Umweltfreundliches Heizen wird in der aktuellen Zeit immer wichtiger. Mittlerweile gibt es zahlreiche Alternativen zu einer normalen Ölheizung. Sie können Fördermittel erhalten, wenn Sie Ihre alte Heizungsanlage durch ein nachhaltiges Heizsystem ersetzen. Mit einer nachhaltigen Heizungsanlage tun Sie nicht nur etwas Gutes für die Umwelt und das Klima, Sie können auch Kosten einsparen. Umweltfreundliche Heizsysteme arbeiten effizienter. Im folgenden Text beschäftigen wir uns mit der Brennstoffzellenheizung und der Wärmepumpe, wie sie funktionieren und welche Vorteile sie haben.
Alles über die Brennstoffzellenheizung
Eine Brennstoffzellenheizung erzeugt Wärme, liefert Warmwasser und sorgt für den eigenen Strombedarf. Hierfür nutzen Heizungssysteme mit Brennstoffzellen eine Kraft-Wärme-Kopplung, kurz KWK. Brennstoffzellenheizungen nutzen chemische Prozesse und nicht die normale Verbrennung. Die Heizungsanlagen mit Brennstoffzellen funktionieren anders als klassische Ölheiz- und Gaskessel. Strom und Wärme erzeugt eine Brennstoffzellenheizung durch eine kalte Verbrennung, Das Besondere an dieser elektrochemischen Methode ist, dass sie effizient ist. Durch die gleichzeitige Produktion von Wärme und Strom wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht (ca. 90 Prozent). Klassische Heizungsanlagen schaffen nur ca. 40 bis 50 Prozent. Das bedeutet, dass mindestens die Hälfte, der erzeugten Wärme ungenutzt bleiben, bzw. abgegeben werden.
Als Hausbesitzer sind Brennstoffzellenheizungen enorm effizient, um den erzeugten Strom auch im Haus verbrauchen und nutzen zu können. Sie sind nicht so stark an öffentliche Versorger gebunden, können Kosten sparen und sind unabhängig. Brennstoffzellenheizungen können fast gleich viel Wärme und Strom erzeugen. Die meisten Brennstoffzellenheizungen wurden für den Hausbau optimiert und eignen sich optimal für Ein- oder Zweifamilienhäuser. Sie sollten bei einer Brennstoffzellenheizung darauf achten, dass Wärme und Strom im Haus sinnvoll und effektiv genutzt und abgenommen werden können. Effizienz spielt hier eine wichtige und entscheidende Rolle.
Funktionsweise einer Brennstoffzellenheizung
Über die kalte Verbrennung werden Wasser, Wärme und Strom produziert. Bei der kalten Verbrennung erzeugen Sauerstoff und Wasserstoff eine elektrochemische Reaktion. Eine Brennstoffzellenheizung besteht aus mehreren Brennstoffzellen. Brennstoffzellen bestehen aus Elektroden. Sie sind durch eine Membran getrennt. Die Membran ist durchlässig. Sobald Wasserstoff auf eine Anode (negativ aufgeladen) trifft, werden sich Protonen und Elektronen durch den Katalysator teilen. Die anderen Elektronen können jetzt zur Kathode (positiv aufgeladen) wandern und es wird Strom erzeugt. Protonen gelangen durch die Membran und können sich auf der anderen Seite der Trennschicht mit Sauerstoff und den Elektronen verbinden. Hierbei entsteht Wärme, die durch die Brennstoffzellenheizung abgeführt werden kann. Der benötigte Wasserstoff stammt aus Erdgas.
