Energiewende Neue Quelle

Unscheinbar, aber effektiv: die Brennstoffzellen-Heizung.

(Foto: Sunfire)

Brennstoffzellen könnten in Zukunft auch Ein- und Mehrfamilienhäuser mit Strom und Wärme versorgen. Die Unternehmen wollen dabei von den Erkenntnissen profitieren, die sie beim Antrieb von Autos und Bussen gewonnen haben.

Von Joachim Becker

Bei Wohngebäuden ist die Energiewende nicht so einfach. Ein wichtiger Baustein einer nachhaltigen Versorgung mit Strom und auch Wärme können Batterien für den Solarstrom und Wärmepumpen sein. Für Energie-Autarkie kommen zunehmend auch Brennstoffzellenheizungen in Betracht. Noch gibt es wenige Erfahrungen mit den hocheffizienten Energiewandlern im eigenen Haus. Im Mobilitätssektor laufen die Forschungen und Vorbereitungen für das Wasserstoffzeitalter dagegen schon seit Jahrzehnten.

Die Entwicklung von Brennstoffzellen hat erstaunliche Fortschritte gemacht: Das Kraftwerk zur Fusion von Luft und Wasserstoff passte Anfang der Neunzigerjahre nur mit Mühe in einen ganzen Lieferwagen. Heute lässt sich der Stapel (englisch: Stack) von etwa hundert dünnen Zellschichten bequem im Standardmotorraum eines Pkws unterbringen. Auch die Kosten sind weiter gesunken, weil der Energiewandler immer weniger Platin braucht.

Beste Voraussetzungen also für die Wasserstoffzukunft, möchte man meinen. Doch im Rennen der alternativen Antriebe fahren reine Batterieautos momentan auf der Überholspur. Das liegt auch an den schnell sinkenden Preisen der Batteriezellen. Wahr ist aber auch, dass Brennstoffzellen gar nicht zur dynamischen Antriebsquelle taugen. Statt stressiger Kaltstarts und Sprints mag das System eine konstante Belastung samt Wohlfühltemperatur von mindestens 80 Grad Celsius: "Im Busbetrieb ist die Lebensdauer der Zell-Stacks zwei bis drei Mal so hoch wie bei den Pkws, weil sie wesentlich gleichmäßiger beansprucht werden", berichtet Christian Mohrdieck, der die Brennstoffzellenentwicklung bei Mercedes leitet. Von den Milliarden, die hier geflossen sind, profitieren also vor allem Nutzfahrzeuge - und womöglich immer stärker die Gebäudetechnik.

Im postfossilen Zeitalter gibt es keinen Alleskönner-Kraftstoff mehr wie das Öl, das niedrige Kosten und eine hohe Energiedichte bei relativ geringem Gewicht miteinander verbindet. Ein Elektro-Lkw mit 40 Tonnen Gesamtgewicht bräuchte zehn Tonnen Batterie, um auf eine annehmbare Reichweite zu kommen. Wesentlich leichter und kompakter als die massigen Batterien sind Wasserstofftanks mit 700 bar Hochdruck. Im stationären Betrieb, etwa in Krankenhäusern oder Rechenzentren, gibt es weitere Vorteile: Um gegen Stromausfälle gewappnet zu sein, haben solche systemkritischen Infrastrukturen heute meist Dieselgeneratoren im Hinterhof stehen. Mit den Richtlinien zur Senkung der CO₂-Emissionen und zur Luftreinhaltung sind solche Reservekapazitäten immer schwieriger zu vereinbaren.

Rechenzentren gehören zu den größten lokalen Energieverbrauchern. Laut einer Studie des Natural Resources Defense Council (NRDC) mit Sitz in New York steigt ihr Strombedarf in den USA bis 2020 geschätzt auf 140 Milliarden Kilowattstunden im Jahr. Das entspricht der Jahresproduktion von etwa 50 Kraftwerken und einem jährlichen CO₂-Ausstoß von 100 Millionen Tonnen. Um diese elektrische Leistung abzusichern, werden riesige Notstromanlagen benötigt.

Doch die Reihen von containergroßen Dieselgeneratoren sind wartungsintensiv, selbst wenn sie nicht laufen. Deshalb bietet der Fahrzeughersteller Daimler automobile Brennstoffzellensysteme auch für stationäre Energieversorgungssysteme an: Keine andere Energietechnik hat eine so hohe Zuverlässigkeit und einen so geringen Platzbedarf - bei allen Vorteilen der erneuerbaren Energien.

Die Idee ist fast immer dieselbe: Der Grundstrombedarf lässt sich durch Solar- und Windkraftanlagen abdecken. Wird mehr Energie benötigt, kann sie hocheffizient per Brennstoffzelle erzeugt werden. Dabei würde sich Wasserstoff als Speicher anbieten, weil er mit Ökostrom aus Wasser erzeugt werden kann. Für Wohngebäude werden bisher aber Brennstoffzellen verwendet, die Methan (also Erd- oder Biogas) nutzen. Zunehmend kommen kompakte Brennstoffzellenheizgeräte für die Strom- und Wärmeversorgung auch von Ein- und Zweifamilienhäusern auf den Markt. Die Kraft-Wärme-Kopplung im Mikromaßstab macht unabhängig von den Launen von Wind und Wetter. Energie-Autarkie ist auch ein Thema für Wohngebäude, die keinen Anschluss an die Versorgungsnetze für Strom, Gas oder Wärme haben.

Der Hersteller Viessmann verspricht bei seinem System Vitovalor PT2 eine Lebensdauer von mindestens 80 000 Betriebsstunden. Die gasbetriebene Brennstoffzelle müsse nur noch alle fünf Jahre gewartet werden. Neben den geringeren Servicekosten profitieren die Kunden auch von einer KfW-Förderung in Höhe von 9300 Euro. Wer außerdem die pauschalierte Zahlung für den KWK-Strom nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) beantragt, erhält darüber hinaus 1800 Euro - zusammen also 11 100 Euro.

Ende des Jahres will auch die Dresdner Sunfire GmbH die ersten Beistellgeräte zur Strom- und Wärmeversorgung für Einfamilienhäuser ausliefern. Diese Brennstoffzelle lässt sich auch mit Flüssiggas als leicht transportierbarem Energieträger betreiben.