Brennstoffzellenheizung oder Wärmepumpe: Welches System ist besser?

Solarthermie, Pelletheizung, Fernwärme oder Infrarotheizung: Bei einem Heizungstausch im Zuge der Energiewende haben Sie die Qual der Wahl. Doch wie entscheiden Sie sich zwischen einer Brennstoffzellenheizung und einer Wärmepumpe? Beide Systeme bieten innovative Möglichkeiten zum Heizen und nutzen eine nachhaltige Wärmequelle. Lesen Sie mehr über die Funktionsweise, Kosten, Unterschiede und Fördermöglichkeiten der beiden Heizsysteme, um Ihnen eine fundierte Entscheidung zu erleichtern.

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Brennstoffzellenheizung oder Wärmepumpe: So funktionieren die Heizungen

Bei der Wahl zwischen einer Brennstoffzellenheizung oder einer Wärmepumpe ist es entscheidend, die Funktionsweise beider Systeme zu verstehen. Beide Technologien nutzen unterschiedliche Ansätze zur Energieerzeugung sowie Energieträger und haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile. In diesem Abschnitt werden wir die Funktionsprinzipien der Brennstoffzellenheizung und der Wärmepumpe detailliert erläutern, um Ihnen ein besseres Verständnis für ihre Betriebsmethoden und Anwendungsbereiche zu vermitteln.

So funktioniert eine Brennstoffzellenheizung

Eine Brennstoffzellenheizung ist ein sogenanntes Blockheizkraftwerk (BHKW) und besteht aus mehreren Hauptkomponenten: einem Reformer, der Erdgas in wasserstoffreiches Gas umwandelt, einem Zellstapel, in dem der Wasserstoff elektrochemisch mit Sauerstoff reagiert, einem Warmwasserspeicher, der die erzeugte Wärme speichert, und einem integrierten Brennwertgerät. Die elektrochemische Reaktion erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Der erzeugte Gleichstrom wird über einen Inverter in Wechselstrom umgewandelt und kann im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Abgase und überschüssiger Wasserdampf werden durch einen Schornstein abgeführt.

1. Wasserstoffgewinnung: Der Prozess beginnt mit der Gewinnung von Wasserstoff, der entweder aus Erdgas oder aus erneuerbaren Energiequellen stammen kann. Der Wasserstoff wird in die Brennstoffzellen eingespeist, wo er auf der Anodenseite mit Sauerstoff reagiert. Diese Reaktion findet in einer speziellen Membran statt, die die beiden Gase trennt.
2. Elektrochemische Reaktion: Auf der Anodenseite der Brennstoffzelle wird der Wasserstoff in Protonen und Elektronen aufgespalten. Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathodenseite, während die Elektronen einen externen Stromkreis durchlaufen und dabei elektrische Energie erzeugen.
3. Stromerzeugung und Wärmeproduktion: Die auf der Kathodenseite entstehenden Protonen und Elektronen reagieren mit Sauerstoff zu Wasser, wobei Wärme freigesetzt wird. Diese Wärme kann zur Beheizung des Gebäudes genutzt werden, während der erzeugte Strom entweder direkt im Haushalt verbraucht oder ins Netz eingespeist wird.‍
4. Effizienz und Anwendung: Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme erreicht die Brennstoffzellenheizung einen hohen Wirkungsgrad. Sie eignet sich besonders für Haushalte mit hohem Energiebedarf und kann zur Reduzierung der CO₂-Emissionen beitragen.

So funktioniert eine Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe nutzt die in der Umgebungsluft, im Erdreich oder im Grundwasser gespeicherte Wärmeenergie und wandelt sie in Heizenergie um. Der Betrieb einer Wärmepumpe basiert auf einem thermodynamischen Kreisprozess, der mithilfe eines Kältemittels abläuft.

1. Energiequelle: Wärmepumpen können Umgebungswärme aus verschiedenen Quellen nutzen. Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme, während Erd-Wärmepumpen (Geothermie) die Wärme aus dem Erdreich nutzen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen entziehen die Wärme dem Grundwasser.
2. Kältemittel und Verdichter: Das Kältemittel der Wärmepumpe nimmt die Umgebungswärme auf und verdampft. Der Dampf wird durch einen Verdichter komprimiert, wodurch seine Temperatur weiter ansteigt.‍
3. Wärmeabgabe: Der heiße Dampf des Kältemittels gibt die aufgenommene Wärme an das Heizsystem des Gebäudes ab und kondensiert dabei wieder. Das flüssige Kältemittel wird anschließend durch ein Expansionsventil entspannt und kann erneut Wärme aufnehmen.

