Letzte Aktualisierung: 25.11.2020

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Brennstoffzellen-Heizgerät Vitovalor 300-P von Viessmann

Wie ist das Vitovalor-Heizgerät aufgebaut? Was ist bei der Installation zu beachten? Wie wird Strom- und Wärme produziert? Mit welchen Kosten und Erlösen ist zu rechnen?

Die Vitovalor 300-P von Viessmann basiert auf einer Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung mit einer Brennstoffzelle. Mit diesem Brennstoffzellen-Heizgerät lässt sich gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen. Um Spitzen im Wärmebedarf vor Allem im Winter abzudecken ist in der Vitovalor 300-P ein Gas-Brennwertgerät installiert. Vitovalor 300-P ist für die Grundversorgung eines Ein- oder Zweifamilienhauses sowohl als Neubau oder nach einer energetischen Modernisierung mit geringem Wärmebedarf und im Idealfall mit Fußbodenheizung. Die Vitovalor PT2 ist das Nachfolgemodell der Vitovalor 300-P.

Technik und Funktionsprinzip

Die Brennstoffzelleneinheit der Vitovalor 300-P von Viessmann besitzt eine thermische Leistung von 1 Kilowatt (kW) und eine elektrische Leistung von 750 W. Falls mehr Wärme benötigt wird, schaltet sich das Gas-Brennwertgerät mit einer Leistung von 5 bis 19 KW automatisch dazu. Mit insgesamt maximal 20 kW thermischer Leistung decken dann die Wärme der Brennstoffzelle und die des Brennwertkessels den gesamten Heiz- und Brauchwarmwasser-Wärmebedarf des Hauses zu jeder Zeit im Sommer als auch in Spitzenbedarfszeiten im Winter ab.

Vitovalor eignet sich für Neubauten mit einem geringen Wärmebedarf zwischen 5.000 und 10.000 Kilowattstunden pro Jahr (kWh/a) - dies entspricht in etwa einer benötigten Heizwärmeleistung von 2,5 bis 5 kW - und für energetisch sanierte Altbauten mit niedrigen Vorlauftemperaturen. Die Kombination aus Brennstoffzelle und Gas-Brennwertkessel bildet eine optische Einheit und benötigt zur Aufstellung lediglich 0,65 m2 Grundfläche. Das Brennstoffzellenmodul und das Gas-Brennwertmodul werden über eine gemeinsame Gasleitung versorgt und haben ein gemeinsames Abgassystem.

Aufbau und System-Komponenten

Das Brennstoffzellen-Heizgerät Vitovalor 300-P wurde von Viessmann in Kooperation mit Panasonic entwickelt, deren Brennstoffzellenheizgerät in Japan bereits mehr als 30.000 mal verkauft wurde. Das Brennstoffzellenmodul basiert auf einer gasdichten, protonenleitenden Kunststoff-Polymer Elektrolyt Membranvom Typ NT-PEM (Niedertemperatur-Protonenaustauschmembran) mit Stack und integriertem Reformer zur Gewinnung von wasserstoffreichem Gas aus dem Erdgas.

Die Wärmeeinheit besteht aus einem Gas-Brennwertmodul mit Gas-Brennwertgerät zur Spitzenlastabdeckung sowie einem Trinkwasser-Ladespeicher mit 46 Liter und Heizwasser-Pufferspeicher mit 170 Litern Speichervolumen, der Viessmann Vitotronic Regelung sowie Komponenten der Hydraulik und Sensorik. Ein KWK-Zähler zur Erfassung der erzeugten Strommenge sowie ein Gas- und Wärmemengenzähler sind bereits im Gerät integriert. Diese sind grundsätzlich notwendig, um die Voraussetzungen für eine Förderung und Energiesteuer-Rückerstattung zu erfüllen.

Aufstellung, Installation und Wartung

Das Brennstoffzellen- und Spitzenlastmodul der Vitovalor werden in getrennten Einheiten geliefert und lassen sich separat einbringen. Dadurch ist ein problemloser Transport und eine einfache Einbringung auch bei beengten baulichen Gegebenheiten möglich. Vitovalor 300-P kann frei im Raum aufgestellt werden. Der Betrieb von Vitovalor 300-P erfolgt mit der Gasqualität Erdgas E. Die Rücklauftemperatur des Heizkreis sollte unter 40 °C betragen. Der Aufstellraum muss eine Mindesttemperatur von 3 °C betragen.

Der elektrische Anschluss von Vitovalor 300-P erfolgt wie bei einem herkömmlichen Gas-Wandgerät über eine 3-adrige Netzanschlussleitung. Der integrierte Nettostromzähler macht eine bauseitige Nachrüstung überflüssig. Die Netzüberwachungseinrichtung des Vitovalor 300-P verhindert zudem einen Inselbetrieb. Dadurch wird eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.

