In einer fünfteiligen Serie zum Thema Wasserstoff behandelt der Autor Manfred Hoppe den Wasserstoff im Rahmen der Wärmewende. Im zweiten Teil geht es um die Einsatzmöglichkeiten für Wasserstoff im Wärmebereich. Die Ausführungen sollen einen Diskussionsbeitrag zum Thema liefern.
Die Einsatzmöglichkeiten im Überblick
Durch die Entscheidung, grünen Wasserstoff als Back-up zur Erzeugung von grünem Strom einzusetzen, geht es nicht mehr um das ob. Zu fragen ist aber, wie Wasserstoff im Wärmebereich zum Einsatz kommen sollte. Das ist für das Gelingen der Energie-/Wärmewende von großer Bedeutung. Es geht darum, ob Wasserstoff indirekt oder direkt zur Wärmeerzeugung und -versorgung genutzt wird.
Eine indirekte Nutzung liegt vor, wenn Wasserstoff in Kraftwerken zur Herstellung von Strom für die in den Wohnungen benötigte Wärme Verwendung findet – also zum Heizen mit Strom. Die direkte Nutzung von Wasserstoff besteht darin, Wärme durch Verbrennung bzw. Wärme und Strom elektrochemisch gewandelt zu erzeugen. Dabei ist wesentlich, ob Wasserstoff zentral oder dezentral zur Anwendung kommt.
Zentral erfolgt der Wasserstoffeinsatz in Heizkraftwerken, die Wärme wird dann über Wärmenetze zu den Übergabestationen der Wohnhäuser transportiert. Dezentral wird die Wärmeerzeugung direkt vor Ort mit dort vorhandenen hauseigenen Heizungsanlagen vorgenommen. Und dann ist der Einsatz von Wasserstoff besonders energieeffizient, wenn Wärme und Strom elektrochemisch gewandelt entstehen.
Der indirekte Einsatz von Wasserstoff als Back-up der Stromerzeugung
Stehen Sonne und Wind für die Stromproduktion nicht zur Verfügung, dann soll Wasserstoff als Back-up einspringen und Wasserstoffkraftwerke den benötigten Strom produzieren. Wie das mit Wasserstoffkraftwerken geschieht, zeigt Bild 1.
Für die kommenden Jahre bis 2030 war der Bau wasserstofffähiger Gaskraftwerke mit einer Leistung von insgesamt 10 bis 12,5 MW vorgesehen, die die neue schwarz-rote Bundesregierung auf 20 MW erhöhen will. Die Gaskraftwerke sollen bei Verfügbarkeit auf Wasserstoff umgestellt werden.
Bild 1 lässt erkennen, dass es sich auch nach der Umstellung weiterhin um Anlagen handelt, die sowohl in der Größenordnung als auch dem Betriebsverhalten den bisherigen Stromkraftwerken entsprechen. Die geplanten wasserstofffähigen Kraftwerke sind nur ein Anfang, sodass in den Folgejahren bis 2045 weitere zugebaut werden müssen. Für den erforderlichen Strombedarf ist dabei alles einzubeziehen, was auf elektrisch umgestellt wird – auch der Teil, der zum Heizen benötigt wird. Er entspricht mengenmäßig im Umfang dem Energiebedarf der fossilen Heizungsanlagen, die durch Umstellung auf Heizen mit Strom klimaneutral werden. Heizen mit Strom stellt dann eine indirekte Nutzung von Wasserstoff dar.
In welchem Umfang Wasserstoff für den Einsatz als Back-up in Kraftwerken vorhanden sein muss, um bei Mangel an Strom aus Sonne und Wind den dann fehlenden Strom sicher liefern zu können, ergibt sich unter Berücksichtigung einbeziehbarer Ausgleichmaßnahmen. Bei ausschließlich Wasserstoff als Back-up muss dieser in dem Umfang zur Verfügung stehen, in dem auch die Stromerzeugung durch Sonne und Wind – inklusive dem Heizen mit Strom – ausgelegt ist.
