De brandstofcelverwarming produceert niet alleen warmte en warm douchewater, maar ook elektriciteit als "afvalproduct". Om een brandstofcel duurzaam te gebruiken, is het zinvol om deze permanent in bedrijf te houden: zo wekt u veel warmte en elektriciteit op. Hier vind je een overzicht van alles over financiering, installatie en energiekosten voor brandstofcelverwarming.
Brandstofcelverwarming: de belangrijkste zaken in één oogopslag
- Opwekking van energie in de vorm van warmte en elektriciteit in één apparaat tegelijk.
- Het systeem werkt bijzonder energiezuinig.
- De hoge aanschafkosten worden gecompenseerd door lage energiekosten.
- Brandstofcelverwarming maakt u onafhankelijk van de elektriciteitsleverancier.
- Subsidies zijn mogelijk voor de verwarmingsmethode.
Hoe werkt een brandstofcelverwarmer?
Kortom: in een brandstofcelverwarmingssysteem wordt gas chemisch afgebroken, waardoor warmte en elektriciteit ontstaat. Het principe is ook wel bekend onder de term “warmtekrachtkoppeling”. Deze vraag kan wat gedetailleerder worden beantwoord als u de kachel in zijn componenten uit elkaar haalt. Het belangrijkste onderdeel is de “stack”, die meerdere brandstofcellen combineert tot één blok. De structuur van een cel bestaat uit twee elektroden (anode en kathode) en een tussengelegen, semi-permeabel membraan of een ionengeleider. Om het apparaat compleet te maken, worden een omvormer en een reformer toegevoegd, evenals zuurstof en aardgas als energiebronnen. Afhankelijk van het type brandstofcelverwarming is er ook een geïntegreerde condensatieketel op gas, waarmee piekbelastingen kunnen worden gedekt, en een warmwateropslagtank.In deze combinatie is het dan een compleet warmwater-, verwarmings- en elektra systeem. Tegelijkertijd zijn er ook apparaten die alleen het brandstofcelapparaat bevatten; deze kunnen dan worden toegevoegd aan een bestaande gascondensatieketel.
Bij brandstofcelverwarming genereren waterstofmoleculen op hun weg door de brandstofcel warmte en elektriciteit.
De "brandstofcel" is meestal een waterstof-zuurstof-brandstofcel. Aardgas wordt naar de reformer in het verwarmingssysteem geleid, waar het wordt omgezet in waterstof en koolmonoxide. In een tweede stap wordt het koolmonoxide verder verwerkt tot kooldioxide. De nieuw gecreëerde waterstof kan vervolgens worden toegevoerd aan de brandstofcelmodule in de kachel. Met behulp van een katalysator wordt het aan de anodezijde van de brandstofcel gesplitst in positieve ionen en negatieve elektronen. De negatieve elektronen produceren gelijkstroom op hun weg van de anode naar de kathode (via de elektrische geleider). De eerder genoemde omvormer zet de opgewekte gelijkstroom om in wisselstroom en stelt de stroom beschikbaar voor gebruik. De volgorde van prioriteit is gewoonlijk:Allereerst wordt de vraag naar huishoudelijke elektriciteit gedekt, daarna wordt een eventuele batterijopslag, bijvoorbeeld voor een e-auto, in rekening gebracht. Het resterende overschot wordt aan het elektriciteitsnet geleverd en betaald door het nutsbedrijf. De positieve ionen diffunderen op hun beurt door het membraan naar de kathode, waar ze warmte en water afgeven wanneer ze reageren met zuurstof. De opgewekte warmte wordt in het systeem opgenomen en naar de warmtewisselaar geleid. Deze verwarmt dan radiatoren, oppervlakteverwarming (bijv. Vloerverwarming) en het warme water.De positieve ionen diffunderen op hun beurt door het membraan naar de kathode, waar ze warmte en water afgeven wanneer ze reageren met zuurstof. De opgewekte warmte wordt in het systeem opgenomen en naar de warmtewisselaar geleid. Deze verwarmt vervolgens radiatoren, oppervlakteverwarming (bijv. Vloerverwarming) en het warme water.De positieve ionen diffunderen op hun beurt door het membraan naar de kathode, waar ze warmte en water afgeven wanneer ze reageren met zuurstof. De opgewekte warmte wordt in het systeem opgenomen en naar de warmtewisselaar geleid. Deze verwarmt dan radiatoren, oppervlakteverwarming (bijv. Vloerverwarming) en het warme water.
