Die Brennstoffzellenheizung: Heizen und gleichzeitig Strom erzeugen

Die schwankenden Preise für Öl und Gas machen vielen Hausbesitzer*innen zu schaffen – entsprechend groß ist das Interesse an neuen Heizlösungen. Neben Wärmepumpen und Pelletheizungen taucht bei der Suche zunehmend auch ein weniger bekanntes System auf: die Brennstoffzellenheizung. Anders als klassische Öl- oder Gasheizungen, die fossile Energie direkt verbrennen, erzeugt sie Wärme durch eine chemische Reaktion. Und liefert gleichzeitig auch noch Strom – und zwar sauber und effizient. Doch lohnt sich der Umstieg?

So funktioniert eine Brennstoffzellenheizung

Die Brennstoffzellenheizung heizt nicht nur, sie erzeugt gleichzeitig auch Strom – und das besonders effizient. Möglich macht das die sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung, die auch bei Blockheizkraftwerken zur Anwendung kommt. Die Technik nutzt den eingesetzten Brennstoff, meist Erdgas, Biogas oder auch Wasserstoff, nicht zur direkten Verbrennung, sondern zur Stromgewinnung über einen chemischen Prozess. Dabei entsteht gleichzeitig Wärme, die zum Heizen und für Warmwasser genutzt werden kann.

Im Inneren der Anlage reagiert Wasserstoff (H₂) mit Sauerstoff (O₂) aus der Luft. Das Prinzip kennen Sie vielleicht auch schon von Brennstoffzellen-bzw. Wasserstofffahrzeugen. Bei den Heizsystemen, die mit Erd- oder Biogas betrieben werden, wird der Wasserstoff zuvor im sogenannten Reformer aus dem Gas gewonnen. Übrig bleibt am Ende aber auch hier lediglich Wasserdampf – das macht die Technik leiser, sauberer und klimafreundlicher als herkömmliche Heizsysteme.

Der erzeugte Strom wird direkt im Haus genutzt oder ins öffentliche Netz eingespeist. Die dabei entstehende Wärme wird in einen Pufferspeicher geleitet und versorgt von dort aus Heizkörper und Warmwasserbereitung. So deckt die Brennstoffzellenheizung zuverlässig den Grundbedarf eines Haushalts – rund um die Uhr.

Je nach Modell kommen unterschiedliche Zelltypen zum Einsatz, die jeweils eigene Stärken haben:

• PEMFC steht für Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Gebräuchlich ist auch die Bezeichnung Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (weil die Membran typischerweise aus einem Polymer-Elektrolyt – meist Nafion – besteht). Diese Variante arbeitet bei Temperaturen um 70 bis 80 Grad Celsius und eignet sich besonders gut für den Betrieb in Einfamilienhäusern. Sie startet schnell, was im Alltag praktisch ist, etwa wenn der Strombedarf morgens plötzlich steigt. Damit die Zelle zuverlässig funktioniert, braucht sie allerdings sehr reinen Wasserstoff – das macht sie empfindlicher gegenüber Verunreinigungen im Gas.
• SOFC ist die Abkürzung für Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell). Sie erreicht deutlich höhere Betriebstemperaturen von 650 bis über 1.000 Grad Celsius. Der Vorteil: Sie kann den Wasserstoff direkt im Gerät aus Erdgas umwandeln und arbeitet besonders effizient – vor allem bei dauerhaftem Betrieb. Ideal also für Haushalte mit konstant hohem Strom- und Wärmebedarf, etwa in größeren Gebäuden oder bei Homeoffice-Nutzung.

Technische Voraussetzungen: Was braucht die Anlage?

Wer über eine Brennstoffzellenheizung nachdenkt, sollte vorab prüfen, ob Haus und Technikraum die nötigen Bedingungen erfüllen. Die wichtigste Voraussetzung ist ein Gasanschluss – in der Regel wird Erdgas verwendet. Sollte dieser noch nicht vorhanden sein, sollten Sie sich vorab informieren, ob zu Ihnen eine Leitung gelegt werden kann. Einige Geräte sind auch „H₂-ready“, also theoretisch auf Wasserstoff umrüstbar. Reine Wasserstoffsysteme für Einfamilienhäuser sind jedoch noch selten.
Alternativ ist auch der Betrieb mit Flüssiggas möglich, etwa wenn kein Gasnetzanschluss vorhanden ist. Dafür ist jedoch eine zusätzliche Tankanlage im Außenbereich notwendig, was die Investitionskosten weiter erhöht und regelmäßige Gaslieferungen erfordert. Wirtschaftlich ist diese Variante aber meist wenig interessant.

