Heizen mit Wasserstoff: Zukunftsmusik oder schon heute sinnvolle Alternative?
Direktes Heizen mit Wasserstoff ohne Brennstoffzelle könnte in Zukunft zumindest anteilmäßig bei vielen Gasheizungen möglich sein. Doch wie weit ist die Technik wirklich?
Inhalt des Blogartikels
Wie funktioniert das Heizen mit Wasserstoff überhaupt?
Wasserstoff ist das häufigste sowie zugleich leichteste Element im Universum und auch auf der Erde in großer Menge zu finden – zumeist in gebundener Form wie etwa im Wasser. Im gasförmigen Zustand ist Wasserstoff leicht brennbar und kann somit als Energieträger genutzt werden. Die Verbrennung von Wasserstoff hat zahlreiche Vorteile, da viel Energie drinsteckt, das Gas leicht zu speichern beziehungsweise zu transportieren ist und keine klimaschädlichen Emissionen entstehen.
Beim Heizen mit Wasserstoff im Brennwertkessel entsteht als Abfallprodukt lediglich Wasser. Um gasförmigen Wasserstoff zu gewinnen, gibt es verschiedene Methoden, etwa die Elektrolyse von Wasser oder auch die Aufspaltung von Erdgas. Die Industrie setzt unterschiedliche Verfahren ein, um Wasserstoff zu erzeugen. Wie umweltfreundlich beziehungsweise klimaschädlich die Wasserstofferzeugung ist, hängt vom gewählten Verfahren ab. Daher sprechen Experten auch häufig von „grünem“, „blauem“, „türkisem“ oder „grauem“ Wasserstoff, wenngleich das Gas an sich natürlich immer farblos bleibt.
- Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse von Wasser, das durch elektrischen Strom in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Erfolgt die Aufspaltung ausschließlich durch den Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien, ist die Wasserstoffgewinnung klimaneutral, also „grün“.
- Blauer Wasserstoff wird bei der Aufspaltung von Erdgas gewonnen. Dabei entsteht neben Wasserstoff jedoch auch CO2. Bei blauem Wasserstoff wird dieses Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre entlassen, sondern im CSS-Verfahren (CSS: Carbon Capture and Storage) gespeichert.
- Türkiser Wasserstoff wird durch die Aufspaltung von Methan gewonnen. Obwohl dabei kein direktes CO2 frei wird, benötigt man als Grundstoff entsprechend aufwendig gefördertes Erdgas.
- Grauer Wasserstoff fällt bei der Dampfreformierung fossiler Brennstoffe (zum Beispiel Kohle oder Erdgas) an. Das entstehende CO2 wird direkt in die Atmosphäre entlassen und nicht gespeichert.
Warum gibt es noch nicht so viele Wasserstoff-Heizungen in Deutschland?
Obwohl die technischen Möglichkeiten vielversprechend sind, steht Wasserstoff als Energieträger bislang nicht flächendeckend in ausreichender Menge zur Verfügung. Die aufwendige und teure Produktion klimaneutralen grünen Wasserstoffs erfordert große Mengen an Ökostrom, der anderweitig benötigt wird.
Der Transport zum Heizkessel ist das andere Problem. Da eine direkte Belieferung mit reinem Wasserstoff und die Speicherung in Tanks für Privathaushalte ohne Gasanschluss nicht praktikabel ist, könnte das Erdgasnetz zum Transport genutzt werden. Während die Brennstoffzellenheizung beziehungsweise das BHKW mit Brennstoffzellen den Wasserstoff direkt aus dem Erdgas gewinnen kann, muss einer Brennwertheizung der Wasserstoff quasi gebrauchsfertig zugeführt werden. Das ist theoretisch durchaus über das Erdgasnetz möglich.
Derzeit gibt es Versuchsprojekte, bei denen eine anteilmäßige Beimischung von Wasserstoff zum normalen Erdgas getestet wird. Da nicht jede Gasheizung automatisch für den Einsatz von Wasserstoff geeignet ist, sind der Höhe des Wasserstoffanteils technische Grenzen gesetzt. Außerdem entstehen bei der Installation einer Wasserstoff-Heizung Kosten, um die restliche Haustechnik entsprechend anzupassen.