Wärmepumpen sind besonders effizient, da sie mehr Heizenergie liefern, als sie an elektrischer Energie verbrauchen. Sie eignen sich hervorragend für gut isolierte Gebäude und können sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet werden. Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die die Umweltwärme aus unterschiedlichen Quellen beziehen:

• Luft-Wasser-Wärmepumpe: Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie aus der Außenluft und wandeln sie in Heizenergie für Wasser um, das für Heizung und Warmwasserbereitung genutzt wird. Diese Art von Wärmepumpe ist relativ einfach zu installieren und kostengünstiger als andere Typen. Sie eignet sich besonders gut für mildere Klimazonen, da ihre Effizienz bei sehr niedrigen Außentemperaturen abnimmt.
• Luft-Luft-Wärmepumpe: Luft-Luft-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme und geben diese direkt als warme Luft in den Innenraum ab. Ein großer Vorteil dieser Systeme ist, dass sie auch zur Kühlung im Sommer verwendet werden können, was sie zu einer flexiblen Lösung für ganzjährige Klimakontrolle macht. Die Installationskosten sind in der Regel geringer, da keine aufwendigen Erdarbeiten notwendig sind.
• Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe): Sole-Wasser-Wärmepumpen, auch bekannt als Erdwärmepumpen, nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs, um Heizenergie zu gewinnen. Dies erfolgt mittels Erdkollektoren oder Erdsonden, die in den Boden eingelassen werden. Diese Art von Wärmepumpe bietet eine hohe Effizienz unabhängig von den Außentemperaturen, da das Erdreich ganzjährig eine konstante Temperatur aufweist.
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Wasser-Wasser-Wärmepumpen entziehen Wärme aus dem Grundwasser oder einem nahegelegenen Gewässer. Diese Systeme zeichnen sich durch eine sehr hohe Effizienz aus, da sie eine konstante Wärmequelle nutzen. Die Installation erfordert jedoch hohe Kosten und aufwendige Genehmigungsverfahren. Zudem hängt die Funktionsfähigkeit von der Wasserqualität und -verfügbarkeit ab.

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Brennstoffzellenheizung vs. Wärmepumpe: Wie teuer sind die Heizsysteme?

Ein wichtiger Aspekt bei der Wahl zwischen Brennstoffzellenheizung oder Wärmepumpe sind die Kosten. Diese setzen sich aus den Anschaffungskosten, den Installationskosten und den laufenden Betriebskosten zusammen. In diesem Abschnitt vergleichen wir die Kosten für eine Brennstoffzellenheizung und eine Wärmepumpe, um Ihnen einen klaren Überblick über die finanziellen Aufwendungen zu geben.

Kosten für die Brennstoffzellenheizung

Die Anschaffungskosten für eine Brennstoffzellenheizung sind in der Regel höher als für andere Heizsysteme. Dies liegt an der komplexen Technologie und den hochwertigen Materialien, die für die Herstellung der Brennstoffzelle erforderlich sind.

• Anschaffungskosten: Die Preise für Wasserstoffheizungen beginnen bei etwa 20.000 € und können je nach Modell und Leistungsfähigkeit bis zu 30.000 € oder mehr betragen. Diese Kosten umfassen die Brennstoffzelle selbst sowie die benötigten Komponenten wie den Pufferspeicher und die Steuerungseinheit.
• Installationskosten: Die Installation einer Brennstoffzellenheizung erfordert spezialisierte Fachkräfte und kann zwischen 5.000 und 10.000 € kosten. Diese Kosten können variieren, abhängig von den baulichen Gegebenheiten und dem Aufwand der Installation.‍
• Betriebskosten: Die Betriebskosten einer Brennstoffzellenheizung setzen sich hauptsächlich aus den Kosten für den Wasserstoff oder das Erdgas zusammen. Der Verbrauch hängt von der Größe des Haushalts und dem individuellen Energiebedarf ab. Zusätzlich müssen regelmäßige Wartungen durchgeführt werden, um die Effizienz und Lebensdauer der Anlage zu gewährleisten.

Kosten für die Wärmepumpe

Wärmepumpen bieten eine kostengünstigere Alternative sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb. Sie nutzen die kostenlose Umgebungswärme, was die laufenden Betriebskosten deutlich senkt.

• Anschaffungskosten: Die Anschaffungskosten für Wärmepumpen variieren je nach Typ und Leistung. Luft-Wasser-Wärmepumpen kosten in der Regel ab 9.000 € bei der vollen Förderung von 70 %. Erd-Wärmepumpen und Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind teurer und liegen zwischen 10.000 und 25.000 €.
• Installationskosten: Die Installationskosten für Wärmepumpen sind ebenfalls variabel. Für Luft-Wasser-Wärmepumpen liegen die Kosten bei etwa 3.000 bis 5.000 €. Die Installation von Erd-Wärmepumpen erfordert Bohrungen und Erdarbeiten, die zusätzliche Kosten von 5.000 bis 10.000 € verursachen können.
• Betriebskosten: Die Betriebskosten von Wärmepumpen sind relativ niedrig, da sie hauptsächlich Strom zum Antrieb des Verdichters benötigen. Die jährlichen Stromkosten hängen vom Energiebedarf und den Strompreisen ab, belaufen sich jedoch in der Regel auf etwa 500 bis 1.000 €. Zusätzlich sind auch hier regelmäßige Wartungen notwendig, um die Effizienz der Anlage zu erhalten. Wenn Sie Ihre Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombinieren, reduzieren Sie die Betriebskosten spürbar.

