Le chauffage par pile à combustible produit non seulement de la chaleur et de l'eau chaude des douches, mais aussi de l'électricité en tant que «déchet». Pour utiliser durablement une pile à combustible, il est logique de la maintenir en fonctionnement en permanence: c'est ainsi que vous générez beaucoup de chaleur et d'électricité. Vous trouverez ici un aperçu de tout ce qui concerne le financement, l'installation et les coûts énergétiques du chauffage par pile à combustible.
Chauffage par pile à combustible: les éléments les plus importants en un coup d'œil
- Production d'énergie sous forme de chaleur et d'électricité dans un seul appareil à la fois.
- Le système fonctionne de manière particulièrement économe en énergie.
- Les coûts d'acquisition élevés sont compensés par de faibles coûts énergétiques.
- Le chauffage par pile à combustible vous rend indépendant du fournisseur d'électricité.
- Des subventions sont possibles pour le type de chauffage.
Comment fonctionne un chauffage à pile à combustible?
En bref: dans un système de chauffage à pile à combustible, le gaz est décomposé chimiquement, produisant de la chaleur et de l'électricité. Le principe est également connu sous le terme de «chaleur et électricité combinées». Cette question peut trouver une réponse un peu plus détaillée si vous démontez le radiateur en ses composants. La partie la plus importante est la «pile», qui combine plusieurs piles à combustible en un seul bloc. La structure d'une cellule se compose de deux électrodes (anode et cathode) et d'une membrane intermédiaire semi-perméable ou d'un conducteur ionique. Pour compléter l'appareil, un onduleur et un reformeur, ainsi que de l'oxygène et du gaz naturel comme sources d'énergie, sont ajoutés. Selon le type de chauffage à pile à combustible, il existe également une chaudière gaz à condensation intégrée, avec laquelle les pics de charge peuvent être couverts, ainsi qu'un ballon d'eau chaude.Dans cette combinaison, il s'agit d'un système complet d'eau chaude, de chauffage et d'électricité. Dans le même temps, il existe également des dispositifs qui ne contiennent que le dispositif à pile à combustible; ceux-ci peuvent ensuite être ajoutés à une chaudière à gaz à condensation existante.
Dans le chauffage des piles à combustible, les molécules d'hydrogène génèrent de la chaleur et de l'électricité sur leur chemin à travers la pile à combustible.
La «pile à combustible» est généralement une pile à combustible hydrogène-oxygène. Le gaz naturel est introduit dans le reformeur du système de chauffage, où il est converti en hydrogène et en monoxyde de carbone. Dans une seconde étape, le monoxyde de carbone est ensuite transformé en dioxyde de carbone. L'hydrogène nouvellement créé peut ensuite être acheminé vers le module de pile à combustible dans le réchauffeur. À l'aide d'un catalyseur, il est divisé en ions positifs et électrons négatifs du côté anode de la pile à combustible. Les électrons négatifs produisent un courant continu sur leur chemin de l'anode à la cathode (via le conducteur électrique). L'onduleur susmentionné convertit le courant continu généré en courant alternatif et rend l'électricité disponible pour l'utilisation. L'ordre de priorité est généralement:Tout d'abord, la demande d'électricité domestique est couverte, puis tout stockage de batterie disponible - pour un véhicule électrique par exemple - est facturé. Le surplus restant est injecté dans le réseau électrique et payé par le service public. Les ions positifs diffusent à leur tour à travers la membrane jusqu'à la cathode, où ils libèrent de la chaleur et de l'eau lorsqu'ils réagissent avec l'oxygène. La chaleur générée est absorbée dans le système et transmise à l'échangeur de chaleur. Cela chauffe ensuite les radiateurs, le chauffage de surface (par exemple le chauffage au sol) et l'eau chaude.Les ions positifs diffusent à leur tour à travers la membrane jusqu'à la cathode, où ils libèrent de la chaleur et de l'eau lorsqu'ils réagissent avec l'oxygène. La chaleur générée est absorbée dans le système et transmise à l'échangeur de chaleur. Cela chauffe ensuite les radiateurs, le chauffage de surface (par exemple le chauffage au sol) et l'eau chaude.Les ions positifs diffusent à leur tour à travers la membrane jusqu'à la cathode, où ils libèrent de la chaleur et de l'eau lorsqu'ils réagissent avec l'oxygène. La chaleur générée est absorbée dans le système et transmise à l'échangeur de chaleur. Cela chauffe ensuite les radiateurs, le chauffage de surface (par exemple le chauffage au sol) et l'eau chaude.
