Die Brennstoffzelle als künftiger Energielieferant
Eine Brennstoffzelle wandelt chemisch gebundene Energie in elektrische Energie um und erzeugt auf diese Weise Strom. Während dieser Stromerzeugung wird gleichzeitig auch Wärme produziert, weswegen sich für die Brennstoffzelle vielfältige Einsatzgebiete ergeben. So kann sie zur Strom- und Wärmeerzeugung im Haushalt, aber auch für das Antreiben von Kraftfahrzeugen sowie in der Raumfahrt eingesetzt werden.
Wie funktioniert die Brennstoffzelle?
Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen und damit auch leicht abweichende Funktionsweisen. Das Grundprinzip aller Brennstoffzellen ist jedoch gleich. In jedem Fall reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in einer chemischen Reaktion zu Wasser. Beide Elemente werden durch eine protonenundurchlässige Membran voneinander getrennt. Durch ein weiteres chemisches Element wird der Wasserstoff gespalten, sodass man ein Elektron und ein Proton erhält. Die Protonen wandern nun auf die andere Seite zum Sauerstoff. Auf diese Weise entsteht ein elektrischer Ladungsunterschied, welchen man als Strom von der Brennstoffzelle ableiten kann, wenn man die beiden Elektroden miteinander verbindet. Dabei werden Energie und Wärme frei.
Anwendung findet diese Prinzip beispielsweise im Straßenverkehr, wo Autos und Busse mit Wasserstoff angetrieben werden. Man könnte Brennstoffzellen aber auch zur Wäremversorgung eines kompletten Hauses nutzen. Ein solches Heizgerät arbeitet ähnlich wie ein Blockheizkraftwerk nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und liefert Strom und Wärme aus einem Gerät.
Wie effektiv ist eine Brennstoffzelle?
Eine Brennstoffzelle ist deutlich effektiver als herkömmliche Varianten, Energie zu gewinnen. Durch eine Brennstoffzelle werden über 60 Prozent der im Wasserstoff verfügbaren Energie umgesetzt. Nutzt man dazu noch die entstehende Wärme, kommt man auf einen Wirkungsgrad von bis zu 85 Prozent. Verglichen mit einem Kohlekraftwerk, das beispielsweise einen Energieumsatz von etwa 40 Prozent hat, ist dies überdurchschnittlich hoch. Pro Brennstoffzelle wird etwa ein Volt erzielt. Die Ausbeute kann gesteigert werden, indem man mehrere Zellen zu Stapeln zusammenfasst, um auf diesem Weg mehrere hundert Volt zu erhalten.
Wo kommt der Wasserstoff her?
Der Wasserstoff, welcher für die Brennstoffzellen genutzt wird, muss zuvor erzeugt werden. Aktuell ist dies noch aufwändig, weswegen die Brennstoffzelle noch nicht sonderlich Fuß auf dem Markt fassen konnte. Angestrebt ist eine Produktion von Wasserstoff mithilfe von Solarenergie. Die Sonnenenergie spaltet Wasser in seine Bestandteile auf und der freigesetzte Wasserstoff wird in Tanks abgeleitet. Auf diese Weise könnte man die Energie der Sonne speichern und immer dann abrufbar machen, wenn es gerade zu einem Energieengpass kommt.
Raus aus der Nische!
Die Europäische Union möchte die Brennstoffzelle nicht weiterhin in einer Marktnische sehen. Aus diesem Grund wurde ein weitläufiges Förderprogramm zur Forschung angelegt. Ziel ist das Entwickeln von Brennstoffzellen, die breit gefächert eingesetzt werden können.
Pelletheizung
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Solarenergie
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Wärmepumpe
Auch die Wärmepumpe ist eine alternative Art zu heizen. Sie gewinnt Wärme aus dem Erdreich, der Umgebungsluft oder dem Grundwasser. Zum Betrieb ist aber auch Strom nötig.
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