Bei der Installation der Brennstoffzellen-Heizung empfiehlt Viessmann lediglich zu beachten, dass, obwohl der im Heizwasser-Pufferspeicher integrierte Wärmetauscher für eine Systemtrennung zwischen Brennstoffzelle und Heizungsanlage sorgt, bei der Inbetriebnahme trotzdem eine Enthärtung des Füllwassers für den Pufferspeicherkreislauf gemäß VDI 2035 erforderlich wird.

Die Wartung der Brennwert-Heizung sollte laut Viessmann jährlich erfolgen, die der Brennstoffzelle alle zwei Jahre. Dabei sind lediglich der Luft- und Wasserfilter auszutauschen. Zudem erfolgt alle fünf Jahre eine Überprüfung des Gas- und CO-Sensors durch einen Viessmann-Techniker.

Video zum Vitovalor Brennstoffzellen-Heizgerät

Strom- und Wärmeproduktion

Das Brennstoffzellenmodul Vitovalor 300-P kann 1-mal pro Tag eingeschaltet werden und produziert maximal 15 kWh Strom pro Tag. Der Gleichstrom des externen Stromkreises wird durch einen Inverter (siehe hierzu Wechselrichter) in Wechselstrom umgewandelt und in das Stromnetz eingespeist oder selbst im Haushalt verbraucht. Die bei der Reaktion in der Brennstoffzelle entstehende Wärme wird vom Wasser in den Kühlkanälen des Brennstoffzellen-Stacks aufgenommen. Über einen Wärmetauscher kann diese Wärme zur Raumbeheizung oder Trinkwassererwärmung genutzt werden.

Vitovalor Energiemanagement

Der Vitovalor 300-P Energiemanager arbeitet wärmegeführt und ist ausgelegt für stromoptimierte Betriebsweise:

  • Falls der Energiemanager aktiviert ist, wird ein Einschaltzeitpunkt gewählt, der die Eigenverbrauchsrate optimiert. Hierfür werden die aufgezeichneten Stromverbrauchsdaten und die Temperatur im integrierten Heizwasser-Pufferspeicher berücksichtigt. Der Energiemanager ist selbstlernend und braucht daher nicht konfiguriert werden.
  • Falls der Energiemanager ausgeschaltet ist, wird das Vitovalor Brennstoffzellenmodul abhängig von der Temperaturim Pufferspeicher eingeschaltet. Der Wärmebedarf wird so zu jeder Zeit abgedeckt.

Photovoltaik und Solarthermie

Ein Betrieb von Vitovalor 300-P in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage oder Solarthermie wird nicht empfohlen. Durch eine integrierte Photovoltaikanlage würden die statistischen Daten des Energiemanagers verfälscht, da dieser nicht für eine solche Kombination ausgelegt ist. Die Laufzeiten von Vitovalor 300-P können sich verkürzen und ein wirtschaftlicher Betrieb wäre nicht mehr gewährleistet.

Dies ist auch der Fall, wenn Vitovalor 300-P in Verbindung mit Solarthermie oder einem weiteren Wärmeerzeuger betrieben wird. Der integrierte Heizwasser-Pufferspeicher würde zusätzlich erwärmt, was wiederum die Laufzeit von Vitovalor 300-P verkürzt. Kommt es dennoch im Betrieb zu einer Kombination von Vitovalor 300-P und einer Photovoltaikanlage oder Solarthermie, muss bauseits ein übergeordneter Energiemanager eingesetzt werden.

Kosten, Erlöse und Steuern

Das Viessmann Vitovalor 300-P Brennstoffzellen-Heizgerät kostet mit Spitzenlastkessel und 20 kW Leistung komplett rund 28.000 Euro. Diesen Kosten der Brennstoffzellen-Heizung stehe jedoch auch Einnahmen durch den Verkauf des selbstproduzierten Strom bzw. Kosteneinsparungen durch den Eigenverbrauch des Stroms gegenüber.

Dabei sind die Einsparungen für selbst verbrauchten Strom (Eigenstromnutzung) wesentlich höher als die KWK-Einspeisevergütung, die ab 2016 rund 8 Cents pro kWh beträgt. Die Eigenverbrauchsrate im Haus (Verhältnis von selbst genutztem zu selbsterzeugtem Strom) sollte daher so hoch wie möglich sein. Dennoch ist es nicht möglich, den produzierten Strom ausschließlich selbst zu nutzen, sondern es muss immer auch die Vergütung für eine Netzeinspeisung bedacht werden. In der Regel geht man ohne einen Stromspeicher von einem Verhältnis von 30% Eigenverbrauch und 70% Netzeinspeisung aus.

Als Betreiber einer Vitovalor 300-P Brennstoffzellen-Heizung kann zudem für das verbrauchte Erdgas der KWK-Einheit ein Antrag auf Steuerentlastung gestellt werden. Vitovalor wird hierbei nach § 47 Absatz 1 Nr. 3 EnergieStG entlastet. Der Steuerrückerstattungsbetrag für den Brennstoff Erdgas liegt derzeit bei 0,55 Cent/ kWh.

Weitere Informationen über die KWK-Lösungen von Viessmann

  • Vitotwin
  • Vitobloc

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