Vorteile der Brennstoffzellenheizung
- Energiegewinnung ist effektiv und effizient:
Brennstoffzellenheizungen können neben Wärme für Warmwasser und zum Heizen auch Strom erzeugen. Das Besondere dabei ist, dass Wärme und Strom gleichmäßig erzeugt werden kann. Die Energiegewinnung erfolgt bei Brennstoffzellenheizungen über einen elektrochemischen Prozess, der als kalte Verbrennung bezeichnet wird. - Optimale Nutzung:
Für das Wasserstoff wird momentan noch Erdgas genutzt, wodurch die Brennstoffzellenheizungen einen Wirkungsgrad von maximal 90 Prozent haben und der Brennstoff zur Energiegewinnung genutzt werden kann. - Heizungssystem ist energieautark:
Brennstoffzellenheizungen produzieren neben Wärme auch Strom. Dadurch ist das gesamte Heizungssystem autark, zumindest weitgehend. Als Hausbesitzer mit einer Brennstoffzellenheizung sind Sie unabhängig von öffentlichen Versorgern und müssen sich nicht an die schwankenden Strompreise richten. Sie können Ihre Stromkosten effektiv senken und Kosten sparen. Steigende Strompreise sind für Sie nicht wichtig, da Sie durch die Brennstoffzellenheizung Strom selbst produzieren und verbrauchen können. - Brennstoffzellenheizungen sind umweltfreundlich und nachhaltig:
Bei der sogenannten kalten Verbrennung in einer Brennstoffzellenheizung ist der Schadstoffausstoß sehr gering, da keine normale Verbrennung stattfindet. Durch den elektrochemischen Prozess entsteht Wasser, das Sie sogar trinken könnten. - Regeneratives Heizungssystem:
Für die Brennstoffzellenheizung wird Wasserstoff benötigt, der aus Erdgas gewonnen wird. Das Besondere an Wasserstoff ist, dass es in vielen organischen Elementen und Verbindungen enthalten ist. Es werden neue Methoden entwickelt, um den Wasserstoff aus anderen Quellen für ein regeneratives Heizungssystem zu gewinnen. - Unabhängigkeit:
Mit einer Brennstoffzellenheizung können Sie den eigenen Strombedarf decken und sind nicht an öffentliche Versorger gebunden. Dadurch sinken Ihre monatlichen Energiekosten. - Wartungsarm und leise in Betrieb:
Der Betrieb einer Brennstoffzellenheizung ist einfach und wartungsarm. Die kalte Verbrennung läuft auch ohne bewegliche Elemente ab, wodurch Brennstoffzellenheizungen sehr leise arbeiten.
Nachteile von Brennstoffzellenheizungen
- Anschaffungskosten:
Brennstoffzellenheizungen sind sehr teuer in der Anschaffung. Es lohnt sich jedoch, da Sie mit der Zeit effektiv Kosten sparen können. - Betrieb mit Erdgas:
Die meisten Brennstoffzellenheizungen benötigen Erdgas, um Wasserstoff zu gewinnen. Das Erdgas ist ein fossiler Energieträger. Dieser Wasserstoff wird als grau bezeichnet, da er aus Erdgas gewonnen wird und das entstandene CO2 an die Umwelt abgegeben wird. Eine nachhaltige Alternative ist grüner Wasserstoff. Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser erzeugt und ist 100 Prozent nachhaltig. - Nur für Neubauten geeignet:
Wenn Sie in einem Altbau leben, könnten Sie bei der Einrichtung einer Brennstoffzellenheizung Schwierigkeiten bekommen.
Alles über die Wärmepumpe
Wärmepumpen sind Heizungssysteme, die aus thermischer Energie Wärme für ein Haus oder Gebäude erzeugen. Hierbei nutzen Wärmepumpen vor allem thermische Energie und keine Verbrennung. Hierfür findet in den Wärmepumpen ein komplexer technischer Prozess statt, um die Wärme aus der Umwelt nutzen zu können. Eine Wärmepumpe kann die Energie aus drei Quellen gewinnen, die im Folgenden erläutert werden:
- Luft:
Luft kann mit einer Wärmepumpe in Energie und Wärme umgewandelt werden. Sie benötigen lediglich eine Vorrichtung, mit der Luft angesaugt und wieder abgelassen werden kann. Wenn Sie Ihre Wärmepumpe im Inneren eines Hauses montieren, können Sie die Wärmepumpe mit Kanälen verbinden, die an der Außenwand befestigt werden. Wenn die Wärmepumpe draußen platziert wird, benötigen Sie keine Kanäle, um die Luft anzusaugen. - Erdwärme:
Sie können für eine Wärmepumpe auch Erdenergie nutzen. Hierfür benötigen Sie spezielle Sole-Wasser-Wärmepumpen. Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen werden Rohrleitungen in die Erde geführt, in denen ein Frostschutz-Wasser-Gemisch zirkuliert. Die Flüssigkeit im Inneren wird als Sole bezeichnet. Sole kann dem Erdreich Wärme entziehen und für die Wärmepumpe nutzen. Die Rohrleitungen werden durch Flachkollektoren oder Erdwärmesonden in der Erde eingebracht. Die Leitungen werden werden bis maximal 100 Meter im Boden installiert. Für die Rohrleitungen werden spezielle Sondenbohrungen vorgenommen. Pro Meter kann eine Sole-Wasser-Wärmepumpe ca. 50 Watt Energie entziehen. Moderne Häuser und Gebäude benötigen ca. 120 bis 150 Tiefenmeter. Sie können die Meter auf mehrere Sondenbohrungen aufteilen. Mit Wärmepumpen können Sie das ganze Jahr über Wärme gewinnen. Sie sind effizient und Sie können mit einer Wärmepumpe Ihre Heizkosten senken. - Grundwasser:
Wärmepumpen können thermische auch aus dem Grundwasser gewinnen. Die Energie wird durch zwei Brunnen gewonnen. Das Wasser wird auf diese Weise zur Wärmepumpe und wieder zurück in die Erde gepumpt. Bei der Installation der Brunnen ist es wichtig, dass sie in Fließrichtung aufgestellt werden. Auf diese Weise gelangt kein abgekühltes Wasser in die Wärmepumpe. Diese Wärmepumpen nennt man auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Sie gehören zu den effizientesten Arten einer Wärmepumpe.
