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Brennstoffzellen sind eine Art von Energieumwandlungsgerät, das die chemische Energie eines Brennstoffs in Elektrizität umwandelt. Brennstoffzellen haben viele potenzielle Anwendungen, darunter auch das Heizen. In diesem Artikel werden wir die Vorteile der Brennstoffzellenheizung erörtern und wie Sie und Ihr Haus davon profitieren können.
Was ist die Brennstoffzellen-Heizung?
Eine Brennstoffzellen-Heizung agiert wie ein hauseigenes Kraftwerk. Das System produziert nicht nur die Wärme, sondern auch Strom. Deshalb ist dieses Heizsystem auch als Kraft-Wärme-Kopplung bekannt. Dadurch werden sowohl der Wärmebedarf des Objekts als auch der Grundbedarf an Strom gedeckt. Aber wie funktioniert die Brennstoffzellen-Heizung eigentlich?
Energie durch kalte Verbrennung
Der Funktionsmechanismus der Brennstoffzellen-Heizung basiert auf kalter Verbrennung. In einer Brennstoffzelle kommt es zur umgekehrten Elektrolyse – Wasserstoff und Sauerstoff werden durch die Einwirkung der Elektrolyten zu Wasser umgewandelt. Bei diesem chemischen Prozess werden die elektrische Energie und Wärme freigesetzt. Eine Brennstoffzelle agiert somit als ein Wärme- und Stromlieferant, der eine mehrfache Rolle in einem Haushalt übernimmt.
Damit Strom und Wärme erzeugt werden können, braucht die Brennstoffzelle Wasserstoff. Dieses Element befindet sich überall. Es ist das meist vertretende Element. Die heute verfügbare Technologie der Brennstoffzelle gewinnt Wasserstoff aus dem Erdgas. Die Voraussetzung für die kalte Verbrennung sind eine Anode, eine Kathode und eine Trennschicht, die Ionen leiten kann. Gelingt Wasserstoff in die Brennstoffzelle entsteht die elektrische Spannung zwischen der Anode und Kathode als Resultat der Reaktion zwischen dem Wasserstoff und Sauerstoff.
Wasserstoff als Brennstoff
Wasserstoff ist das leichteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum. Er ist ein hervorragender Brennstoff, da er pro Gewichtseinheit eine grosse Menge an Energie erzeugt. Wenn Wasserstoff verbrennt, verbindet er sich mit Sauerstoff und bildet Wasserdampf. Bei dieser Reaktion wird viel Energie freigesetzt, was Wasserstoff zu einem ausgezeichneten Brennstoff zum Heizen und für den Antrieb von Fahrzeugen macht. Im Vergleich zu herkömmlichen Brennstoffen werden weniger CO2-Emissionen ausgestossen. Deshalb hat sich diese Lösung als eine grüne Alternative zu den gängigen Heizungssystemen viel Beliebtheit erfreuen.
Vorteile der Brennstoffzellenheizung
Die Brennstoffzellenheizung punktet vor allem mit der Effizienz und Reduzierung der Energiekosten. Diese kompakte Lösung bringt jedoch mit sich auch noch andere Vorteile.
Reduzierte CO2-Emissionen
Dank des kalten Verbrennungsprozesses von Brennstoffzellen können die CO2-Emissionen erheblich reduziert werden. Das macht Brennstoffzellenheizungen im Vergleich zu anderen Energieträgern wie Kohle und Erdgas zu einer wesentlich umweltfreundlicheren Option. Obwohl Wasserstoff dem Erdgas entzogen wird, wird weniger Kohlendioxid bei diesem Prozess erzeugt. Wird der ausgestossene CO2 richtig unterirdisch oder in Tanken eingespeichert, gelangt er somit nicht in die Atmosphäre. Dies macht die Wasserstoff-Heizung zu einer der umweltfreundlichsten Anlagen zur Beheizung.
Verringerte Energiekosten
Brennstoffzellen-Heizsysteme sind effizienter als andere herkömmliche Heizsysteme, zum Beispiel Elektroheizungen. Das bedeutet, dass Brennstoffzellen den Haushalten auf lange Sicht viel Geld bei den Energierechnungen sparen können. Da Wasserstoff im Überfluss vorhanden und weithin verfügbar ist, kann er ausserdem eine billigere Energiequelle darstellen als fossile Brennstoffe.
