Kompakt zusammengefasst
■ Die Eheleute Klodt haben sich im Rahmen der energetischen Sanierung ihres Wohngebäudes mit zwei Wohneinheiten für die Installation einer Brennstoffzelle entschieden.
■ Mit einer elektrischen Leistung von 750 W und einer thermischen Leistung von 1,1 kW sowie einem integrierten Gas-Brennwertheizkessel für die Spitzenlast bis 20 kW ist das Brennstoffzellen-System eLecta 300 für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern ausgelegt.
■ Das System wurde um einen Energiemonitor erweitert, der eine Fernüberwachung ermöglicht, aktuelle Software-Updates installieren kann und die Betriebsdaten der Anlage übermittelt und analysiert.
Der gelernte Bäckermeister und Konditor Hubert Klodt (Bild 2) beschäftigt sich schon seit geraumer Zeit mit der Brennstoffzelle als heiztechnische Lösung. Als Bauherr eines kürzlich errichteten Boardinghouses ebenso wie bei der energetischen Hausrenovierung seines eigenen Wohngebäudes (Bild 1).
In diesem Zusammenhang wurde er mithilfe seines Energieberaters und ganz klassisch der Tageszeitung auf BEN-Tec (www.ben-tec.com) aufmerksam. Das Unternehmen aus Rheine hat sich unter der Leitung von Sebastian Niehoff (Bild 3) auf die Wasserstofftechnologie sowie Brennstoffzellen spezialisiert und übernahm die professionelle Beratung, die Fachplanung und ein umfangreiches Servicepaket.
Energetische Sanierung nach 31 Jahren
Das Gebäude von Annemarie und Hubert Klodt wurde 1989 in dreischaliger Massivbauweise errichtet. Eine energetische Überholung nach nunmehr drei Jahrzehnten Nutzung war damit aus Sicht der Bewohner notwendig.
Remeha
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„Wenn die Erwärmung des Hauses schon nicht zu 100 % CO2-neutral funktioniert, dann möchten wir wenigstens mit dem aktuellsten Stand der Technik versorgt sein“, so die Hausbesitzer wörtlich. Ihr großzügig bemessenes Gebäude ist in zwei Haushälften aufgeteilt und voll unterkellert. Etwa 200 m2 Wohnfläche und weitere 65 m2 Nutzfläche stehen dem Ehepaar selbst zur Verfügung. Hinzu kommen etwa 100 m2 Wohnfläche in der zweiten vermieteten Haushälfte.
Nachdem man bis vor etwa einem Jahr beide Bereiche mit je einem Gas-Heizkessel separat beheizte, stellte sich nun die Frage, wie man eine zeitgemäße Wärmeversorgung realisiert.
Hubert Klodt ging es pragmatisch an: „Statt zwei neue Wärmeerzeuger zu installieren, hatte ich den Wunsch, eine – wenn auch teurere – energieeffiziente Anlage montieren zu lassen, die Wärme und Strom erzeugen kann. Gute Erfahrungen konnten wir ja bereits mit einer Brennstoffzelle sammeln, die wir vorher in einem Neubau einbauen ließen. Zudem suchte ich nach einer besseren Kombination mit unserer Photovoltaik-Anlage, die wir bereits seit zehn Jahren in Betrieb haben.“
Alternative zur Gasheizung
Die eingesetzte Brennstoffzelle eLecta 300 (Bilder 4) ist Wärme- und Stromerzeuger. Der Vorteil gegenüber einem BHKW mit ähnlichen Fähigkeiten liegt in der direkten Energieumwandlung. Während das BHKW einen Motor für die Wärme- und Stromproduktion verwendet, nutzt die Brennstoffzelle einen rein elektrochemischen Prozess für die Bereitstellung dieser Energieformen.
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Dadurch laufen die Geräte auf Erdgasbasis nahezu geräuschlos. Und rechnet man für die Stromerzeugung die im Strommix vermiedenen CO2-Emissionen an, sind diese um bis zu 50 % niedriger als in der Kombination Gas-Brennwertheizkessel und Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
Dazu wandeln Brennstoffzellenheizgeräte mithilfe eines Reformers Erdgas (Hauptbestandteil ist Methan CH4) in reinen Wasserstoff und CO2 um. Der gewonnene Wasserstoff reagiert dann mit zugeführtem Sauerstoff aus der Luft in einer umgekehrten Elektrolyse zu Wasser. Der Vorgang wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet.
Für die Beheizung von Gebäuden sind zurzeit zwei Varianten marktverfügbar: Die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) mit Keramik-Membran für den Hochtemperaturbereich von 650 bis 1000 °C und die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEM) mit einer Membran aus Kunststoff für den Niedrigtemperaturbereich von 70 bis 90 °C.
