Brennstoffzellenheizung: Nachteile & Vorteile für dich zusammengestellt

Definition: Was bedeutet eigentlich das Heizen mit einer Brennstoffzelle?

Bevor wir uns die Brennstoffzellenheizung Nachteile und Vorteile anschauen, widmen wir uns einmal dem Heizsystem an sich. Während andere Heizungen wie etwa eine fossil betriebene Ölheizung oder die grüneren Alternativen wie Wärmepumpe und Co. lediglich Wärme in dein Zuhause bringen, begeistert eine Brennstoffzellenheizung damit, dass sie sowohl heizen kann, als auch gleichzeitig Strom generiert. Wie das funktioniert und was diese Heizung anders macht als andere, erklären wir dir jetzt!

Unterschied ist hierbei nämlich, dass in der Brennstoffzelle ein elektrochemischer Prozess stattfindet. Dieser wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet.

Bei diesem Prozess entstehen durch Wasserstoff und Sauerstoff sowohl Wärme und Strom als auch Wasser. Möglich macht das der spezielle Aufbau der Brennstoffzelle. Sie besitzt 2 Elektroden (positiv und negativ), räumlich getrennt durch eine semipermeable Membran oder ein Elektrolyt und verbunden durch einen elektrisch leitenden Draht – wie du auf der vorangegangenen Abbildung erkennen kannst.

Durch Zugabe von Wasserstoff und Sauerstoff findet im Inneren nun eine sogenannte Redoxreaktion statt. Bei dieser Zellreaktion wandeln sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser um. Die dabei entstehende Wärme sowie der elektrische Strom sind dabei lediglich Nebenprodukte, die du dir jedoch zunutze machen kannst.

Brennstoffzellenheizung – Nachteile und Vorteile im Überblick

Dass bei dieser besonderen Heizung nicht nur Wärme, sondern auch Strom entsteht, kann definitiv als Vorteil verbucht werden! Welche Vorteile darüber hinaus, aber auch welche Nachteile dieses System bietet, schauen wir uns jetzt einmal an.

Brennstoffzellenheizung Vorteile	Brennstoffzellenheizung Nachteile
Wärme & Strom können gleichzeitig erzeugt werden bei einem verhältnismäßig geräuscharmen und wartungsarmen Betrieb	Anschaffung mit hohen Kosten verbunden
Möglichkeit, um Heizkosten zu sparen	Vergleichsweise schlechte Fördermöglichkeiten
Möglichkeit, um unabhängiger vom Strompreis zu werden	Derzeit noch überwiegend mit Erdgas betrieben
Wasserstoff als erneuerbarer Energielieferant	Gasanschluss wird benötigt
Vergleichsweise leichte Speicherung von Wasserstoff möglich	Biogas als umweltfreundlichere Alternative derzeit nur bedingt nutzbar
Wasserstoff kann durch eigene PV-Anlage selbst erzeugt werden	Biogastarife derzeit überwiegend teurer als Erdgas
Grüne Alternativen zum derzeit überwiegend genutzten Erdgas: Windgas & Biogas	Die Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland nicht genügend ausgebaut
Bei einem hohen Stromverbrauch kann die Brennstoffzellenheizung durchaus rentabel sein	Ergänzung mit zusätzlichem Gasbrennwertkessel erforderlich, um Spitzenlasten abdecken zu können

Heizen mit der Brennstoffzelle: Was sind ihre Vorteile?

Schauen wir uns als erstes die Vorteile einer mit Wasserstoff betriebenen Heizung an.