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Wärmepumpe oder Brennstoffzellenheizung fördern lassen

Der Wechsel zu einer umweltfreundlichen Heizung kann durch staatliche Förderprogramme unterstützt werden. Diese Förderungen sind entscheidend, um die hohen Anfangsinvestitionen zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der neuen Heizung zu verbessern. Sowohl für Brennstoffzellenheizungen als auch für Wärmepumpen gibt es verschiedene Fördermöglichkeiten.

Förderungen für Brennstoffzellenheizungen

Brennstoffzellenheizungen werden in Deutschland durch mehrere Programme gefördert. Diese Zuschüsse und Kredite können einen erheblichen Teil der Anschaffungs- und Installationskosten abdecken. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet das Programm 433 „Zuschuss Brennstoffzelle“ an. Hierbei werden bis zu 40 % der Kosten für die Anschaffung und Installation einer Brennstoffzellenheizung übernommen. Der maximale Zuschuss beträgt 28.200 €.

Die KfW unterstützt den Einbau von Brennstoffzellenheizungen im Rahmen der „Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen“ (BEG EM). Der Grundfördersatz liegt bei 30 Prozent der Investitionskosten. Zusätzlich können noch ein Klimageschwindigkeitsbonus von maximal 20 % und der Einkommensbonus von 30 % gewährt werden, sodass bis zu 70 % der förderfähigen Aufwände durch staatliche Fördergelder subventioniert werden können.

Bis zu 70 % Förderungen für Wärmepumpen

Besonders Wärmepumpen profitieren von umfangreichen staatlichen Fördermöglichkeiten. Diese zielen darauf ab, die Installation dieser effizienten und umweltfreundlichen Heizungssysteme zu fördern.

• Kredit Nr. 261: Im Rahmen der Sanierung zum Effizienzhaus können Sie durch den KfW-Kredit für Wohngebäude bis zu 150.000 € pro Wohneinheit mit einem günstigen effektiven Jahreszins und einem Tilgungszuschuss von 5 % bis 45 % erhalten.
• Kredit Nr. 358, 359: Der Ergänzungskredit für Einzelmaßnahmen ermöglicht es, bereits begonnene energetische Sanierungen zusätzlich zu einer bestehenden Förderung zu finanzieren. Bis zu 120.000 € können zu günstigen Zinsen beantragt werden.
• Zuschuss Nr. 458: Die KfW-Heizungsförderung bietet Zuschüsse für den Kauf und die Installation von Wärmepumpen. Dies beinhaltet eine Grundförderung von 30 %, die durch Boni wie den Effizienzbonus (5 %) oder den Klima-Geschwindigkeitsbonus (bis zu 20 %) auf bis zu 70 % der förderfähigen Kosten erhöht werden kann.

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Fazit: Vor- und Nachteile von Brennstoffzellenheizung und Wärmepumpe

Beide Heizsysteme haben ihre eigenen Stärken und Schwächen. Die Wahl zwischen einer Brennstoffzellenheizung und einer Wärmepumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der spezifischen Anforderungen Ihres Haushalts, der verfügbaren Energiequellen und der finanziellen Rahmenbedingungen.

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FAQ

Sind Wasserstoffkessel besser als Wärmepumpen?

Wasserstoffkessel können höhere Effizienzwerte durch gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung erreichen, während Wärmepumpen durch die Nutzung erneuerbarer Umweltenergie punkten. Die Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen und den lokalen Gegebenheiten ab.

Wann lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung?

Eine Brennstoffzellenheizung lohnt sich besonders in Haushalten mit hohem Energiebedarf und wenn gleichzeitig Wärme und Strom benötigt werden. Sie ist ideal für gut isolierte Gebäude und Neubauten.

Was kostet eine Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus?

Die Kosten für eine Brennstoffzellenheizung für ein Einfamilienhaus liegen inklusive Installation bei etwa 25.000 bis 35.000 €. Durch Förderprogramme können diese Kosten deutlich reduziert werden.

Ist eine Brennstoffzellenheizung noch erlaubt?

Ja, Brennstoffzellenheizungen sind weiterhin erlaubt und werden sogar durch verschiedene staatliche Förderprogramme unterstützt, um die Verbreitung umweltfreundlicher Heiztechnologien zu fördern.

Wie hoch ist der Gasverbrauch einer Brennstoffzellenheizung?

Der Gasverbrauch einer Brennstoffzellenheizung hängt von der Größe des Hauses und dem individuellen Energiebedarf ab. Im Durchschnitt verbraucht eine Brennstoffzellenheizung etwa 1.000 bis 1.500 Kubikmeter Erdgas pro Jahr.