Funktionsweise
Wärmepumpen nutzen Umweltenergie, um ein Gebäude zu beheizen und für Warmwasser zu sorgen. Der technische Prozess ist jedoch enorm komplex. In Wärmepumpen sind ein Entspannungsventil, ein Verdichter und zwei Wärmeübertrager verbaut. Für die optimale Verteilung der Wärme im Haus brauchen Wärmepumpen eine Wärmenutzungsanlage (eine Art Rohrnetz). So entsteht aus einer normalen Wärmepumpe eine komplette Wärmepumpenheizung.
Ein Wärmeübertrager ist für die Übertragung der thermischen Energie aus Grundwasser, Erde oder Luft auf das Frostschutzmittel zuständig. Dieses Kältemittel besitzt spezielle Eigenschaften und verdampft bei geringen Temperaturen. Im nächsten Schritt wird in dem Pumpensystem der Druck durch einen Verdichter erhöht. Durch den Druck erhöht sich die Temperatur und die überschüssige Wärme wird über den zweiten Wärmeübertrager an das Heizungssystem abgegeben. Das Frostschutzmittel kühlt ab und ändert den Aggregatzustand von gasförmig zu flüssig. Das Frostschutzmittel fließt zum ersten Wärmeübertrager zurück und der Prozess in der Wärmepumpe beginnt erneut. Es entsteht ein Kreislauf.
Vorteile von Wärmepumpen
- Umweltfreundlich und nachhaltig:
Wärmepumpen sind nachhaltig und umweltfreundlich. Außerdem ist diese Art des Heizens unerschöpflich. Wärmepumpenheizungen haben einen CO2-Ausstoß, der 70 bis 90 Prozent unter dem Niveau von klassischen Öl- und Gasheizungen liegt. - Flexibilität beim Heizen:
Mit einer Wärmepumpe können alle Gebäudearten beheizt werden. Es kommt lediglich auf die Bodenbeschaffenheit an. Wärmepumpen können zum Kühlen und Heizen benutzt werden. - Geringe Kosten:
Betriebskosten für Wärmepumpen sind niedrig. Es gibt zahlreiche günstige Tarife. De Amortisationskosten sind dank der niedrigen monatlichen Betriebskosten gering. - Wartungsarm und sicher:
Im Grunde genommen sind Wärmepumpe wartungsfrei. Außerdem haben die Systeme eine hohe Betriebssicherheit.
Nachteile von Wärmepumpen
- Anschaffungskosten berücksichtigen:
Sie sollten beim Kauf einer Wärmepumpe immer die Anschaffungskosten berücksichtigen. Die Kosten für die Investition können hoch sein. - Planung der Bohrungen:
Sie benötigen für die Installation einer Wärmepumpe Ausgrabungen oder Bohrungen. Informieren Sie sich bei der zuständigen Behörde, da Sie in den meisten Fällen eine Genehmigung brauchen. - Passende Dämmung:
Sie benötigen für eine Wärmepumpe eine gute Dämmung. - Begrenzte Vorlauftemperatur.
- Möglicherweise umständlich:
In manchen Fällen müssen Sie für Warmwasser ein weiteres System installieren. - Sie sollten sich bei der Installation einer Wärmepumpe an ein Fachunternehmen, wie etwa für eine Wärmepumpenheizung aus Köln, wenden. Planung und die Durchführung können umfangreich und komplex sein.