Brennstoffzelle eLecta 300
Das System eLecta 300 besteht neben dem eigentlichen Brennstoffzellen-Modul aus einem 300-l-Pufferspeicher und einem Gas-Brennwertheizkessel für Spitzenlasten. Es hat moduliert von 4,8 bis 20 kW Nennwärmeleistung und ist mit der Hydraulikeinheit im Puffervorbau angeordnet. Die Trinkwassererwärmung erfolgt über ein Frischwassermodul mit einer Leistung von 240 l/10 min (45 °C) über die im Pufferspeicher vorgehaltene Wärme. Damit ist das System eLecta 300 für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern geeignet.
Das Brennstoffzellen-Modul ist aus einer PEM(Polymerelektrolyt)-Membran gefertigt und hat eine Ausgangsleistung von 750 W elektrisch und 1100 W thermisch. Der elektrische Wirkungsgrad liegt bei über 35 %. Die Touchscreen-Bedieneinheit inklusive Energiemanagement ist auf das optimale Zusammenwirken der drei Komponenten (Brennstoffzelle, Heizkessel und Frischwassermodul) abgestimmt.
Zusätzlich wurde in die Klodt-Anlage ein Energiemonitor von BEN-Tec (Bild 5) integriert, der eine Fernüberwachung ermöglicht, aktuelle Software-Updates installieren kann und die Betriebsdaten der Anlage übermittelt und analysiert. Dazu wurde auch die bestehende Photovoltaik-Anlage mit 5,5 kWp eingebunden. Der Betreiber hat damit alle Energieflüsse seines Gebäudes auf einem Display im Blick.
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Das System ist förderfähig
Im Energiemanagement der eLecta 300 hat ein 24-stündiger Dauerbetrieb der Brennstoffzelle höchste Priorität. Nur bei eine echten Spitzenanforderung schaltet sich der integrierte Gas-Brennwertheizkessel zu und vor allem rechtzeitig wieder aus. Der Heizkessel kann direkt in den Heizkreis oder in den Puffer einspeisen, die Brennstoffzelle belädt ausschließlich den Puffer, um eine durchgehende und hohe Laufzeit zu gewährleisten.
Als Wartungsintervall wird für die Brennstoffzelle vom Hersteller ein Zeitraum von fünf Jahren angegeben. Dann sind im Wesentlichen nur Filter zu wechseln. Alle zehn Jahre ist zudem ein Austausch von Sensoren fällig.
Energieeffizienz und Bedienfreundlichkeit stehen bei der Vermarktung von Brennstoffzellen nicht allein im Fokus. Sie sind zudem förderfähig: „Mit den Fördermaßnahmen der BAFA sowie der KfW kommt die Brennstoffzelle in die Preisregion einer guten Wärmepumpe“, hat Bäckermeister Klodt festgestellt. Um eine einwandfreie Inbetriebnahme und Wartung des Systems zu garantieren, erfolgte die Anlieferung durch den zertifizierten Systempartner K & N Gebäudetechnik aus Wettringen.
Fazit der Betreiber: Pro Brennstoffzelle
Die Eheleute Klodt sind von ihrer eLecta 300 überzeugt: Die Brennstoffzelle arbeitet zuverlässig, effizient und nahezu geräuschlos. Im Zeitraum von der Inbetriebnahme im August 2020 bis Ende Januar 2021 kam sie auf 2209 Betriebsstunden – das liegt eindeutig im idealen Bereich.
Ein Aspekt der bei der Heizungsmodernisierung fast immer relevant ist: Die kompakten Abmessungen der kompletten Geräteeinheit (106 cm tief und 141 cm breit) gewährleisteten eine problemlose Montage im knapp bemessenen Heizraum mit etwa 5 m2 Grundfläche. Und die mehrteilige Modulbauweise ermöglichte eine gute Einbringung in den bestehenden Heizraum.
Kontakt zum Anbieter
Remeha
48282 Emsdetten
Telefon (0 25 72) 9 16 11 40
info@remeha.de
www.remeha.de
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Was kostet eine Brennstoffzelle?
In dem hier beschriebenen Objekt sind die Kosten für die eLecta 300 inklusive Montage im Gebäude mit etwa 30 000 Euro zu veranschlagen. Davon gehen für den Käufer 11 200 Euro Förderung ab, die die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW im Programm 433 Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle) gewährt.
Das KfW-Programm 433 regelt den Zuschuss für Brennstoffzellen in den Leistungsklassen von 0,25 bis 5,0 kW elektrische Leistung; sowohl für neue als auch bestehende Wohn- (bis zu 2 Wohneinheiten) und Nichtwohngebäude. Das betrifft das Brennstoffzellengerät selbst, den Einbau, die Servicegarantie in den ersten zehn Jahren und die Honorarleistungen des Experten für Energieeffizienz. Zudem ist es gleichgültig, ob es sich um Privatpersonen, Wohnungseigentümer-gemeinschaften, Kommunen, Energieversorger oder um Contracting-Anbieter handelt.
Die Kombination des KfW-Programms 433 mit weiteren Förderungen aus Mitteln des Bundes, wie Krediten, Zulagen und Zuschüssen, ist nicht möglich. Dies umfasst insbesondere die Kombination mit Zuschlagzahlung nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz und eine Förderung nach dem EEG (Einspeisevergütung).