Dit chemische proces in de brandstofcel wordt "koude verbranding" genoemd. Koud omdat er geen conventionele verbranding is waarbij een grondstof wordt verbrand om warmte op te wekken.
Rechtsboven bevindt zich een gascondensatieketel, rechtsonder de brandstofcelmodule en links de warmwatertank. Hierdoor ontstaat warmte en elektriciteit in de kleinste ruimtes van het brandstofcelverwarmingssysteem.
Installatie: vereisten voor de installatie
De vereisten voor het installeren van een brandstofcelverwarmingssysteem zijn vergelijkbaar met die voor een condensatieketel:
- Omdat aardgas de basis is voor het opwekken van de benodigde waterstof, is een gasaansluiting absoluut noodzakelijk. Dit kan worden gedaan door een directe aansluiting van de gasleverancier of door een tank buiten.
- Een luchtafvoersysteem (LAS) als toevoer van verse lucht voor de verwarming en als uitlaat voor de uitlaatgassen. Als alternatief kan een bestaande schoorsteen worden gebruikt, op voorwaarde dat de verantwoordelijke schoorsteenveger deze als intact vrijgeeft.
- Omdat de brandstofcelverwarming een relatief groot toestel is, is de benodigde ruimte groter dan bijvoorbeeld een puur gas condensatieketel. Het voordeel van brandstofcelverwarming is echter dat deze inherent compact is. Dit elimineert de noodzaak van complexe leidingen buiten de behuizing.
Het systeem is compact voor een schone installatie en bestelling in de technische ruimte.
Brandstofcelverwarming: efficiëntie en toepassingsgebieden
Het toepassingsgebied van de brandstofcel is enorm veelzijdig. In de eengezinswoningensector is het momenteel nog de underdog, terwijl het vaker wordt gebruikt als warmtekrachtkoppeling in grote industriële installaties of appartementsgebouwen. Het toont zijn veelzijdigheid vooral buiten pure verwarming. Het is vooral populair bij bewegende objecten wanneer een verbrandingsmotor niet kan worden gebruikt. Brandstofceltechnologie vind je bijvoorbeeld in heftrucks, bussen en auto's (de laatste met een bereik tot 800 kilometer) en in onderzeeërs en treinen. Bij dit gebruik ligt de focus echter vooral op het opwekken van de elektriciteit - de resulterende warmte is dan het afval of het bijproduct.
Dankzij het principe van warmtekrachtkoppeling zijn brandstofcellen bijzonder efficiënt. Het wekt warmte en elektriciteit op met slechts één chemische reactie. Het grote voordeel is dat een woning nagenoeg zelfstandig te bedienen is - een interessante factor voor een laagenergiewoning of een plusenergiewoning. Als de warmte die tijdens piekbelastingen wordt gegenereerd onvoldoende is om bijvoorbeeld Your-Best-Home.net of warm water te verwarmen, wordt een condensatieketel op gas ingeschakeld met de complete systemen van vandaag.
Doordat daarbij dezelfde grondstof wordt gebruikt als de brandstofcel, namelijk aardgas, vullen de systemen elkaar perfect aan. Doordat het gebruik van de brandstofcel slechts in beperkte mate gestuurd kan worden, heeft de installatie veel zin om een constante basisvoorziening te realiseren.
Een ander groot voordeel is dat de stroomopwekking, in vergelijking met het fotovoltaïsche systeem, niet afhankelijk is van de zon, maar op elk moment van de dag en vooral 's nachts, maar ook op elk moment van het jaar plaatsvindt. Terwijl fotovoltaïsche systemen voornamelijk in de zomer piekeren in de productie, terwijl verwarming in de winter de meeste elektriciteit heeft, leveren brandstofcellen het hele jaar door een continue hoeveelheid elektriciteit. Met name bij stroomuitval kan een brandstofcelverwarming Your-Best-Home.net van stroom blijven voorzien. Bovendien kan de opgewekte elektriciteit worden geleverd aan een extern batterijopslagsysteem om het huis van stroompiekbelastingen te voorzien voordat het aan het elektriciteitsnet wordt geleverd.
