Il riscaldamento a celle a combustibile non produce solo calore e acqua calda per la doccia, ma anche elettricità come "prodotto di scarto". Per utilizzare una cella a combustibile in modo sostenibile, ha senso mantenerla costantemente in funzione: è così che si genera molto calore ed elettricità. Puoi trovare una panoramica di tutto ciò che riguarda il finanziamento, l'installazione e i costi energetici per il riscaldamento delle celle a combustibile qui.
Riscaldamento a celle a combustibile: le cose più importanti in sintesi
- Generazione di energia sotto forma di calore ed elettricità in un unico dispositivo allo stesso tempo.
- Il sistema funziona in modo particolarmente efficiente dal punto di vista energetico.
- Gli alti costi di acquisizione sono compensati da bassi costi energetici.
- Il riscaldamento a celle a combustibile ti rende indipendente dal fornitore di energia elettrica.
- Sono possibili sussidi per il tipo di riscaldamento.
Come funziona un riscaldatore a celle a combustibile?
In breve: in un sistema di riscaldamento a celle a combustibile, il gas viene decomposto chimicamente, producendo calore ed elettricità. Il principio è noto anche con il termine "calore ed elettricità combinati". Questa domanda può essere risolta in modo un po 'più dettagliato se si smonta il riscaldatore nei suoi componenti. La parte più importante è lo "stack", che combina più celle a combustibile in un unico blocco. La struttura di una cella è composta da due elettrodi (anodo e catodo) e una membrana semipermeabile intermedia o un conduttore ionico. A completare il dispositivo, c'è un inverter e un reformer, oltre a ossigeno e gas naturale come fonti di energia. A seconda del tipo di riscaldamento a celle a combustibile, è presente anche una caldaia a condensazione a gas integrata, con la quale è possibile coprire i picchi di carico, nonché un bollitore per l'acqua calda.In questa combinazione, è quindi un sistema completo di acqua calda, riscaldamento ed elettricità. Allo stesso tempo, esistono anche dispositivi che contengono solo il dispositivo a celle a combustibile; questi possono poi essere aggiunti ad una caldaia a condensazione a gas esistente.
Nel riscaldamento delle celle a combustibile, le molecole di idrogeno generano calore ed elettricità nel loro percorso attraverso la cella a combustibile.
La "cella a combustibile" è solitamente una cella a combustibile idrogeno-ossigeno. Il gas naturale viene immesso nel reformer dell'impianto di riscaldamento, dove viene convertito in idrogeno e monossido di carbonio. In una seconda fase, il monossido di carbonio viene ulteriormente trasformato in anidride carbonica. L'idrogeno appena creato può quindi essere alimentato al modulo della cella a combustibile all'interno del riscaldatore. Con l'aiuto di un catalizzatore, viene suddiviso in ioni positivi ed elettroni negativi sul lato anodico della cella a combustibile. Gli elettroni negativi producono corrente continua nel loro percorso dall'anodo al catodo (tramite il conduttore elettrico). Il suddetto inverter converte la corrente continua generata in corrente alternata e rende disponibile per l'utilizzo l'elettricità. L'ordine di precedenza è solitamente:Prima di tutto, viene coperta la domanda di elettricità domestica, quindi viene addebitata l'eventuale batteria di accumulo disponibile, ad esempio per un veicolo elettrico. Il restante surplus viene immesso nella rete elettrica e pagato dall'ente. Gli ioni positivi a loro volta si diffondono attraverso la membrana al catodo, dove rilasciano calore e acqua quando reagiscono con l'ossigeno. Il calore generato viene assorbito all'interno del sistema e trasmesso allo scambiatore di calore. Questo quindi riscalda i radiatori, il riscaldamento superficiale (ad esempio il riscaldamento a pavimento) e l'acqua calda.Gli ioni positivi a loro volta si diffondono attraverso la membrana al catodo, dove rilasciano calore e acqua quando reagiscono con l'ossigeno. Il calore generato viene assorbito all'interno del sistema e trasmesso allo scambiatore di calore. Questo quindi riscalda i radiatori, il riscaldamento superficiale (ad esempio il riscaldamento a pavimento) e l'acqua calda.Gli ioni positivi a loro volta si diffondono attraverso la membrana al catodo, dove rilasciano calore e acqua quando reagiscono con l'ossigeno. Il calore generato viene assorbito all'interno del sistema e trasmesso allo scambiatore di calore. Questo riscalda quindi i radiatori, il riscaldamento superficiale (ad esempio il riscaldamento a pavimento) e l'acqua calda.
