Ogrzewanie ogniwami paliwowymi nie tylko wytwarza ciepło i ciepłą wodę do prysznica, ale także energię elektryczną jako „produkt odpadowy”. Aby używać ogniwa paliwowego w sposób zrównoważony, sensowne jest utrzymywanie go w ciągłej eksploatacji: w ten sposób generujesz dużo ciepła i energii elektrycznej. Tutaj można znaleźć przegląd wszystkiego, co dotyczy finansowania, instalacji i kosztów energii do ogrzewania ogniwami paliwowymi.
Ogrzewanie ogniwami paliwowymi: najważniejsze rzeczy w skrócie
- Wytwarzanie energii w postaci ciepła i elektryczności w jednym urządzeniu w tym samym czasie.
- System działa szczególnie energooszczędnie.
- Wysokie koszty zakupu rekompensują niskie koszty energii.
- Ogrzewanie ogniwami paliwowymi uniezależnia Cię od dostawcy energii elektrycznej.
- Dopłaty są możliwe do rodzaju ogrzewania.
Jak działa system ogrzewania ogniw paliwowych?
Krótko mówiąc: w systemie grzewczym z ogniwami paliwowymi gaz jest rozkładany chemicznie, wytwarzając ciepło i energię elektryczną. Zasada ta jest również znana pod pojęciem „skojarzona energia cieplna i elektryczna”. Na to pytanie można odpowiedzieć bardziej szczegółowo, jeśli zdemontujesz grzejnik na jego elementy. Najważniejszą częścią jest „stos”, który łączy kilka ogniw paliwowych w jeden blok. Struktura ogniwa składa się z dwóch elektrod (anody i katody) oraz pośredniej membrany półprzepuszczalnej lub przewodnika jonowego. Uzupełnieniem urządzenia jest falownik i reformer, a także tlen i gaz ziemny jako źródła energii. W zależności od rodzaju ogrzewania ogniwami paliwowymi dostępny jest również zintegrowany gazowy kocioł kondensacyjny, za pomocą którego można pokrywać obciążenia szczytowe, a także zasobnik ciepłej wody.W tej kombinacji jest to kompletny system ciepłej wody, ogrzewania i energii elektrycznej. Równolegle istnieją również urządzenia zawierające tylko ogniwo paliwowe; można je następnie dodać do istniejącego gazowego kotła kondensacyjnego.
Podczas ogrzewania ogniwa paliwowego cząsteczki wodoru wytwarzają ciepło i energię elektryczną w drodze przez ogniwo paliwowe.
„Ogniwo paliwowe” to zwykle ogniwo wodorowo-tlenowe. Gaz ziemny jest podawany do reformera w systemie grzewczym, gdzie jest przetwarzany na wodór i tlenek węgla. W drugim etapie tlenek węgla jest dalej przetwarzany na dwutlenek węgla. Nowo utworzony wodór można następnie wprowadzić do modułu ogniwa paliwowego w podgrzewaczu. Za pomocą katalizatora rozszczepia się na jony dodatnie i elektrony ujemne po stronie anody ogniwa paliwowego. Ujemne elektrony wytwarzają prąd stały w drodze od anody do katody (przez przewodnik elektryczny). Wspomniany falownik przetwarza wytworzony prąd stały na prąd przemienny i udostępnia energię elektryczną do wykorzystania. Kolejność priorytetów jest zwykle następująca:W pierwszej kolejności pokrywane jest zapotrzebowanie na energię elektryczną w kraju, a następnie ładowane są wszelkie dostępne akumulatory - np. Dla pojazdu elektrycznego. Pozostała nadwyżka jest wprowadzana do sieci i opłacana przez przedsiębiorstwo. Z kolei jony dodatnie dyfundują przez membranę do katody, gdzie w reakcji z tlenem uwalniają ciepło i wodę. Wytworzone ciepło jest absorbowane w systemie i przekazywane do wymiennika ciepła. Ogrzewa wtedy grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe (np. Ogrzewanie podłogowe) i ciepłą wodę.Z kolei jony dodatnie dyfundują przez membranę do katody, gdzie w reakcji z tlenem uwalniają ciepło i wodę. Wytworzone ciepło jest absorbowane w systemie i przekazywane do wymiennika ciepła. Ogrzewa wtedy grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe (np. Ogrzewanie podłogowe) i ciepłą wodę.Z kolei jony dodatnie dyfundują przez membranę do katody, gdzie w reakcji z tlenem uwalniają ciepło i wodę. Wytworzone ciepło jest absorbowane w systemie i przekazywane do wymiennika ciepła. Ogrzewa wtedy grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe (np. Ogrzewanie podłogowe) i ciepłą wodę.