Terwijl andere verwarmingssystemen zoals gascondensatieketels of warmtepompen worden gecombineerd met een zonnesysteem, heeft dit type combinatie geen zin met een brandstofcel. De chemische reactie van de brandstofcel is ontworpen voor continu gebruik met een efficiëntie van meer dan 90 procent. Veelvuldig kortstondig gebruik (zelfs zonder thermische zonne-energie of fotovoltaïsche zonne-energie) heeft tot gevolg dat de schoorsteen sneller verslijt en daardoor de levensduur verkort. Gebruik met andere energieproducenten moet daarom nauwkeurig worden gepland en voor elk project afzonderlijk worden ontworpen. Een energiemanager die de verschillende systemen aanstuurt is essentieel voor een lange levensduur van de brandstofcel.
Brandstofcelverwarming: de kosten in één oogopslag
Aanschafkosten en installatie
De brandstofcelverwarmer is een relatief dure kachel met hoge aanschafkosten. Afhankelijk van de fabrikant en het model beginnen de kosten voor een nieuw systeem rond de 25.000 euro en zijn, afhankelijk van de grootte van het systeem, nagenoeg open. De houdbaarheid van een stapel in de eengezinswoningensector wordt momenteel gesteld op minimaal tien jaar. Zodra een stapel niet meer kan worden gebruikt, zijn er twee mogelijkheden:
- De stapel wordt vervangen door een nieuwe en het systeem kan weer zoals gewoonlijk elektriciteit en warmte produceren.
- De schoorsteen hoeft niet vernieuwd te worden en de brandstofcelverwarming wordt enkel gebruikt door middel van de ingebouwde gascondensatieketel.
De tweede optie werkt natuurlijk alleen als het een compleet systeem is. Een brandstofcelverwarmer is niet direct defect, maar kan ook bij uitval van de stapel warmte blijven produceren. De kosten van een nieuwe stapel bedragen ongeveer 5.000 euro, afhankelijk van het type en de fabrikant. De exploitatiekosten voor een brandstofcelverwarmingssysteem zijn beperkt tot gasverbruik en onderhoudskosten.
Kleine module met veel inhoud.
Vergelijk de efficiëntie en kosten van brandstofcelverwarming met andere systemen: Overzicht verwarmingstypes 2020: efficiëntie, kosten en financiering.
Wettelijke voorschriften en subsidies
Het type lucht- / uitlaatsysteem kan voor elke deelstaat afzonderlijk worden geregeld, zodat een systeem met brandveiligheidsklasse F30 niet volstaat, maar een F90-systeem moet worden gebruikt. De verantwoordelijke schoorsteenveger geeft gedetailleerde informatie. De installatie van de brandstofcelverwarming kunt u in principe zelf doen, maar het is aan te raden deze door een gespecialiseerd bedrijf te laten uitvoeren. Last but not least moet de aansluiting op de gasaansluiting worden uitgevoerd door een gespecialiseerd bedrijf.
Op het eerste gezicht lijken de acquisitiekosten erg hoog, maar voor brandstofcelverwarming zijn hoge financieringsbedragen mogelijk. De Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) heeft een eigen promotielening voor brandstofcellen verstrekt (programma 433). Het te ontvangen bedrag is afhankelijk van twee componenten, de prestatieklasse van het systeem en de totale subsidiabele kosten: Prestatieklasse: elk systeem ontvangt 5.700 euro als basisbedrag en nog eens 450 euro voor elke 100 watt vermogen of een deel daarvan.
Totale subsidiabele kosten : elk systeem ontvangt maximaal 40 procent van de totale subsidiabele kosten. Dit zijn onder meer de installatiekosten, de onderhoudskosten voor de eerste tien jaar met een volledig onderhoudscontract en de kosten voor een begeleidende energiedeskundige.
Promotie voorbeeld:Een systeem met 1 kilowatt vermogen en 30.000 euro aan totale subsidiabele kosten ontvangt de volgende financiering: 5.700 euro basisbedrag + (450 euro x 10) = 10.200 euro.
Dit programma kan worden aangevuld met verdere KfW-subsidies, bijvoorbeeld met leningen 151 energiezuinige renovatie of 153 energiezuinige gebouwen. Buiten de KfW-programma's kan de brandstofcel met BAFA-financiering (Federal Office of Economics and Export Control) worden gebruikt in de vorm van een toeslag voor WKK-elektriciteit in overeenstemming met de KWKG-wet (wet voor onderhoud, modernisering en uitbreiding van warmtekrachtkoppeling). ) worden gecombineerd.