Questo processo chimico all'interno della cella a combustibile è chiamato "combustione fredda". Freddo perché non esiste un incenerimento convenzionale in cui una materia prima viene bruciata per generare calore.
In alto a destra c'è una caldaia a gas a condensazione, in basso a destra c'è il modulo della cella a combustibile e a sinistra c'è il serbatoio dell'acqua calda. Questo crea calore ed elettricità negli spazi più piccoli del sistema di riscaldamento a celle a combustibile.
Installazione: requisiti per l'installazione
I requisiti per l'installazione di un sistema di riscaldamento a celle a combustibile sono simili a quelli per una caldaia a condensazione:
- Poiché il gas naturale è la base per la generazione dell'idrogeno richiesto, è assolutamente necessario un collegamento del gas. Ciò può essere effettuato tramite collegamento diretto dal fornitore del gas o tramite un serbatoio esterno.
- Un sistema di scarico dell'aria (LAS) come alimentazione di aria fresca per il riscaldamento e come uscita per i gas di scarico. In alternativa, può essere utilizzato un camino esistente, a condizione che lo spazzacamino distrettuale responsabile lo rilasci intatto.
- Poiché il riscaldamento a celle a combustibile è un dispositivo relativamente grande, lo spazio richiesto è superiore, ad esempio, a una caldaia a condensazione a gas puro. Il vantaggio del riscaldamento a celle a combustibile, tuttavia, è che è intrinsecamente compatto. Ciò elimina la necessità di complesse tubazioni all'esterno dell'alloggiamento.
Il sistema è compatto per installazione pulita e ordine nel locale tecnico.
Riscaldamento a celle a combustibile: efficienza e ambiti di applicazione
Il campo di applicazione della cella a combustibile è estremamente versatile. Nel settore della casa unifamiliare è attualmente ancora il perdente, mentre è più spesso utilizzato come centrale termica ed elettrica in grandi impianti industriali o condomini. Mostra la sua versatilità soprattutto al di fuori del puro riscaldamento. È particolarmente apprezzato dagli oggetti in movimento quando non è possibile utilizzare un motore a combustione interna. La tecnologia delle celle a combustibile si può trovare, ad esempio, nei carrelli elevatori, negli autobus e nelle automobili (queste ultime con un'autonomia fino a 800 chilometri), nei sottomarini e nei treni. Con questo utilizzo, tuttavia, l'attenzione si concentra principalmente sulla generazione di elettricità: il calore generato è quindi lo scarto o il sottoprodotto.
Grazie al principio della combinazione di calore ed energia, le celle a combustibile sono particolarmente efficienti. Genera calore ed elettricità con una sola reazione chimica. Il grande vantaggio è che una casa può essere gestita in modo quasi indipendente: un fattore interessante per una casa a basso consumo energetico o una casa a più energia. Se il calore generato nei periodi di carico di punta non è sufficiente per riscaldare Your-Best-Home.net o l'acqua calda, ad esempio, una caldaia a condensazione a gas viene accesa con i sistemi completi odierni.
Poiché utilizza la stessa materia prima della cella a combustibile, ovvero il gas naturale, i sistemi si completano perfettamente a vicenda. Dato che l'utilizzo della cella a combustibile può essere controllato solo in misura limitata, l'installazione ha molto senso per stabilire una fornitura di base costante.
Un altro grande vantaggio è che la generazione di energia, rispetto all'impianto fotovoltaico, non dipende dal sole, ma avviene in qualsiasi momento della giornata e soprattutto di notte, così come in qualsiasi periodo dell'anno. Mentre i sistemi fotovoltaici hanno il loro picco di produzione principalmente in estate, ma il riscaldamento ha la maggior parte dell'elettricità in inverno, le celle a combustibile forniscono una quantità continua di elettricità tutto l'anno. In particolare in caso di mancanza di corrente, un impianto di riscaldamento a celle a combustibile può continuare a fornire elettricità a Your-Best-Home.net. Inoltre, l'elettricità generata può essere inviata a un sistema di accumulo di batterie esterno per fornire alla casa carichi di picco di potenza prima di essere immessa nella rete elettrica.