Neben der Brennstoffzelle benötigt das Heizsystem noch weitere Komponenten, etwa einen Spitzenlastkessel für den Winterbetrieb sowie einen Pufferspeicher für Warmwasser.

Zum Heizsystem gehört auch mehr als nur die Brennstoffzelle: Ein zusätzlicher Spitzenlastkessel übernimmt, wenn im Winter besonders viel Wärme gebraucht wird. Außerdem sind ein Pufferspeicher für Warmwasser und genügend Fläche für die Anlage erforderlich – das Ganze besetzt in etwa ein bis zwei Quadratmeter im Technikraum. Wichtig ist außerdem genügend Platz, damit die Heizung problemlos aufgestellt und später gewartet werden kann.

Weitere Anforderungen:

• Stromanschluss mit Einspeisemöglichkeit ins Hausnetz
• Abgassystem, meist ähnlich wie bei modernen Gasheizungen (Luft-Abgas-System, LAS)
• Wasseranschluss für die Heizungsanlage

In vielen Fällen lassen sich vorhandene Heizkörper problemlos weiter nutzen – vor allem, wenn sie ausreichend groß dimensioniert sind. Noch besser geeignet sind Flächenheizungen, wie etwa Wand- oder Fußbodenheizungen, da sie mit niedrigeren Vorlauftemperaturen arbeiten. Das erhöht die Effizienz der Brennstoffzellenheizung. Ein solches Niedertemperatur-Heizsystem ist zwar von Vorteil, aber keine zwingende Voraussetzung für den Betrieb.

Damit die Einspeisevergütung und der KWK-Zuschlag fließen können, ist weiterhin ein sogenannter Zweirichtungszähler am Hausanschluss erforderlich – der digitale Zähler misst den bezogenen und den ins Netz eingespeisten Strom. Zusätzlich braucht es einen zweiten Zähler direkt am Gerät, der die Menge des selbst erzeugten Stroms erfasst. Viele Brennstoffzellenheizungen bringen diese Zählertechnik bereits integriert mit, sie muss aber fachgerecht installiert und vom Netzbetreiber akzeptiert sein.

Wann sich eine Brennstoffzellenheizung lohnt

Brennstoffzellenheizungen sind besonders für Haushalte interessant, die viel Strom und Wärme über das ganze Jahr hinweg benötigen – zum Beispiel Familien in einem gut gedämmten Ein- oder Zweifamilienhaus. Denn nur wenn die Anlage möglichst gleichmäßig laufen kann, rechnet sich die Investition wirklich.

Als Faustregel gilt: mindestens 5.000 Kilowattstunden Stromverbrauch pro Jahr und ein Wärmebedarf ab etwa 10.000 Kilowattstunden sollten es sein. Ideal ist also ein Haus mit dauerhaftem Energiebedarf – etwa durch Homeoffice, E-Auto-Ladung oder große Wohnflächen.

Brennstoffzellenheizungen kommen vor allem bei Neubauten und modernisierten Bestandsgebäuden in Frage.

Gut geeignet ist die Technik sowohl für den Neubau als auch für modernisierte Bestandsgebäude, zum Beispiel im Rahmen einer energetischen Sanierung. Wichtig ist dabei eine möglichst konstante Nutzung. In einem schlecht sanierten Altbau hingegen lohnt sich die Technik oft nicht – dort ist der Wärmebedarf so hoch, dass der Vorteil der Stromerzeugung verpufft.

Für Passivhäuser oder sehr kleine Gebäude ist die Brennstoffzelle ebenfalls meist nicht die beste Wahl. Hier wäre eine Wärmepumpe oft sinnvoller – vor allem, wenn kein Gasanschluss vorhanden ist.

