Stationäre Anwendungen von Brennstoffzellen


	Ein Ausweg aus der Öl-, Klima-, und Kostenfalle

Brennstoffzellen eignen sich hervorragend für den dezentralen stationären Betrieb. Eine Brennstoffzelle ist ein Mini-BHKW mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdynamik. Laständerungen kann sie innerhalb von Millisekunden folgen. Diese Eigenschaften sind unabhängig von der Größe. Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben werden, sind also nicht auf ein großes Stromnetz angewiesen. In der Industrie wird man Brennstoffzellen vor jeden größeren Stromverbraucher schalten. Im privaten Bereich wird jedes Haus eine eigene Brennstoffzelle haben. Möglicherweise sind auch mehrere Brennstoffzellen in einer Wohnung zu finden.

Was sich mit einem Wasserstoffanschluss alles ändern kann, soll beispielhaft an einem Einfamilienhaus dargelegt werden.

Wie an anderer Stelle gezeigt wird, ist das Heizen mit Bio-Wasserstoff nicht teurer als das Heizen mit Erdgas oder Öl. In den meisten Fällen muss man am alten Heizkessel werder den Vordruck verändern noch die Düse auswechseln. lässt sich ein Erdgaskessel in einen Wasserstoffkessel verwandeln. Da Wasserstoff bei der Verbrennung wenig Strahlungshitze und fast keine korrosiven Gase erzeugt, lässt sich eine neue Brennstoffzellenheizung aus Kunststoff oder anderen billigen Werkstoffen herstellen.

Wir können eine Flamme nur deshalb sehen, weil der in der Flamme enthaltene Kohlenstoff leuchtet. Alle Brennstoffe enthalten Kohlenstoff - bis auf Wasserstoff. Wasserstoff verbrennt daher mit einer kaum sichtbaren bläulichen Flamme und entwickelt nur etwa 10% der Stahlungshitze anderer Flammen. Um den Strahlungsanteil im gewohnten Rahmen zu halten, setzt man auf die Düsen katalysatorbeschichtete Röhrchen (Bild). Auch ein feinmaschiges Netz (Fliegengitter) wirkt in diesem Sinne. Diese Strahler bieten einen ähnlichen Komfort wie Elektrostrahler.

Wasserstoff macht es mittels Brennstoffzelle möglich, den gesamten Bedarf an Strom und Wärme selbst zu erzeugen. Die künftige Heizung wird also eine Brennstoffzellenheizung sein. Weil eine Brennstoffzelle voraussichtlich nicht teurer als ein Brenner ist, wird man auf den Brenner verzichten und die gesamte Wärme mittels Brennstoffzelle erzeugen. Längerfristig wird es ein Überangebot an Brennstoffzellen aus stillgelegten Brennstoffzellenfahrzeugen geben.


	Für ein Einfamilienhaus soll der Spitzenbedarf für Wärme 20 kW betragen (ein großes altes Haus). Dafür wird eine Brennstoffzelle von ca. 10 kW elektrischer Leistung benötigt. Die Heizanlage benötigt ferner einen Wasserspeicher, damit die Abfallwäme vom Fernsehabend morgens zum Duschen verwendet werden kann. Mit dieser Ausrüstung geht also auch im Sommer keine Energie verloren.

Brennstoffzellenheizungen sind Heizungen mit Brennwerttechnik. Da Energieangaben im Kraftwerkssektor hierzulande immer auf den Heizwert (Hu) bezogen sind, bekommt man mehr Energie heraus als man eingekauft hat. Mit Erdgas-Brennwertheizungen erreicht man einen Wirkungsgrad von bis zu. 109%, bei Wasserstoff 116%. Das liegt daran, dass bei Wasserstoff viel mehr kondensierbares Wasser gebildet wird als bei Erdgas.

Ausgehend von der in den Vergaser eingebrachten feuchten Biomasse, ergibt sich bei stationärer Nutzung des Wasserstoffs bei einem Vergaser-Wirkungsgrad von 84% folgende

Nutzenergiebilanz: 100% * 0,84 *1,16 = 97%.