Um die enormen Aufwendungen dafür zu begrenzen, empfiehlt sich die Anwendung der Minimierungsstrategie für grünen Strom. Danach kommt es darauf an, die 100-%-Marke für selbst herzustellenden Strom als den einen Teil der erforderlichen klimaneutralen Gesamtenergie mengenmäßig möglichst gering zu halten. Wie das zu erreichen ist, wurde in Teil 1 aufgezeigt.
Beim indirekten Einsatz von Wasserstoff zur Produktion von Strom zum Heizen – siehe Bild 2 – fallen folgende Herstellungs- und Wandlungsstufen an:
Steht aus Sonne und Wind hergestellter grüner Strom (1) nicht oder nicht ausreichend genug zur Verfügung, dann muss (2) vorab hergestellter oder importierter Wasserstoff in Kraftwerken zum Einsatz kommen, um mit diesem Strom (3) den Wärmebedarf (4) zu befriedigen. Das ist mit Wandlungsverlusten verbunden, auf die an anderer Stelle noch eingegangen wird.
Der auf Wasserstoff bezogene effizientere Weg zur Versorgung mit Wärme besteht darin, ihn nicht indirekt als Back-up für Strom, sondern direkt und dezentral zur Erzeugung von Wärme (und möglichst auch von Strom) einzusetzen. Siehe dazu die Darstellung zum direkt-dezentralen Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich weiter unten.
Der direkte Einsatz von Wasserstoff zur zentralen Versorgung durch Wärmenetze
Beim direkten Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich ist zwischen der zentralen und der dezentralen Verwendung zu unterscheiden. Die zentrale Wärmeversorgung geschieht dadurch, dass Wärme in Heizkraftwerken erzeugt und über Wärmenetze zu den Abnehmern transportiert wird. Die Funktionsweise von Heizkraftwerken ist grundsätzlich vergleichbar mit dem in Bild 1 dargestellten Gaskraftwerk, allerdings mit dem Unterschied, dass Heizkraftwerke primär auf Wärmeerzeugung ausgelegt werden. Zu Einzelheiten von Heizkraftwerken wird beispielhaft auf das wasserstofffähige Gasheizkraftwerk in Leipzig verwiesen, das 2023 in Betrieb gegangen ist (siehe zukunft-fernwaerme.de).
Da energiepolitisch vorgesehen ist, die Zahl der Anschlüsse von Heizungsanlagen an Wärmenetze deutlich zu steigern, muss vor allem die Frage nach der klimaneutralen Erzeugung der Wärme für Wärmenetze in den Blick genommen werden. Das Wärmeplanungsgesetz legt fest, dass neue Wärmenetze ab dem 1. März 2025 mit mindestens 65 % Wärme aus erneuerbaren Energien bzw. unvermeidbarer Abwärme zu betreiben sind. Bestehende Wärmenetze müssen stufenweise den Mindestanteil an erneuerbaren Energien bzw. an unvermeidbarer Abwärme erhöhen: Bis 2030 auf 30 %, bis 2040 auf 80 %, ab 2045 müssen sie klimaneutral liefern.
Vor diesem Hintergrund ist davon auszugehen, dass Wasserstoff bei Heizkraftwerken nachgefragt sein wird. Für Wärmenetze sollte aber zielführend sein, die Dekarbonisierung nicht durch grünen Strom bzw. grünen Wasserstoff, sondern durch andere klimaneutrale Energiequellen zu erreichen. Wichtige, in diesem Sinne zur Verfügung stehende Wärmequellen für Heizkraftwerke sind die bereits genannte unvermeidbare Abwärme mit hohen Temperaturen, aber auch Wärme im Bereich der Umgebungstemperaturen sowie Wärme aus zirkulären Prozessen. Zu und über die angeführten Wärmequellen wird derzeit viel experimentiert und erprobt. Insbesondere durch Geothermie versucht man in die Lage zu kommen, im relevanten Umfang zur Wärmewende beizutragen.