Praktisch! 2 in 1: Wärme & Strom gleichzeitig

Aufgrund ihres speziellen elektrochemischen Prozesses generiert diese Heizungsart sowohl Wärme als auch elektrische Energie gleichzeitig. Das bringt gleich mehrere Vorteile mit sich:

• Hoher Stromverbrauch macht es wirtschaftlich: Ein wesentlicher Vorteil der Brennstoffzellenheizung ist ihre Rentabilität bei einem eher hohen Stromverbrauch. Da die Brennstoffzelle kontinuierlich Strom produziert, können Haushalte mit einem hohen Energiebedarf von den niedrigeren Stromkosten profitieren. Dadurch kannst du unabhängiger vom Netzstrompreis werden und unterliegst nicht mehr den teils hohen Schwankungen der Strompreise.
• Hoher Wirkungsgrad der Brennstoffzelle: Die Brennstoffzellenheizung zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Das heißt, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen einen Großteil der eingesetzten Energie in nutzbare Wärme und Strom umwandeln kann. So wird in der Regel weniger Energie verschwendet und die Gesamteffizienz des Systems kann deutlich höher ausfallen. Weiterhin kann ein hoher Wirkungsgrad nicht nur zur Kosteneffizienz beitragen, sondern auch zur Reduzierung der CO2-Emissionen, was die Wasserstoff-Heizung unter bestimmten Bedingungen zu einer umweltfreundlicheren Alternative macht.

Wartungs- und geräuscharmer Betrieb

Ein weiterer erwähnenswerter Vorteil der Brennstoffzellenheizung liegt in ihrem durchaus wartungsarmen und darüber hinaus geräuscharmen Betrieb. Denn im Gegensatz zu konventionellen Heizungssystemen haben Brennstoffzellenheizungen weniger bewegliche Teile, was die Anfälligkeit für Verschleiß und Defekte reduziert. In der Regel ist daher eine jährliche Inspektion durch ein Fachunternehmen ausreichend, um die optimale Funktion und Effizienz des Systems sicherzustellen.

Ein weiterer Pluspunkt ist der nahezu geräuschlose Betrieb dieser Heizung. Da keine Verbrennungsprozesse wie bei herkömmlichen Heizkesseln stattfinden, arbeitet das System überwiegend leise. Dies trägt zu einem erhöhten Wohnkomfort bei, insbesondere in Häusern, wo die Heizungsanlage in der Nähe von Wohnräumen installiert ist.

Umweltfreundliche Technologie? Wasserstoff als erneuerbare Energie nutzen

Ein zentraler Aspekt bei dieser Heizungsart ist die Nutzung von Wasserstoff als erneuerbare Energiequelle.

• Vergleichsweise leichte Speicherung: Wasserstoff bietet den Vorteil einer vergleichsweise leichten Speicherung. Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien wie Wind- oder Solarenergie, die direkt genutzt oder in Batterien gespeichert werden müssen, kann Wasserstoff in speziellen Tanks gespeichert und bei Bedarf verwendet werden. Dies ermöglicht eine flexible und zuverlässige Energieversorgung, unabhängig von den aktuellen Wetterbedingungen oder Tageszeiten.
• Mit eigener PV-Anlage herstellbar: Ein weiterer großer Vorteil ist die Möglichkeit, Wasserstoff mit einer eigenen Photovoltaikanlage (PV-Anlage) selbst herzustellen. Durch die sogenannte Elektrolyse kann überschüssiger Solarstrom genutzt werden, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der erzeugte Wasserstoff kann dann in der Brennstoffzelle zur Strom- und Wärmeerzeugung verwendet werden, was die Abhängigkeit von externen Energiequellen reduziert.

Grüne Alternativen nutzen: Windgas & Biogas

• Windgas als saubere Energie aus Windkraft: Windgas entsteht durch die Umwandlung von überschüssigem Windstrom in Wasserstoff mittels Elektrolyse. Dieser Wasserstoff kann ins bestehende Erdgasnetz eingespeist und bei Bedarf zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. 
• Biogas, die Energie aus organischen Abfällen: Biogas wird durch die Vergärung von organischen Reststoffen und Abfällen, wie Biomüll oder landwirtschaftlichen Abfällen, erzeugt. Es bietet eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen. 