Ten proces chemiczny zachodzący w ogniwie paliwowym nazywany jest „spalaniem na zimno”. Zimno, ponieważ nie ma konwencjonalnego spalania, w którym surowiec jest spalany w celu wytworzenia ciepła.
U góry po prawej stronie znajduje się gazowy kocioł kondensacyjny, u dołu po prawej moduł ogniwa paliwowego, a po lewej zbiornik ciepłej wody. Powoduje to wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej w najmniejszych przestrzeniach w systemie ogrzewania ogniwami paliwowymi.
Instalacja: Wymagania dotyczące instalacji
Wymagania dotyczące instalacji systemu grzewczego z ogniwami paliwowymi są podobne do tych dla kotła kondensacyjnego:
- Ponieważ gaz ziemny jest podstawą do wytworzenia wymaganego wodoru, podłączenie gazu jest absolutnie konieczne. Można to zrobić przez bezpośrednie połączenie od dostawcy gazu lub przez zbiornik na zewnątrz.
- Układ odprowadzania powietrza (LAS) jako źródło świeżego powietrza do ogrzewania i jako wylot spalin. Alternatywnie można wykorzystać istniejący komin, pod warunkiem, że odpowiedzialny okręgowy kominiarz wyda go w stanie nienaruszonym.
- Ponieważ ogrzewanie ogniwami paliwowymi jest stosunkowo dużym urządzeniem, zapotrzebowanie na miejsce jest większe niż na przykład w przypadku kotła kondensacyjnego na czysty gaz. Zaletą ogrzewania ogniwami paliwowymi jest jednak to, że jest ono z natury zwarte. Eliminuje to potrzebę skomplikowanego orurowania na zewnątrz obudowy.
System jest kompaktowy, co zapewnia czysty montaż i porządek w pomieszczeniu technicznym.
Ogrzewanie ogniwami paliwowymi: wydajność i obszary zastosowań
Obszar zastosowania ogniwa paliwowego jest niezwykle wszechstronny. W budownictwie jednorodzinnym nadal pozostaje na przegranej pozycji, częściej natomiast jako blok kogeneracyjny w dużych zakładach przemysłowych czy apartamentowcach. Swoją wszechstronność pokazuje przede wszystkim poza czystym ogrzewaniem. Jest szczególnie popularny w przypadku ruchomych obiektów, gdy nie można zastosować silnika spalinowego. Technologię ogniw paliwowych można spotkać np. W wózkach widłowych, autobusach i samochodach (te ostatnie o zasięgu do 800 km) oraz w łodziach podwodnych i pociągach. Jednak przy takim zastosowaniu nacisk kładzie się przede wszystkim na wytwarzanie energii elektrycznej - wytworzone ciepło jest wówczas odpadem lub produktem ubocznym.
Dzięki zasadzie połączenia ciepła i mocy ogniwa paliwowe są szczególnie wydajne. Wytwarza ciepło i energię elektryczną podczas jednej reakcji chemicznej. Dużą zaletą jest to, że dom może być obsługiwany prawie niezależnie - co jest ciekawym czynnikiem dla domu niskoenergetycznego lub plusenergetycznego. Jeśli ciepło wytwarzane w okresach szczytowego obciążenia jest niewystarczające do ogrzania na przykład Your-Best-Home.net lub ciepłej wody, w dzisiejszych kompletnych systemach włączany jest gazowy kocioł kondensacyjny.
Ponieważ wykorzystuje ten sam surowiec co ogniwo paliwowe, a mianowicie gaz ziemny, systemy doskonale się uzupełniają. Ze względu na to, że wykorzystanie ogniwa paliwowego można kontrolować tylko w ograniczonym zakresie, instalacja ma dużo sensu, aby zapewnić stałe podstawowe zasilanie.
Kolejną dużą zaletą jest to, że wytwarzanie energii elektrycznej, w porównaniu z systemem fotowoltaicznym, nie jest zależne od słońca, ale odbywa się o każdej porze dnia, a zwłaszcza w nocy, a także o każdej porze roku. Podczas gdy systemy fotowoltaiczne osiągają szczyt produkcji głównie latem, ale ogrzewanie ma najwięcej energii elektrycznej zimą, ogniwa paliwowe zapewniają ciągłą ilość energii elektrycznej przez cały rok. Szczególnie w przypadku awarii zasilania system ogrzewania z ogniwami paliwowymi może nadal dostarczać energię elektryczną Your-Best-Home.net. Ponadto wytworzona energia elektryczna może zostać przekazana do zewnętrznego systemu magazynowania baterii, aby zasilić dom obciążeniami szczytowymi mocy, zanim zostanie wprowadzony do sieci energetycznej.