Mentre altri sistemi di riscaldamento come caldaie a gas a condensazione o pompe di calore sono combinati con un sistema solare termico, questo tipo di combinazione non ha senso con una cella a combustibile. La reazione chimica della cella a combustibile è progettata per il funzionamento continuo con un'efficienza superiore al 90 percento. Il frequente funzionamento a breve termine (anche senza solare termico o fotovoltaico) ha come conseguenza che il camino si consuma più rapidamente e quindi la sua vita utile si accorcia. L'utilizzo con altri produttori di energia deve quindi essere pianificato con precisione e progettato individualmente per ogni progetto. Un energy manager per il controllo dei vari sistemi è fondamentale per garantire una lunga durata della cella a combustibile.
Riscaldamento a celle a combustibile: i costi in sintesi
Costi di acquisizione e installazione
Il riscaldatore a cella a combustibile è un riscaldatore relativamente costoso con costi di acquisto elevati. A seconda del produttore e del modello, i costi per un nuovo sistema partono da circa 25.000 euro e, a seconda delle dimensioni del sistema, sono quasi aperti. La durata di conservazione di una pila nel settore della casa unifamiliare è attualmente dichiarata di almeno dieci anni. Non appena uno stack non può più essere utilizzato, ci sono due opzioni:
- Il camino viene sostituito da uno nuovo e il sistema può nuovamente produrre elettricità e calore come al solito.
- Il camino non necessita di essere rinnovato e il riscaldamento a celle a combustibile viene utilizzato solo tramite la caldaia a condensazione a gas integrata.
Ovviamente, la seconda opzione funziona solo se si tratta di un sistema completo. Un riscaldatore a celle a combustibile non è immediatamente difettoso, ma può continuare a produrre calore anche se il camino si guasta. Il costo di una nuova pila è di circa 5.000 euro, a seconda del tipo e del produttore. I costi di gestione per un sistema di riscaldamento a celle a combustibile sono limitati al consumo di gas e ai costi di manutenzione.
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Confronta l'efficienza e i costi del riscaldamento a celle a combustibile con altri sistemi: Panoramica dei tipi di riscaldamento 2020: efficienza, costi e finanziamento.
Regolamenti legali e sussidi
Il tipo di sistema di aria / scarico può essere regolato individualmente per ogni stato federale in modo tale che un sistema di classe di protezione antincendio F30 non sia sufficiente, ma deve essere utilizzato un sistema F90. Lo spazzacamino distrettuale responsabile fornisce informazioni dettagliate. L'installazione del riscaldamento a celle a combustibile può in linea di principio essere eseguita da soli, ma si consiglia di farla eseguire da un'azienda specializzata. Infine, ma non meno importante, l'allacciamento al collegamento gas deve essere eseguito da una ditta specializzata.
A prima vista, i costi di acquisizione sembrano essere molto elevati, ma sono possibili importi di finanziamento elevati per il riscaldamento delle celle a combustibile. La Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ha fornito un proprio prestito promozionale per le celle a combustibile (programma 433). L'importo da ricevere dipende da due componenti, la classe di prestazioni del sistema e il totale dei costi ammissibili: Classe di prestazioni: Ogni sistema riceve 5.700 euro come importo base e ulteriori 450 euro per ogni 100 watt di potenza o parte di essa. Costi ammissibili
totali: ogni sistema riceve un massimo del 40% dei costi ammissibili totali. Questi includono i costi di installazione, i costi di manutenzione per i primi dieci anni con un contratto di manutenzione completo e i costi per un esperto energetico di accompagnamento.
Esempio di promozione:Un sistema con 1 kilowatt di potenza e 30.000 euro di costi ammissibili totali riceve il seguente finanziamento: 5.700 euro importo base + (450 euro x 10) = 10.200 euro.
Questo programma può essere integrato con ulteriori sussidi KfW, ad esempio con prestiti 151 ristrutturazioni efficienti dal punto di vista energetico o 153 edifici efficienti dal punto di vista energetico. Al di fuori dei programmi KfW, le celle a combustibile possono essere utilizzate con finanziamenti BAFA (Federal Office of Economics and Export Control) sotto forma di un supplemento per l'elettricità CHP in conformità con la legge KWKG (legge per la manutenzione, l'ammodernamento e l'espansione della cogenerazione ) essere combinato.