Ce processus chimique à l'intérieur de la pile à combustible est appelé «combustion à froid». Froid car il n'y a pas d'incinération conventionnelle dans laquelle une matière première est brûlée pour générer de la chaleur.
En haut à droite se trouve une chaudière à gaz à condensation, en bas à droite le module de pile à combustible et à gauche le réservoir d'eau chaude. Cela crée de la chaleur et de l'électricité dans le plus petit des espaces du système de chauffage à pile à combustible.
Installation: conditions requises pour l'installation
Les exigences pour l'installation d'un système de chauffage à pile à combustible sont similaires à celles d'une chaudière à condensation:
- Étant donné que le gaz naturel est la base de la production de l'hydrogène requis, un raccordement au gaz est absolument nécessaire. Cela peut être fait soit par une connexion directe du fournisseur de gaz, soit par un réservoir à l'extérieur.
- L'invention concerne un système d'échappement d'air (LAS) comme alimentation en air frais pour le chauffage et comme sortie pour les gaz d'échappement. Alternativement, une cheminée existante peut être utilisée, à condition que le ramoneur du district responsable la libère comme intacte.
- Etant donné que le chauffage de la pile à combustible est un dispositif relativement grand, l'encombrement est plus grand que, par exemple, une chaudière à condensation à gaz pur. L'avantage du chauffage de la pile à combustible, cependant, est qu'il est intrinsèquement compact. Cela élimine le besoin d'une tuyauterie complexe à l'extérieur du boîtier.
Le système est compact pour une installation et une commande propres dans le local technique.
Chauffage par pile à combustible: efficacité et domaines d'application
Le domaine d'application de la pile à combustible est extrêmement polyvalent. Dans le secteur des maisons unifamiliales, il est encore aujourd'hui l'opprimé, alors qu'il est plus souvent utilisé comme unité combinée de chaleur et d'électricité dans les grandes installations industrielles ou les immeubles à appartements. Il montre sa polyvalence avant tout en dehors du chauffage pur. Il est particulièrement apprécié des objets en mouvement lorsqu'un moteur à combustion interne ne peut pas être utilisé. La technologie des piles à combustible peut être trouvée, par exemple, dans les chariots élévateurs, les bus et les voitures (ces dernières avec une autonomie allant jusqu'à 800 kilomètres) et dans les sous-marins et les trains. Cependant, avec cette utilisation, l'accent est principalement mis sur la production d'électricité - la chaleur qui en résulte est alors le déchet ou le sous-produit.
Grâce au principe de la production combinée de chaleur et d'électricité, les piles à combustible sont particulièrement efficaces. Il génère de la chaleur et de l'électricité avec une seule réaction chimique. Le gros avantage est qu'une maison peut être exploitée presque indépendamment - un facteur intéressant pour une maison basse consommation ou une maison plus énergétique. Si la chaleur générée aux heures de pointe est insuffisante pour chauffer Your-Best-Home.net ou de l'eau chaude, par exemple, une chaudière à gaz à condensation est allumée avec les systèmes complets d'aujourd'hui.
Puisqu'il utilise la même matière première que la pile à combustible, à savoir le gaz naturel, les systèmes se complètent parfaitement. Du fait que l'utilisation de la pile à combustible ne peut être contrôlée que dans une mesure limitée, l'installation a beaucoup de sens afin d'établir une alimentation de base constante.
Un autre gros avantage est que la production d'électricité, par rapport au système photovoltaïque, ne dépend pas du soleil, mais a lieu à tout moment de la journée et, surtout, la nuit, et à tout moment de l'année. Alors que les systèmes photovoltaïques culminent principalement en été, mais que le chauffage a le plus d'électricité en hiver, les piles à combustible fournissent une quantité d'électricité continue toute l'année. Notamment en cas de panne de courant, un système de chauffage à pile à combustible peut continuer à alimenter Your-Best-Home.net en électricité. De plus, l'électricité produite peut être acheminée vers un système de stockage de batteries externe pour alimenter la maison en pics de puissance avant d'être injectée dans le réseau électrique.