Insgesamt bleibt abzuwarten, wie die Entwicklung der Wärmenetze verläuft. Ein nicht einfach zu überwindendes Hindernis wird sein, dass der Bau von Wärmenetzen mit hohen Kosten verbunden ist. Die Prognos AG geht in einer Studie (Sommer 2024) davon aus, dass allein für den Zeitraum bis 2030 für Wärmenetze ein Investitionsbedarf von über 40 Milliarden EUR besteht.
Der direkte Einsatz von Wasserstoff zur dezentralen Versorgung durch Heizungsanlagen
Die dezentrale Versorgung mit Wärme erfolgt durch Heizungsanlagen vor Ort. Es ist von sozialem Interesse, vorhandene Heizungsanlagen weiterhin betreiben zu können. Da sich Wasserstoff und Erdgas unterscheiden, sind diesbezügliche Fragen zur Sicherheit und Machbarkeit des Wechsels auf Wasserstoff zu klären. Dazu wurden sowohl bei Beimischungen von Wasserstoff zu Erdgas als auch bei Umstellungen von Erdgas auf Wasserstoff Erprobungen, Tests und Projekte durchgeführt. Welcher Stand zwischenzeitlich besteht, wird in Teil 3 beschrieben.
Hier bereits so viel: Nach den vorliegenden Erkenntnissen spricht vieles für die fachgerechte Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff, so dass der direkte Einsatz von Wasserstoff zur dezentralen Versorgung von Heizungsanlagen erfolgen kann. Bis Wasserstoff zur Verfügung steht, wird es allerdings noch dauern. Wasserstoff muss immer erst hergestellt oder importiert werden. Was aber bereits derzeit geschehen muss, ist die Entwicklung und Wahrnehmung einer strategischen Positionierung zum dezentralen Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich. Bei der Aufstellung der Wärmepläne ist von den Kommunen und Gemeinden festzulegen, wie der Verlauf der Umstellung auf Klimaneutralität bis 2045 vonstattengehen soll. Wasserstoff ist dabei zu berücksichtigen, auch wenn die Verfügbarkeit von und die Umstellung auf Wasserstoff erst zu späteren Zeitpunkten möglich sein wird. Wird auf Wasserstoff umgestellt, stehen zwei unterscheidbare Einsatzformen der dezentralen Erzeugung von Wärme bzw. von Wärme und Strom zur Wahl.
Wasserstofffähige Wärmeerzeuger als sozialverträgliches Umstellungsangebot
Die Aussicht, vorhandene und voll funktionsfähige Heizungsanlagen bei überschaubarem Aufwand mit 100-%-H2-Wärmeerzeuger auf Wasserstoff umzurüsten, ist eine vielversprechende sozialverträgliche Alternative. Dass Wärmeerzeuger für den direkt-dezentralen Einsatz von Wasserstoff zu installieren und zu betreiben sind, wurde in einer Reihe von Projekten im In- und Ausland erprobt und belegt.
Diese Einsatzmöglichkeit von Wasserstoff ist vor allem für die Betreiber von Heizungsanlagen von großem Interesse, die sich bisher mit Erdgas versorgt haben, bei Wärmepumpen aus unterschiedlichen Gründen nicht fündig werden, aber auch kein Angebot zu einem Anschluss an ein Wärmenetz haben. Die Schlichtheit der Lösung mit 100-%-H2-Wärmeerzeugern ist überzeugend. Im Großen und Ganzen handelt es sich dabei vorrangig um den Austausch des bisherigen fossilen durch einen wasserstofffähigen Wärmeerzeuger und um einige weitere Anpassungen. Im Vergleich zum Umstieg auf Wärmepumpen sind es vor allem die Kosten, die überschaubar bleiben und planbar sind. Das betrifft sowohl den Preis der Geräte selbst als auch den Arbeitsaufwand bei Umstellung.
