Bränslecellsuppvärmningen producerar inte bara värme och varmt duschvatten utan också elektricitet som en "avfallsprodukt". För att kunna använda en bränslecell på ett hållbart sätt är det vettigt att hålla den i drift permanent: Så genererar du mycket värme och el. Här hittar du en översikt över allt om finansiering, installation och energikostnader för bränslecellsuppvärmning.
Uppvärmning av bränsleceller: de viktigaste sakerna en överblick
- Generering av energi i form av värme och elektricitet i en enhet samtidigt.
- Systemet fungerar särskilt energieffektivt.
- De höga anskaffningskostnaderna kompenseras av låga energikostnader.
- Uppvärmning av bränsleceller gör dig oberoende av elleverantören.
- Subventioner är möjliga för typen av uppvärmning.
Hur fungerar en bränslecellsvärmare?
Kort sagt: I ett bränslecellsvärmesystem sönderdelas gas kemiskt och producerar värme och elektricitet. Principen är också känd under termen ”kombinerad värme och kraft”. Denna fråga kan besvaras lite mer detaljerat om du tar isär värmaren i dess komponenter. Den viktigaste delen är ”stacken”, som kombinerar flera bränsleceller i ett block. Strukturen i en cell består av två elektroder (anod och katod) och ett mellanliggande, semipermeabelt membran eller en jonledare. För att slutföra enheten finns en omformare och en reformator, samt syre och naturgas som energikällor. Beroende på vilken typ av bränslecellsuppvärmning som helst finns det också en integrerad gaskondenseringspanna, med vilken toppbelastningar kan täckas, samt en varmvattentank.I denna kombination är det ett komplett varmvatten-, värme- och elsystem. Parallellt finns det också enheter som endast innehåller bränslecellanordningen; dessa kan sedan läggas till en befintlig gaskondenserande panna.
Vid uppvärmning av bränsleceller genererar vätemolekyler värme och elektricitet på väg genom bränslecellen.
”Bränslecellen” är vanligtvis en väte-syrebränslecell. Naturgas matas in i reformatorn i värmesystemet, där den omvandlas till väte och kolmonoxid. I ett andra steg bearbetas kolmonoxiden vidare till koldioxid. Det nyskapade väte kan sedan matas till bränslecellsmodulen i värmaren. Med hjälp av en katalysator delas den upp i positiva joner och negativa elektroner på anodsidan av bränslecellen. De negativa elektronerna producerar likström på väg från anoden till katoden (via den elektriska ledaren). Den ovan nämnda växelriktaren omvandlar den genererade likströmmen till växelström och gör elen tillgänglig för användning. Ordningen med företräde är vanligtvis:Först och främst täcks efterfrågan på inhemsk el, sedan laddas allt batterilagring som kan finnas - till exempel för ett e-fordon. Det återstående överskottet matas in i elnätet och betalas av elnätet. De positiva jonerna diffunderar i sin tur genom membranet till katoden, där de släpper ut värme och vatten när de reagerar med syre. Den genererade värmen absorberas i systemet och skickas vidare till värmeväxlaren. Detta värmer sedan radiatorer, ytvärme (t.ex. golvvärme) och varmvattnet.De positiva jonerna sprider sig i sin tur genom membranet till katoden, där de släpper ut värme och vatten när de reagerar med syre. Den genererade värmen absorberas i systemet och skickas vidare till värmeväxlaren. Detta värmer sedan radiatorer, ytvärme (t.ex. golvvärme) och varmvattnet.De positiva jonerna sprider sig i sin tur genom membranet till katoden, där de släpper ut värme och vatten när de reagerar med syre. Den genererade värmen absorberas i systemet och skickas vidare till värmeväxlaren. Detta värmer sedan radiatorer, ytvärme (t.ex. golvvärme) och varmvattnet.
Denna kemiska process i bränslecellen kallas "kall förbränning". Kall eftersom det inte finns någon konventionell förbränning där en råvara bränns för att generera värme.
Längst upp till höger finns en gaskondenserande panna, längst ner till höger finns bränslecellsmodulen och till vänster är varmvattentanken. Detta skapar värme och el i de minsta utrymmena i bränslecellsvärmesystemet.
Installation: Krav på installationen
Kraven för installation av ett bränslecellsvärmesystem är desamma som för en kondenserande panna:
- Eftersom naturgas är grunden för att generera det erforderliga väte är en gasanslutning absolut nödvändig. Detta kan göras antingen genom direktanslutning från gasleverantören eller med en tank utanför.
- Ett luftavgassystem (LAS) som en friskluftsförsörjning för uppvärmningen och som ett utlopp för avgaserna. Alternativt kan en befintlig skorsten användas, förutsatt att den ansvariga distriktsskorstenen släpper den som intakt.
- Eftersom bränslecellsuppvärmningen är en relativt stor anordning är utrymmesbehovet större än till exempel en kondenspanna för ren gas. Fördelen med bränslecellsuppvärmning är dock att den i sig är kompakt. Detta eliminerar behovet av komplexa rörledningar utanför huset.
Systemet är kompakt för ren installation och beställning i det tekniska rummet.
Bränslecellsuppvärmning: effektivitet och användningsområden
Användningsområdet för bränslecellen är extremt mångsidigt. Inom enfamiljssektorn är det för närvarande fortfarande underdog, medan det oftare används som kraftvärmeenhet i stora industrianläggningar eller flerbostadshus. Den visar dess mångsidighet framför allt utanför ren uppvärmning. Det är särskilt populärt för rörliga föremål när en förbränningsmotor inte kan användas. Bränslecellsteknik finns till exempel i gaffeltruckar, bussar och bilar (de senare med en räckvidd på upp till 800 kilometer) och i ubåtar och tåg. Med denna användning är dock fokus främst på att generera el - den resulterande värmen är då avfallet eller biprodukten.