Das erreicht man noch nicht einmal mit Opas Holzofen! Der hätte mit nassem Holz außerdem seine liebe Not.


Da bei der obigen Brennsstoffzellenheizung etwa die Hälfte der Energie als elektrische Energie anfällt, muss man diese Energie in Wärme umwandeln. Am einfachsten geht das mittels Tauchsieder. Intelligenter ist aber das gezielte Heizen einzelner Räume bei Bedarf mittels Heizlüfter oder Heizstrahler. Das können z. B. ein IR-Strahler in Form von Wandtafeln sein (Bild). Ein Strahlungsanteil führt zu besserem Wohlbefinden bei gerigerem Energieverbrauch.

	Quelle: STIEBEL ELTRON

Wegen des hohen Anteils elektrischer Energie zum Heizen, ist es möglich, die Wärme erst bei Bedarf einzuschalten. Man lässt ja auch nicht den ganzen Tag das Licht brennen. Auf diese Weise kann man Heizkosten sparen und hat trotzdem die wohlige Wärme eines Kachelofens.

Einer von vielen Synergie-Effekten in einer Wasserstoffwelt ist die Nutzung von Niedertemperatur-Umgebungswärme mittels elektrischer Wärmepumpe. Betrachtet man diesen Prozess insgesamt, dann wirkt die Brennstoffzelle wie eine Energiepumpe .

Anders als in der heutigen Energiewirtschaft, wird die Wärmepumpe verlustfrei angetrieben, denn auch die Abwärme der Brennstoffzelle wird bei diesem Prozess genutzt. In einer Wasserstoffwelt hat also Wärmeenergie, auch bei dem hier unterstellten 0 °C-Niveau, einen hohen Stellenwert. Die Solarthermie und die nahe Geothermie werden in diesem System also gewaltig aufgewertet. Die Nutzung von Umgebungswärme wird in einer Wasserstoffwelt einen Anteil von über 30% haben, weil es sich rechnet.

Eine Wasserstoffwirtschaft wird eine große Vielfalt an neuen intelligenten Produkten hervorbringen. Zusätzlich zur Lampenindustrie wird sich eine IR-Strahler-Industrie etablieren mit all ihren modischen Varianten. Es werden Heizanlagen für jeden Anwendungszweck mit und ohne Brennstoffzellen entstehen. Die elektrische Installation im Haus wird sich an die heutigen Niederspannungsgeräte anpassen. Jedenfalls wird die Ära der “dicken Stecker” bald zu Ende gehen.

Würde die Wasserstoffwirtschaft in einer ausreichend großen Region beginnen, entstünde analog zum Silicon-Valley der Computerindustrie, ein Hydrogen-Valley von Weltklasse. Den Kern könnte eine Wasserstoff-Fabrik von 50 MW bilden.

Die ökonomischen Aspekte der dezentralen Energiewandlung werden an anderer Stelle dieser Website behandelt.

aktualisiert am 05.08.2011


	Brennstoffzellen erfüllen Ihre Energiewünsche augenblicklich

		Eine Wasserstoffflamme strahlt keine Hitze ab

			Ein katalytischer Wasserstoff-Brenner ist fast schon eine Elektroheizung

		In einem gut geführten Haushalt geht nichts verloren

	Man bekommt mehr Energie heraus als man eingekauft hat

	Die solare Wasserstoffwirtschaft hat eine sehr hohe Effizienz

		Ein Kachelofen zum Wohlfühlen kann auch wie ein Bild aussehen

	Man wird künftig Wärme so einschalten wie man Licht einschaltet

		Wasserstoff macht aus einer Wärmepumpe eine Energiepumpe

	Sonstige Erneuerbare Energien werden einen 10-mal höheren Anteil an der Energieversorgung haben als heute

		Es wird eine IR-Strahler-Industrie entstehen, die wie die Lampenindustrie, modische Heizelemente herstellen wird

Der Standort des Hydrogen-Valley ist meistbietend zu versteigern