Vaillant gibt für die Umrüstung auf wasserstofffähige Wärmeerzeuger einen Zeitbedarf von 8 Stunden und für die spätere Umstellung auf Wasserstoff eine weitere halbe Stunde an. Demgegenüber ist beim Einbau von Wärmepumpen mit einem Zeitbedarf von etwa einer Woche zu rechnen. Eine mögliche Wahl von 100-%-H2-Wärmeerzeuger schafft in der Wärmewende eine neue Situation, weil dadurch aus der theoretischen GEG-Option Wasserstoff eine reale Entscheidungssituation wird und sich der Markt für den direkt-dezentralen Einsatz von Wasserstoff öffnet. Für das Vorankommen in der Wärmewende ist das ein großer Schritt.
Konsequent zukunftsgerecht – Wärme und Strom elektrochemisch wandeln
Die Umstellung kann äußerst effizient erfolgen, wenn mit Brennstoffzellen (BZ)-Heizgeräten sowohl die erforderliche Wärme als auch zusätzlich Strom hergestellt wird. Mit Blick auf Gerätevielfalt und Kosten bewegen sich BZ-Heizgeräte dann allerdings auf einer vergleichbaren Ebene mit Wärmepumpen. Und auch was die technische Faszination betrifft, haben BZ-Heizgeräte viel zu bieten: Sie liefern elektrochemisch Wärme und Strom. Dabei entsteht weder Feuer noch Rauch und es bleibt emissionsfrei bei wenig Mechanik und geringem Verschleiß. Ein weiteres Plus für BZ-Heizgeräte besteht darin, dass sich mit zunehmender Digitalisierung Kombinationen mit Wasser- und Batteriespeichern, mit Fotovoltaik usw. hin zu autarken und smarten Versorgungsanlagen anbieten. Wenn sich Wasserstoff mit der Umstellung der Netze etabliert, dürfte eine entsprechende Nachfrage nach zukunftskonformen BZ-Heizgeräten nur eine Frage der Zeit sein.
Darauf, dass BZ-Heizgeräte mit Wirkungsgraden von bis zu 96% einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen der Wärmewende leisten können, wird an anderer Stelle noch eingegangen. Hier soll lediglich darauf hingewiesen werden, dass mit BZ-Heizgeräten die bei Windkraft- und Fotovoltaikanlagen bekannten Konflikte um Aufstellflächen und landschaftliche Beeinträchtigungen vermieden werden, die bundesweit zu entsprechenden Widerständen und Ablehnungen führen. Noch ist die 2-%-Marke beim Flächenbedarf nicht ausgeschöpft und wird vermutlich zu steigern sein.
Aber BZ-Heizgeräte erst dann einzubeziehen, wenn für Anlagen zur Stromerzeugung durch Sonne und Wind flächen- und akzeptanzmäßig nichts mehr geht, dürfte sich nicht als weise herausstellen. Auf die Zukunft bezogen muss erreicht werden, dass BZ-Heizgeräte einen Platz in der Wasserstoffwirtschaft einnehmen können. Es ist zukunftsgerecht, die Installation von BZ-Heizgeräten von Anfang an forciert zu verfolgen.
Dass der direkt-dezentrale Einsatz von Wasserstoff effizient ist, kann Bild 3 entnommen werden. Nach der Herstellung von grünem Strom (1) und der Produktion von Wasserstoff (2) wird dieser entweder mit 100% H2-Brennwertgeräten zur Wärmeerzeugung verbrannt oder mit BZ-Heizgeräten elektrochemisch zu Wärme und Strom gewandelt (3). Dass bringt gegenüber der indirekten Verwendung von Wasserstoff für Strom zum Heizen (siehe Bild 2) nicht nur die Vermeidung einer verlustreichen Wandlungsstufe, sondern neben Wärme auch eine beachtliche Menge an Strom, um den die Erzeugung aus Sonne und Wind verringert werden kann.
Zur Produktion und Verfügbarkeit von Wasserstoff
Es ist davon auszugehen, dass Wasserstoff in Zukunft kein knappes Gut sein wird. Im Gegenteil: Wasserstoff kann ohne Ende hergestellt und auf Vorrat gehalten werden. Viele Länder können grünen Strom konkurrenzfähig produzieren und zu Wasserstoff wandeln, wenn sie über folgende Voraussetzungen verfügen:
- Wind und/oder Sonne sind reichlich vorhanden.