Entscheidend ist in jedem Fall eine genaue Planung: Die Brennstoffzellenheizung sollte zum tatsächlichen Bedarf im Haushalt passen – sonst läuft sie entweder zu selten oder zu häufig im unwirtschaftlichen Modus.

Brennstoffzellenheizung: Kosten und Förderung

ine Brennstoffzellenheizung ist in der Anschaffung deutlich teurer als herkömmliche Heizsysteme. Dafür produziert sie eigenen Strom – und das kann sich langfristig lohnen, vor allem mit Blick auf schwankende Strompreise und attraktive Förderungen.

Die wichtigsten Kostenfaktoren

Für ein Komplettsystem mit Brennstoffzelle, Spitzenlastkessel und Pufferspeicher sollten Sie je nach Gebäudegröße mit 30.000 bis 40.000 Euro für ein Einfamilienhaus rechnen. In größeren Mehrfamilienhäusern können – je nach benötigter Leistung – auch deutlich höhere Summen anfallen. Die Preise unterscheiden sich zudem je nach elektrischer Leistung, Ausstattung und gewähltem Zelltyp: PEMFC-Systeme sind in der Regel günstiger als die aufwendiger gefertigten SOFC-Varianten.

Hinzu kommen die Kosten für die Installation und das Zubehör. Dazu zählen etwa das Abgassystem, die erforderliche Zählertechnik sowie eventuelle Anpassungen im bestehenden Heizsystem oder zusätzliche Leitungen. Je nach Aufwand sollten Sie hierfür weitere 8.000 bis 12.000 Euro einplanen.

Auch der laufende Betrieb verursacht Kosten: Für regelmäßige Wartungen, Inspektionen und gegebenenfalls Ersatzteile fallen jährlich zwischen 400 und 800 Euro an.

Im Gegenzug profitieren Sie von niedrigeren Stromkosten: Im Beispiel eines Haushalts mit 16.000 kWh Gasverbrauch lassen sich rund 6.400 kWh Strom erzeugen. Wird davon etwa 60 % selbst genutzt, entspricht das 3.840 kWh Eigenverbrauch. Bei einem Strompreis von 37,2 ct/kWh ergibt sich eine jährliche Ersparnis von rund 1.429 Euro.

Förderung über BEG und KWK-Zuschlag

Seit 2024 fördert der Staat Brennstoffzellenheizungen im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) mit bis zu 70 % der förderfähigen Kosten. Voraussetzung: Die Anlage muss mit Biomethan, grünem Wasserstoff (aus Ökostrom per Elektrolyse) oder blauem Wasserstoff (aus Erdgas mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung) betrieben werden – ein reiner Erdgasbetrieb wird nicht mehr gefördert.
Außerdem ist die Einbindung ins gesamte Wärme- und Stromnetz des Gebäudes Pflicht. Die Anlage muss einen Gesamtwirkungsgrad von mindestens 82 % erreichen und einen elektrischen Wirkungsgrad von mindestens 32 %. Eine Förderung ist also nur mit besonders effizienten Geräten möglich.

Zusätzlich winken staatliche Zuschläge nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG):

• 8 ct/kWh für eingespeisten Strom
• 4 ct/kWh für selbstgenutzten Strom
  Begrenzt ist dieser Zuschlag auf 30.000 Vollbenutzungsstunden.

Die Einspeisevergütung für überschüssigen Strom richtet sich nach dem KWK-Index und lag zuletzt bei etwa 7 ct/kWh.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Ratgeber zur staatlichen Heizungsförderung oder Sie setzen sich mit einem Energieberater in Verbindung.

Vorteile und Nachteile einer Brennstoffzellenheizung

Die Brennstoffzellenheizung verbindet Strom- und Wärmeerzeugung in einem Gerät – effizient, leise und sauber. Doch nicht jedes Haus profitiert gleichermaßen. Hier eine konkrete Gegenüberstellung:
Das spricht für die Brennstoffzelle:

