Brennstoffzellen-Heizgerät

Die Viessmann Brennstoffzellen-Heizgeräte Vitovalor PT2,  und die Vitovalor PA2, ein Beistellgerät zur Ergänzung einer bestehenden Heizung nutzen das Funktionsprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Das heißt, sie erzeugen sowohl Strom als auch Wärme. Für diese Strom- und Wärmeproduktion benötigt die Brennstoffzelle neben Sauerstoff noch Wasserstoff, der zuvor aus Erdgas gewonnen und in der Brennstoffzelle selbst umgewandelt beziehungsweise reformiert wird. Die speziell für Ein- und Zweifamilienhäuser entwickelte und optimierte Technik arbeitet mit einem sehr hohen Gesamtwirkungsgrad und ist ausgelegt für eine stromoptimierte Betriebsweise.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle? – Die kalte Verbrennung

Die Brennstoffzelle funktioniert mit der kalten Verbrennung. Das heißt, der Strom- und Wärmeerzeugung bei der Vitovalor liegt eine elektrochemische Reaktion der beiden Elemente Sauerstoff und Wasserstoff zugrunde. Eine Verbrennung wie bei konventionellen Heizgeräten findet nicht statt, weshalb der Prozess auch als kalte Verbrennung bezeichnet wird.

Wasserstoff kommt in der Natur zwar massenhaft vor, jedoch nicht in der Form, wie er für die kalte Verbrennung in der Vitovalor benötigt wird. Aus diesem Grund muss er zuvor aus Erdgas gewonnen werden. Je nach Bedarf kann die Vitovalor PT2 mit Erdgas H, E, LL-Gas oder Bio-Erdgas betrieben werden. Das Beistellgerät Vitovalor PA2 kann mit Erdgas E und LL betrieben werden.

Das zugeführte Brenngas durchfließt einen in der Einheit eingebauten Reformer, der es mithilfe eines Katalysators in einer zweistufigen Reaktion in Wasserstoff umwandelt. Bei der Umwandlung kommt es zunächst zu einem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid. Erst in der zweiten nachgeschalteten Gasreinigung wird aus dem Kohlenstoffmonoxid Kohlenstoffdioxid.

Wie aus Wasserstoff Strom und Wärme wird

Der so gewonnene Wasserstoff wird zunächst dem Brennstoffzellenmodul zugeführt. Im Anschluss wird er dort von einem Katalysator auf der Anodenseite in positive Ionen und negative Elektronen geteilt. Letztere wandern von der Anode über einen elektrischen Leiter zur Kathode und produzieren dabei Gleichstrom. Der eingebaute Inverter wandelt ihn in Wechselstrom um, bevor er ihn in das Stromnetz einspeist. Zeitgleich gelangen die positiv geladenen Ionen zur Kathode und reagieren dort mit Sauerstoff. Die bei dieser Reaktion freigesetzte Wärme wird von den mit Wasser gefüllten Kühlkanälen des Brennstoffzellen-Stacks aufgenommen und an einen Wärmetauscher weitergeleitet. Die so gewonnene Wärmeenergie kann nun zur Raumbeheizung oder Trinkwassererwärmung genutzt werden. Die Aufspaltung in positiv geladene Ionen und negativ geladene Elektronen verhindert zudem eine Knallgasreaktion.

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