- Die Flächen für die Aufstellung von Windkraftanlagen und/oder Solarparks stehen zur Verfügung.
- Es besteht kein Mangel an Wasser für die Elektrolyseure.
Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyseure hergestellt, wozu grüner Strom erforderlich ist. Es gibt überzeugend funktionierende Elektrolyseure, aber vielfach noch im Maßstab von Miniaturausgaben. Das ist unbefriedigend, weil es über die Jahre versäumt wurde, wesentlich leistungsfähigere Anlagen zu entwickeln, zu installieren und zu betreiben.
Wo bleibt der Wasserstoff?
Dass es bisher kaum grünen Wasserstoff gibt, liegt vor allem daran, dass unterlassen wurde, neben der erfolgreichen Herstellung von grünem Strom aus Sonne und Wind auch in die Produktion von grünem Wasserstoff einzusteigen. Das System der erneuerbaren Energien hätte von Anfang an als Einheit verstanden und behandelt werden müssen. Der Aufbau einer Wasserstoffproduktion ist längst überfällig, da Wasserstoff nicht nur für die Absicherung des Stroms (= Elektronen), sondern vor allem als Ersatz für bisherige Grundstoffe wie Erdöl und Erdgas (= Moleküle) in Industrie und Wirtschaft (z. B. Chemie- und Düngemittel, Stahlherstellung) zwingend erforderlich wird.
Der weitere Ausbau der erneuerbaren Energien ist daher so zu gestalten, dass Wasserstoff grundsätzlich immer auch hergestellt wird. Um die Transformation zu erleichtern, sollte der Umfang von grünem Strom allerdings auf einem beherrschbaren Stand bleiben, für den die noch zu ermittelnde Balance zu finden ist: So viel Strom wie nötig, und vom Wasserstoff durch Produktion und/oder Importe so viel, dass die Versorgungssicherheit für Strom und Wärme zu garantieren und für die Wirtschaft der Ersatzbedarf an Grundstoffen zu decken ist. Dafür sind Elektrolyseure erforderlich, die im industriellen Maßstab Wasserstoff produzieren. Es besteht Regelungsbedarf, damit die deutsche Energiepolitik bei erneuerbaren Energien aus der kritisch werdenden Situation herausfindet.
Überschüssiger grüner Strom muss genutzt werden
Überschüssiger Strom hat aufgrund des erfolgreichen Ausbaus der Produktion von grünem Strom aus Sonne und Wind zwischenzeitlich einen Umfang angenommen, der dem Jahresbedarf von Millionen von Haushalten entspricht. Allein daraus ergibt sich die Forderung, überschüssigen Strom grundsätzlich zu verwerten, statt abzuregeln.
Es war schon immer ein Ärgernis, das überschüssiger Strom nicht genutzt werden konnte – oder zutreffender ausgedrückt, nicht genutzt wurde. Obwohl in Deutschland der Ausbau von Windkraft bereits seit mehr als zwei Jahrzehnten erfolgt, zeigt sich hier das große Versäumnis bisheriger Bundesregierungen: Es wurde unterlassen, Regelungen zu schaffen, die das Zusammenspiel von grünem Strom und grünem Wasserstoff so organisieren, dass jeglicher erneuerbarer Strom genutzt wird. Wie das erfolgen kann, ist bekannt, bleibt aber ohne Umsetzung.
Was fehlt, sind Investoren und Betreiber für die zu installierenden Elektrolyseure, für die der überschüssige Strom zugegebenermaßen eine nur schwer bestimmbare Größe darstellt: Es ist unbekannt, in welchen Mengen überschüssiger Strom wo und wann auftritt und wie oft es dazu kommt. Es sind daher Ideen gefragt, die die Nutzung von überschüssigem Strom zur Herstellung von Wasserstoff attraktiv machen. Es könnte z. B. vorgegeben werden, dass nicht nur der von Zeit zu Zeit anfallende überschüssige Strom, sondern immer auch ein festgelegter Teil des erneuerbaren Stroms zur Produktion von Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden muss.