• Hoher Wirkungsgrad: Brennstoffzellenheizungen erreichen Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent – das heißt: Fast die gesamte eingesetzte Energie wird in nutzbare Wärme und Strom umgewandelt. Zum Vergleich: Konventionelle Gasheizungen schaffen meist nur 80 Prozent oder weniger.
• Eigenstromnutzung: Je nach Haushaltsgröße können bis zu 60 Prozent des erzeugten Stroms direkt selbst verbraucht werden. Das spart Stromkosten – in einem Vier-Personen-Haushalt laut Beispielrechnung bis zu 1.300 Euro pro Jahr.
• Kompakte Bauweise: Die gesamte Technik passt in einen gängigen Hauswirtschafts- oder Heizungsraum. Es wird kein Außengerät benötigt, wie bei vielen Wärmepumpen.
• Leiser Betrieb: Da keine Verbrennung stattfindet, gibt es weder Flammen noch Motorengeräusche. Die Anlage arbeitet nahezu lautlos – ein Plus in ruhigen Wohnumgebungen.
• Förderfähig: Wird die Anlage mit Biomethan oder grünem Wasserstoff betrieben und erfüllt die Effizienzanforderungen, beteiligt sich der Staat mit bis zu 70 Prozent an den Investitionskosten – ein erheblicher finanzieller Vorteil.
• Zukunftsoffen: Viele Geräte sind bereits „H₂-ready“, das heißt: Sie können künftig auch mit Wasserstoff betrieben werden – sofern die Infrastruktur dies erlaubt.

Das sollten Sie bedenken:

• Hohe Anschaffungskosten: Schon im Einfamilienhaus liegen die Gesamtkosten schnell bei 30.000 bis 40.000 Euro. Ohne Förderung ist das schwer zu amortisieren – erst recht bei geringem Energiebedarf.
• Gasabhängigkeit: Auch wenn Biomethan oder grüner Wasserstoff genutzt wird – es braucht einen funktionierenden Gasanschluss. Wer vollständig auf erneuerbare Energien setzen möchte, ist mit einer Wärmepumpe unabhängiger.
• Technische Komplexität: Die Anlage besteht aus mehreren Komponenten – darunter Reformer, Brennstoffzelle, Wechselrichter, Pufferspeicher und Spitzenlastkessel. Das erhöht Wartungsaufwand und Reparaturanfälligkeit.
• Wirtschaftlichkeit stark vom Verbrauch abhängig: Nur wenn dauerhaft ausreichend Strom und Wärme benötigt werden, arbeitet die Brennstoffzelle effizient. In sparsamen Haushalten oder Ferienhäusern lohnt sich die Investition kaum – hier ist die Amortisation schwierig.

Tipp: Wer den Eigenverbrauchsanteil erhöhen will, kann zusätzlich einen Stromspeicher integrieren bzw. nachrüsten. Damit lassen sich Überschüsse aus der Stromproduktion zwischenspeichern und zeitversetzt im Haushalt nutzen – etwa abends oder nachts. Das steigert die Unabhängigkeit vom Netzbezug – Stichwort: autarkes Haus – und verbessert die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Gleichzeitig sind damit aber natürlich auch höhere Investitionen verbunden.

Fazit: Für wen eine Brennstoffzellenheizung in Frage kommt

Die Brennstoffzellenheizung ist kein Heizsystem für jede*n – aber in der richtigen Konstellation kann sie eine clevere Lösung sein. Wer dauerhaft viel Strom und Wärme braucht, einen Gasanschluss hat und die Fördervoraussetzungen erfüllt, profitiert von der Kombination aus Effizienz, Eigenstrom und staatlicher Unterstützung. Andere sind vielleicht mit einer Wärmepumpe besser beraten.

Besonders interessant ist die Technik für modernisierte Ein- oder Zweifamilienhäuser mit konstantem Energiebedarf – etwa, wenn jemand regelmäßig im Homeoffice arbeitet, das E-Auto an der heimischen Wallbox lädt oder bereits eine PV-Anlage auf dem Dach installiert wurde. Auch in Mehrfamilienhäusern kann sich der Einsatz rechnen, wenn mehrere Wohneinheiten gleichzeitig versorgt werden.

Wichtig ist eine passgenaue Planung: Die Anlage sollte zum Bedarf im Haushalt passen – sonst läuft sie entweder zu selten oder unwirtschaftlich. Fachbetriebe helfen bei der Auslegung und prüfen auch, welche Förderung im Einzelfall möglich ist.