Wasserstoffheizung nutzen: Die Nachteile

Neben den genannten Vorteilen sollten jedoch auch die Brennstoffzellenheizung Nachteile nicht außer Acht gelassen werden. Schauen wir uns diese einmal etwas genauer an.

Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland – quasi nicht vorhanden

Ein wesentlicher Nachteil der Brennstoffzellenheizung ist die derzeit noch fehlende Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland. Obwohl Wasserstoff als eines der möglichen Schlüsselelemente für die Energiewende gilt, befindet sich der Aufbau eines flächendeckenden Wasserstoffnetzes noch in den Anfängen.

Die Bundesregierung hat bereits 2020 eine Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen. 2023 wurde sich darüber hinaus für die Frotschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie entschieden. So ist zwar der Aufbau eines Wasserstoff-Kernnetzes bis 2032 geplant, welches als Grundgerüst für den überregionalen Wasserstofftransport dienen soll, allerdings ist dies nur die erste Phase des Netzausbaus und soll zunächst hauptsächlich Industriezentren und Kraftwerke versorgen.

Für private Haushalte mit Wasserstoff-Heizungen bedeutet dies, dass eine flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff in naher Zukunft nicht gewährleistet ist. Deutschland wird zudem voraussichtlich einen großen Teil des benötigten Wasserstoffs importieren müssen, was die Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten erhöht.

Die fehlende Infrastruktur stellt somit eine erhebliche Hürde für die breite Einführung von Brennstoffzellenheizungen in Privathaushalten dar. Es wird wohl noch einige Jahre dauern, bis ein ausreichendes Netz für die Verteilung von Wasserstoff bis in die Wohngebiete zur Verfügung steht.

Überwiegende Nutzung von fossilem Erdgas

Wenn die Heizungen heute noch nicht in Gänze mit Wasserstoff betrieben werden, womit denn dann? Ein weiterer Nachteil von Brennstoffzellenheizungen in der gegenwärtigen Situation ist die überwiegende Nutzung von fossilem Erdgas als Energieträger. Dies steht im Widerspruch zu den Zielen der Energiewende und den Bemühungen um Klimaneutralität. Denn trotz des innovativen Charakters der Brennstoffzellentechnologie basiert der Betrieb dieser Heizungen derzeit hauptsächlich auf fossilem Erdgas. Diese Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen mindert den ökologischen Vorteil der Technologie erheblich.

In diesem Zuge ebenfalls notwendig: Erdgas muss für die Nutzung in einer Brennstoffzellenheizung zunächst in Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser Prozess erfolgt in einem sogenannten Reformer, der das Erdgas (hauptsächlich Methan) durch eine chemische Reaktion mit Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlendioxid spaltet. 

Obwohl Brennstoffzellenheizungen effizienter arbeiten als herkömmliche Gasheizungen, bleibt die Nutzung von fossilem Erdgas problematisch im Hinblick auf die CO₂-Bilanz. Der Einsatz von grünem Wasserstoff oder Biogas wäre eine nachhaltigere Alternative, ist aber aufgrund der fehlenden Infrastruktur und begrenzten Verfügbarkeit derzeit noch keine flächendeckende Option.

Notwendigkeit eines Gasanschlusses

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Notwendigkeit eines vorhandenen Gasanschlusses. Für die Installation einer Brennstoffzellenheizung muss das Gebäude somit an das Erdgasnetz angeschlossen sein. Auch ein Schornstein und Abgassystem sind für den Betrieb notwendig und müssen gegebenenfalls bei Anschaffung neu installiert werden.

Hohe Kosten für grüne Alternativen

Ein bedeutender Nachteil von Brennstoffzellenheizungen ist die Kostenfrage bei der Nutzung umweltfreundlicher Alternativen zu fossilem Erdgas. Grüne Optionen wie etwa Biogas sind in der Herstellung aufwendiger und kostenintensiver, was sich in höheren Preisen für den/die Endverbraucher:in widerspiegelt.