Alors que d'autres systèmes de chauffage tels que les chaudières à gaz à condensation ou les pompes à chaleur sont combinés à un système solaire thermique, ce type de combinaison n'a pas de sens avec une pile à combustible. La réaction chimique de la pile à combustible est conçue pour un fonctionnement continu avec un rendement supérieur à 90%. Un fonctionnement fréquent à court terme (même sans solaire thermique ou photovoltaïque) a pour conséquence que la cheminée s'use plus rapidement et donc sa durée de vie est raccourcie. L'utilisation avec d'autres producteurs d'énergie doit donc être planifiée avec précision et conçue individuellement pour chaque projet. Un gestionnaire d'énergie pour piloter les différents systèmes est indispensable pour assurer une longue durée de vie de la pile à combustible.
Chauffage par pile à combustible: les coûts en un coup d'œil
Frais d'acquisition et installation
Le réchauffeur de pile à combustible est un appareil de chauffage comparativement cher avec des coûts d'acquisition élevés. Selon le fabricant et le modèle, les coûts d'un nouveau système commencent à environ 25 000 euros et, selon la taille du système, sont presque ouverts. La durée de conservation d'une pile dans le secteur des maisons individuelles est actuellement estimée à au moins dix ans. Dès qu'une pile ne peut plus être utilisée, il existe deux options:
- La cheminée est remplacée par une nouvelle et le système peut à nouveau produire de l'électricité et de la chaleur comme d'habitude.
- La cheminée n'a pas besoin d'être renouvelée et le chauffage de la pile à combustible n'est utilisé qu'au moyen de la chaudière gaz à condensation intégrée.
Bien sûr, la deuxième option ne fonctionne que s'il s'agit d'un système complet. Un réchauffeur de pile à combustible n'est pas immédiatement défectueux, mais peut continuer à produire de la chaleur même si la cheminée tombe en panne. Le coût d'une nouvelle pile est d'environ 5000 euros, selon le type et le fabricant. Les frais de fonctionnement d'un système de chauffage à pile à combustible sont limités à la consommation de gaz et aux frais d'entretien.
Petit module avec beaucoup de contenu.
Comparez l'efficacité et les coûts du chauffage à pile à combustible avec d'autres systèmes: Aperçu des types de chauffage 2020: efficacité, coûts et financement.
Réglementations légales et subventions
Le type de système d'air / d'échappement peut être réglé individuellement pour chaque état de sorte qu'un système de classe de protection incendie F30 ne soit pas suffisant, mais un système F90 doit être utilisé. Le ramoneur de district responsable fournit des informations détaillées. L'installation du chauffage de la pile à combustible peut en principe être réalisée par vous-même, mais il est conseillé de la faire réaliser par une entreprise spécialisée. Enfin, le raccordement au raccordement au gaz doit être réalisé par une entreprise spécialisée.
Les coûts d'acquisition semblent très élevés à première vue, mais des montants de financement élevés sont possibles pour le chauffage des piles à combustible. La Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) a accordé son propre prêt promotionnel pour les piles à combustible (programme 433). Le montant à recevoir dépend de deux éléments, la classe de performance du système et le total des coûts éligibles: Classe de performance: chaque système reçoit 5700 euros comme montant de base et 450 euros supplémentaires pour 100 watts de puissance ou partie de celui-ci.
Total des coûts éligibles : chaque système reçoit au maximum 40% du total des coûts éligibles. Ceux-ci incluent les coûts d'installation, les coûts de maintenance pour les dix premières années avec un contrat de maintenance complet et les coûts pour un expert en énergie accompagnant.
Exemple de promotion:Un système de 1 kilowatt de puissance et 30 000 euros de coûts éligibles totaux bénéficie des financements suivants: 5 700 euros de base + (450 euros x 10) = 10 200 euros.
Ce programme peut être complété par d'autres subventions de la KfW, par exemple par des prêts 151 rénovation écoénergétique ou 153 bâtiments écoénergétiques. En dehors des programmes KfW, les piles à combustible peuvent être utilisées avec un financement BAFA (Office fédéral de l'économie et du contrôle des exportations) sous la forme d'une surtaxe pour la cogénération électrique conformément à la loi KWKG (loi pour la maintenance, la modernisation et l'expansion de la production combinée de chaleur et d'électricité). ) être combiné.