Podczas gdy inne systemy grzewcze, takie jak gazowe kotły kondensacyjne lub pompy ciepła, są połączone z systemem solarnym, tego typu połączenie nie ma sensu w przypadku ogniwa paliwowego. Reakcja chemiczna ogniwa paliwowego jest przystosowana do pracy ciągłej z wydajnością ponad 90 proc. Częsta, krótkotrwała eksploatacja (nawet bez kolektorów słonecznych lub fotowoltaiki) powoduje szybsze zużywanie się komina, a tym samym skrócenie jego żywotności. Dlatego wykorzystanie z innymi producentami energii musi być dokładnie zaplanowane i zaprojektowane indywidualnie dla każdego projektu. Aby zapewnić długą żywotność ogniwa paliwowego, niezbędny jest menedżer energii do sterowania różnymi systemami.
Ogrzewanie ogniwami paliwowymi: koszty w skrócie
Koszty nabycia i instalacja
Ogrzewacz do ogniw paliwowych jest stosunkowo drogim grzejnikiem o wysokich kosztach zakupu. W zależności od producenta i modelu, koszty nowego systemu zaczynają się od około 25 000 euro iw zależności od wielkości systemu są prawie otwarte. Obecnie szacuje się, że okres przechowywania stosu w sektorze domów jednorodzinnych wynosi co najmniej dziesięć lat. Gdy stos nie może być już używany, istnieją dwie możliwości:
- Komin jest zastępowany nowym, a system może normalnie ponownie wytwarzać energię elektryczną i ciepło.
- Nie ma potrzeby odnawiania komina, a ogrzewanie za pomocą ogniwa paliwowego odbywa się wyłącznie za pomocą zintegrowanego gazowego kotła kondensacyjnego.
Oczywiście druga opcja działa tylko wtedy, gdy jest to kompletny system. Nagrzewnica ogniwa paliwowego nie jest natychmiastowo uszkodzona, ale może nadal wytwarzać ciepło nawet w przypadku awarii stosu. Koszt nowego stosu to około 5000 euro, w zależności od typu i producenta. Koszty eksploatacji systemu ogrzewania z ogniwami paliwowymi są ograniczone do zużycia gazu i kosztów konserwacji.
Mały moduł z dużą ilością treści.
Porównaj wydajność i koszty ogrzewania ogniwami paliwowymi z innymi systemami: Przegląd rodzajów ogrzewania 2020: Wydajność, koszty i finansowanie.
Regulacje prawne i dotacje
Rodzaj systemu powietrzno-wywiewnego można regulować indywidualnie dla każdego kraju związkowego w taki sposób, że system ochrony przeciwpożarowej F30 nie jest wystarczający; Szczegółowych informacji udziela właściwy okręgowy kominiarz. Zasadniczo ogrzewanie ogniwami paliwowymi można zamontować samodzielnie, ale zaleca się zlecenie tego specjalistycznej firmie. Wreszcie, podłączenie do przyłącza gazowego musi być wykonane przez wyspecjalizowaną firmę.
Na pierwszy rzut oka koszty nabycia wydają się bardzo wysokie, ale możliwe są wysokie kwoty finansowania na ogrzewanie ogniw paliwowych. Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) udzielił własnego kredytu promocyjnego na ogniwa paliwowe (program 433). Kwota do otrzymania zależy od dwóch komponentów, klasy wydajności systemu i całkowitych kosztów kwalifikowalnych: Klasa wydajności: Każdy system otrzymuje kwotę podstawową 5 700 euro i kolejne 450 euro za każde 100 watów mocy lub jego część.
Całkowite koszty kwalifikowalne : Każdy system otrzymuje maksymalnie 40 procent całkowitych kosztów kwalifikowalnych. Obejmują one koszty instalacji, koszty utrzymania przez pierwsze dziesięć lat z pełną umową serwisową oraz koszty towarzyszącego eksperta ds. Energii.
Przykład promocji:System o mocy 1 kilowata i łącznych kosztach kwalifikowalnych 30 000 euro otrzymuje następujące finansowanie: 5 700 euro kwota bazowa + (450 euro x 10) = 10 200 euro.
Program ten można uzupełnić o dalsze dotacje KfW, na przykład pożyczki na 151 energooszczędnych renowacji lub 153 energooszczędne budynki. Poza programami KfW ogniwo paliwowe może być wykorzystywane przy dofinansowaniu BAFA (Federalny Urząd Ekonomii i Kontroli Eksportu) w postaci dopłaty do energii elektrycznej z kogeneracji zgodnie z ustawą KWKG (ustawa o utrzymaniu, modernizacji i rozbudowie elektrociepłowni) ) być połączone.