Einige moderne Gas-Brennwertthermen können allerdings schon heute einen gewissen Anteil Wasserstoff als Energieträger im Erdgas vertragen. Lediglich ein Austausch von Komponenten der Brenn- und Sicherheitstechnik ist für ein Upgrade erforderlich. Auch für das ausschließliche Heizen mit Wasserstoff geeignete Anlagen sind bei einigen Herstellern bereits erhältlich.
Vorteile und Nachteile beim Heizen mit Wasserstoff
Vorteile
- sehr geräuscharm im Betrieb
- keine umweltschädlichen Emissionen bei der Verbrennung
- relativ geringer Platzbedarf
- bei Verwendung von Brennstoffzellen fällt zugleich Wärme und Strom an
- überschüssiger Strom der Brennstoffzelle kann verkauft werden
- Fördermittel für Brennstoffzellenheizung durch KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau)
- Erdgas und Biogas können für die Gewinnung von Wasserstoff genutzt werden
Nachteile
- Wasserstoff-Heizung verursacht noch hohe Kosten bei Anschaffung
- ohne Gasanschluss derzeit kein praktikabler Einsatz für Privathaushalte
- Technologie für das reine Heizen mit Wasserstoff teilweise noch in den Kinderschuhen
- für Transport von Wasserstoff muss Erdgasnetz angepasst werden
- normale Heizkessel ohne Modifikationen nicht für Wasserstoff geeignet
Wasserstoff-Heizung: Kosten und Förderungen
Wenn du dich für das Heizen mit Wasserstoff interessierst, wird zumeist die Brennstoffzellenheizung die technisch verfügbare Option sein. Sofern du an das Gasnetz angeschlossen bist, spricht wenig gegen die Installation einer Brennstoffzellenheizung im Einfamilienhaus. Die Investitionen sind im Vergleich zu anderen Heizungen in Bezug auf Anschaffung und Installation relativ hoch.
Die exakten Kosten sind natürlich individuell schwer zu beziffern, aber Durchschnittspreise von rund 25.000 Euro nur für das Heizgerät sind keine Seltenheit. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) fördert Brennstoffzellenheizungen mit dem Programm 433 mit bis zu 34.300 Euro pro Brennstoffzelle, maximal jedoch 40 Prozent der förderfähigen Gesamtkosten.
Hinweis: Die Voraussetzungen für die KfW-Förderung haben sich Anfang 2021 geändert.
Ist das Heizen mit Wasserstoff tatsächlich zukunftsfähig auf dem Heizungsmarkt?
Fachleute sind sich darüber einig, dass Wasserstoff als Energieträger interessante Perspektiven bietet. Das setzt jedoch eine umweltfreundliche und klimaneutrale Erzeugung voraus, die bislang noch nicht im großen Stil verfügbar ist. Gasheizungen, die mit reinem Wasserstoff betrieben werden, sind also derzeit noch Zukunftsmusik. Die Entwicklung neuer Gasthermen, die sowohl mit Beimischungen von Wasserstoff im Erdgas als auch mit reinem Wasserstoff zurechtkommen, schreitet jedoch rasch voran.
Wenn du nicht auf den Aufbau der notwendigen Infrastruktur warten möchtest, kannst du bereits heute das Heizen mit Wasserstoff mittels Brennstoffzellenheizung umsetzen. Diese Technologie ist ausgereift und produziert im Sinne der Kraft-Wärme-Kopplung zudem Strom als Nebenprodukt. Allerdings sind die Anschaffungskosten relativ hoch, sodass viele Privatleute nach wie vor auf traditionelle Gas-Brennwertkessel setzen.
Langfristig bietet das Heizen mit Wasserstoff aber durchaus Möglichkeiten, den privaten Heizungsmarkt klimaneutral und nahezu emissionsfrei zu gestalten.