Tack vare principen om kombinerad värme och kraft är bränsleceller särskilt effektiva. Det genererar värme och elektricitet med bara en kemisk reaktion. Den stora fördelen är att ett hus kan drivas nästan självständigt - en intressant faktor för ett lågenergihus eller ett plusenergihus. Om värmen som genereras vid toppbelastningstider är otillräcklig för att värma upp Your-Best-Home.net eller till exempel varmt vatten, slås en gaskondenserande panna på med dagens kompletta system.
Eftersom detta använder samma råvara som bränslecellen, nämligen naturgas, kompletterar systemen varandra perfekt. På grund av det faktum att användningen av bränslecellen endast kan kontrolleras i begränsad utsträckning är installationen mycket vettig för att skapa en konstant basförsörjning.
En annan stor fördel är att elproduktionen, jämfört med solcellssystemet, inte är beroende av solen utan sker när som helst på dygnet och speciellt på natten och när som helst på året. Medan solcellssystem främst når sin produktion på sommaren, men uppvärmning har mest elektricitet på vintern, ger bränsleceller en kontinuerlig mängd el året runt. Särskilt i händelse av strömavbrott kan ett bränslecellsvärmesystem fortsätta att förse Your-Best-Home.net med el. Dessutom kan den genererade elen matas till ett externt batterilagringssystem för att förse huset med toppbelastningar innan det matas in i elnätet.
Medan andra värmesystem som gaskondenser eller värmepumpar kombineras med ett solvärmesystem, är denna typ av kombination inte meningsfull med en bränslecell. Bränslecellens kemiska reaktion är utformad för kontinuerlig drift med en verkningsgrad på över 90 procent. Frekvent kortvarig drift (även utan solvärme eller solceller) har till följd att stapeln slits ut snabbare och därför förkortas dess livslängd. Användningen med andra energiproducenter måste därför planeras exakt och utformas individuellt för varje projekt. En energichef för att styra de olika systemen är nödvändig för att säkerställa en lång livslängd för bränslecellen.
Uppvärmning av bränsleceller: en överblick över kostnaderna
Förvärvskostnader och installation
Bränslecellsvärmare är en relativt dyr värmare med höga anskaffningskostnader. Beroende på tillverkare och modell börjar kostnaderna för ett nytt system på cirka 25 000 euro och är beroende på systemets storlek nästan öppna. Hållbarhetstiden för en stapel i sektorn för enfamiljshus ges för närvarande som minst tio år. Så snart en stack inte längre kan användas finns det två alternativ:
- Stapeln ersätts med en ny och systemet kan åter producera el och värme som vanligt.
- Stapeln behöver inte förnyas och bränslecellsuppvärmningen används endast med hjälp av den integrerade gaskondenserande pannan.
Naturligtvis fungerar det andra alternativet bara om det är ett komplett system. En bränslecellsvärmare är inte omedelbart defekt, men kan fortsätta att producera värme även om stapeln misslyckas. Kostnaden för en ny stack är cirka 5000 euro, beroende på typ och tillverkare. Driftskostnaderna för ett bränslecellsvärmesystem är begränsade till gasförbrukning och underhållskostnader.
Liten modul med mycket innehåll.
Jämför effektiviteten och kostnaderna för bränslecellsuppvärmning med andra system: Översikt över uppvärmningstyper 2020: Effektivitet, kostnader och finansiering.
Juridiska bestämmelser och subventioner
Luft- / avgassystemet kan regleras individuellt för varje delstat så att ett brandskyddsklass F30 inte räcker, utan ett F90-system måste användas. Den ansvariga distrikts skorstenen ger detaljerad information. I princip kan du själv installera bränslecellsuppvärmningen, men det rekommenderas att det utförs av ett specialföretag. Sist men inte minst måste anslutningen till gasanslutningen utföras av ett specialföretag.
Vid första anblicken verkar förvärvskostnaderna vara mycket höga, men höga finansieringsbelopp är möjliga för uppvärmning av bränsleceller. Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) har tillhandahållit ett eget marknadsföringslån för bränsleceller (program 433). Beloppet som ska tas emot beror på två komponenter, systemets prestandaklass och de totala stödberättigande kostnaderna: Prestandaklass: Varje system får 5700 euro som basbelopp och ytterligare 450 euro för varje 100 watt startad effekt.
Totala stödberättigande kostnader : Varje system får högst 40 procent av de totala stödberättigande kostnaderna. Dessa inkluderar installationskostnader, underhållskostnader för de första tio åren med ett fullständigt underhållskontrakt och kostnader för en medföljande energisexpert.
Kampanjsexempel:Ett system med 1 kilowatt effekt och 30 000 euro berättigade totalkostnader får följande finansiering: 5 700 euro grundbelopp + (450 euro x 10) = 10 200 euro.
Detta program kan kompletteras med ytterligare KfW-subventioner, till exempel med lån 151 energieffektiv renovering eller 153 energieffektiv byggnad. Utanför KfW-programmen kan bränslecellen användas med BAFA (Federal Office of Economics and Export Control) -finansiering i form av en avgift för kraftvärmeelektricitet i enlighet med KWKG-lagen (lag för underhåll, modernisering och expansion av kraftvärmeproduktion ) kombineras.