Wird das System durch Solarenergie aus hauseigenes Photovoltaikanlage angetrieben, kann man die Energiekosten auf ein Minimum bringen. Diese Möglichkeit stellt zwar eine kostspielige Investition dar, die sich jedoch auf lange Sicht lohnen kann.
Geräuscharme Betrieb
Im Gegensatz zu anderen Heizsystemen erzeugen Brennstoffzellen nur sehr wenig Lärm. Das liegt daran, dass die Brennstoffzelle keine beweglichen Teile hat und der Energieumwandlungsprozess in einer geschlossenen Einheit stattfindet. Das macht die Brennstoffzellenheizung zu einer der effizientesten und leisesten Lösungen für die Beheizung von Wohnungen.
Erhöhte Sicherheit
Brennstoffzellen sind auch sicherer als herkömmliche Verbrennungsanlagen. Da bei der kalten Verbrennung kein Feuer entsteht, gibt es keine Brand- oder Explosionsgefahr. Dies macht die Brennstoffzellenheizung zu einer idealen Lösung für Haushalte mit Kindern oder älteren Menschen, die durch offene Flammen oder brennbare Dämpfe gefährdet sind.
Geringere Abhängigkeit von dem öffentlichen Stromnetzwerk
Die Wärme-Kraft-Koppelung erzeugt zwei Energiearten – Wärme und Strom. Die Wärmeenergie wird für das Heizsystem des Hauses eingesetzt. Die erzeugte Stromenergie reicht in der ersten Linie den Grundbedarf an Strom zu decken. Dadurch wird der Haushalt mit Brennstoffzellen weniger von dem öffentlichen Stromnetz abhängig.
Nachteile der Brennstoffzellen-Heizung
Obwohl das Konzept der kalten Verbrennung schon seit langem bekannt ist, wird seinen Nutzen zum Aufheizen der Häuser und Objekte erst heutzutage berücksichtigt. Diese innovative Lösung hat jedoch noch immer keinen Boom erlebt, und zwar aus einigen bedeutenden Nachteilen.
Hohe Anschaffungskosten
Trotz aller Vorteile sind Brennstoffzellen immer noch teuer. Die hohen Kosten, die mit dem Kauf und der Installation dieses Systems verbunden sind, können für Haushalte, die diese Lösung in Betracht ziehen, ein grosses Hindernis darstellen. Die Installationskosten in einem Einfamilienhaus können von 30’000 bis 50’000 Franken betragen.
Keine Wasserstoffinfrastruktur
Da noch keine Wasserstoffinfrastruktur in der Schweiz aufgebaut wurde, muss eine alternative Wasserstoffquelle wie Erdgas genutzt werden. Damit wird die Wasserstoff-Heizung noch nicht von den fossilen Brennstoffen unabhängig.
Erfordert ein Erdgas-Anschluss
Die zugängliche Technologie für die Strom- und Wärmeenergie durch die kalte Verbrennung wird durch den vorhandenen Erdgas-Anschluss vorausgesetzt. Verfügt ein Haus über keinen Erdgas-Anschluss, muss man zuerst darin Geld investieren.
Wie effizient ist die Brennstoffzellen-Heizung?
Zieht man die Vor- und Nachteile der Brennstoffzellen-Heizung in Erwägung, wird es klar, dass es um eine grosse Investition handelt. Für wen lohnt sich dieses Heizungssystem? Die Antwort hängt weitgehend von der Effizienz des Systems ab. Brennstoffzellen-Heizsysteme haben in der Regel einen Wirkungsgrad zwischen 70 und 85 Prozent, was deutlich höher ist als bei den meisten anderen konventionellen Heizsystemen. Das macht Brennstoffzellenheizungen zu einer praktikablen Option für Haushalte, die auf lange Sicht Geld bei den Energierechnungen sparen wollen. Für diejenigen, die bereits einen Erdgasanschluss haben, sind Wasserstoff-Heizungen eine vernünftige Investition, die sich nachhaltig lohnen kann.
Krasniqi Sanitär – Heizung für die Zukunft
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