den selbst verbrauchten Strom gibt es einen Zuschuss in Höhe von 4 Cent pro Kilowattstunde. Die Zuschläge werden für 60.000 Betriebsstunden gezahlt.

Zusammen mit der KfW-Förderung sind es dann bis zu 11.100 Euro, die die anfänglichen Investitionskosten für die Brennstoffzellenheizung erheblich relativieren.

Alle Vorteile auf einen Blick

• Besonders hohe Energieeffizienz durch gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme.
• Deutlich geringerer Energieverbrauch.
• Ein Stück weiter unabhängig von steigenden Strompreisen.
• Bedarfsgerechte Bereitstellung von Energie (Wärme und Strom).
• Weiterverwendung vorhandener Infrastruktur im Bestand.
• Zuverlässig – in Deutschland schon 1.000-fach bewährt.
• Einsparpotenzial durch Vergütung des erzeugten Stroms.
• Reduzierung der CO2-Emissionen gegenüber deutschem Strommix.
• Hohe Förderzuschüsse.