Für Haushalte bedeutet die Entscheidung für diese nachhaltigen Alternativen oft eine erhebliche Mehrbelastung des Budgets. Obwohl erwartet wird, dass die Preise für grüne Gase mit zunehmender Produktion und Verbreitung langfristig sinken werden, bleibt die Kostenfrage vorerst eine bedeutende Hürde für den Einsatz umweltfreundlicher Alternativen in Brennstoffzellenheizungen.

Auch teuer: Die Anschaffungskosten

Ein ebenfalls wesentlicher Nachteil von wasserstoffbetriebenen Heizungen sind die recht hohen Anschaffungskosten. Die innovative und vergleichsweise junge Technologie und die komplexe Bauweise führen dazu, dass diese Systeme deutlich teurer sind als herkömmliche Heizungsanlagen. Die Investitionskosten für eine Brennstoffzellenheizung können je nach Modell und Leistung zwischen 30.000 und 45.000 € liegen, was für viele Haushalte eine erhebliche finanzielle Hürde darstellen kann.

Möglichkeiten zur Förderung nutzen?

Die frühere BAFA-Förderung für Brennstoffzellenheizungen im Rahmen des Programms „Heizen mit erneuerbaren Energien“ wurde Ende 2022 beendet. Seitdem gibt es keine direkte staatliche Förderung des BAFA mehr speziell für Brennstoffzellenheizungen!

Auch eine KfW-Förderung gibt es nicht mehr. Die Fördermaßnahme KfW 433 „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle“ wurde seit Januar 2023 ebenfalls gestrichen.

Möglich: Die Einspeisevergütung. Überschüssiger Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Gemäß dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz bei KWK-Anlagen (KWKG) erhalten Betreiber:innen eine Vergütung für jede eingespeiste Kilowattstunde. Diese Vergütung kann die Wirtschaftlichkeit der Anlage somit verbessern und die Amortisationszeit verkürzen.

Wenn es richtig kalt wird: Zusätzlicher Kessel notwendig

Ein weiterer Nachteil von Brennstoffzellenheizungen ist der Umstand, dass sie einen zusätzlichen Kessel benötigen, um bei erhöhtem Wärmebedarf, diesen ausreichend abdecken zu können. Ein zusätzlicher Spitzenlastkessel wird somit bei Bedarf zugeschaltet. Dieser oft konventionelle Gas-Brennwertkessel springt ein, wenn die Leistung der Brennstoffzelle nicht ausreicht, um den Wärmebedarf des Hauses zu decken. Das kann die Gesamteffizienz und Umweltfreundlichkeit des Systems beeinträchtigen, insbesondere wenn der Zusatzkessel häufig zum Einsatz kommen muss.

Fazit zu den Brennstoffzellenheizung Nachteilen & Vorteilen

Brennstoffzellenheizungen bieten einige bemerkenswerte Vorteile: Sie erzeugen gleichzeitig Wärme und Strom, was zu einer hohen Gesamteffizienz führt und die Energiekosten senken kann. Zudem arbeiten sie wartungsarm und geräuschlos, was den Wohnkomfort oftmals erhöht.

Allerdings gibt es auch bedeutende Brennstoffzellenheizung Nachteile zu berücksichtigen: Die hohen Anschaffungskosten und die derzeit noch mangelnde Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland stellen erhebliche Hürden dar. Zudem basiert der Betrieb aufgrund dessen überwiegend noch auf fossilem Erdgas, was die Umweltfreundlichkeit einschränkt.

Insgesamt zeigt sich, dass Wasserstoff-Heizungen in Zukunft zwar innovative und effiziente Systeme darstellen können, ihre breite Anwendung aber derzeit noch vor einigen Herausforderungen steht. Die Entscheidung für eine solche Heizung sollte daher sorgfältig unter Berücksichtigung der individuellen Situation und der zukünftigen Entwicklungen in der Energieinfrastruktur getroffen werden. Eine vorherige eingehende Beratung ist sehr zu empfehlen!