Da Strom transportierbar ist, könnten ergiebige Zentren für die Wasserstoffherstellung ermittelt und eingerichtet werden. Denen wird dann so viel an grünem Strom zugesichert, dass die Elektrolyseure profitabel zu betreiben sind. Der Markt allein hat es bis zum heutigen Tag nicht geschafft, eine Lösung für die Verwertung von überschüssigem Strom zu finden. Mögliche Maßnahmen scheiterten an der fehlenden Kraft und dem Wollen des Gesetzgebers, die dafür notwendigen Bedingungen zu schaffen. Besonders kontraproduktiv ist, dass den Betreibern überschüssiger Strom dennoch grundsätzlich finanziert wird. Wenn es bei solchen Bestimmungen bleibt, wird man weiterhin auf die Verwertung von überschüssigem Strom warten müssen.
Die trennende Betrachtung von grünem Strom und grünem Wasserstoff ist zu überwinden
Da die Aufmerksamkeit in der Energiewende auf grünen Strom fixiert ist, wird so gut wie keine Gelegenheit ausgelassen, mit Stolz Steigerungsraten bei der Produktion von erneuerbarem Strom zu präsentieren. Darüber gerät aus dem Blick, dass Strom aus Sonne und Wind auch das Mittel zum Zweck ist, grünen Wasserstoff herzustellen. Der bleibt aber auf der Strecke, wenn der erneuerbare Strom stets umgehend zur Deckung aktueller Stromanforderungen ins Netz gestellt wird: So kommt die Produktion von grünem Wasserstoff nur für den Fall in Betracht, dass erneuerbarer Strom über den Bedarf hinaus vorhanden ist.
Im Sinne der anvisierten Zukunft einer Wasserstoffwirtschaft ist aber so vorzugehen, dass nicht nur überschüssiger Strom, sondern stets auch ein Teil des grünen Stroms zur Herstellung von Wasserstoff einzusetzen ist. Man kann keine führende Rolle in der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft erreichen, indem man sich auf Strom fokussiert und den unverzichtbaren Wasserstoff – wenn es ihn demnächst gibt – importiert. Eine Wasserstoffwirtschaft wird gefördert und kann sich entwickeln, wenn entsprechend der dargestellten Beziehung von Strom und Wasserstoff gehandelt wird. Wasserstoff muss Fakt sein, um in Pläne und Umsetzungen einbezogen zu werden.
Als Beispiel dafür kann das Leitprojekt H2-Mare (www.wasserstoff-leitprojekte.de) dienen, dass für die grüne Stromerzeugung zum Zwecke der Produktion von Wasserstoff vorgesehen ist. Damit wird Wasserstoff von der Funktion des Anhängsels zum Strom befreit. Geht man demgemäß vor, entstehen Voraussetzungen und Bedingungen für zukunftsorientierte Entwicklungen. Aber auch hier gilt aufgrund langjähriger Erfahrungen: Ob und wann Projekte wie H2Mare grünen Strom direkt zur Erzeugung von Wasserstoff bereitstellen, bleibt abzuwarten. Die Gefahr ist groß, dass die Schere zwischen grünem Strom (= Elektronen) und grünem Wasserstoff (= Moleküle) nicht geschlossen wird.
Das Plus des direkt-dezentralen Einsatzes von Wasserstoff im Wärmebereich
Die Energiewende ist erreicht, wenn der Gesamtenergiebedarf klimaneutral befriedigt wird. Die Gesamtenergie umfasst zum einen den grünen Strom und zum anderen CO2-freie Grund- und Rohstoffe. Es wird davon ausgegangen, dass auch nach dem Erreichen der Klimaneutralität das Verhältnis des grünen Stroms (= Elektronen) und der CO2-freien Grundstoffe (= Moleküle) in etwa dem derzeitigen Verhältnis von 20 zu 80 entsprechen wird.
Da Wasserstoff stets grünen Strom erforderlich macht, ist zweifelsfrei davon auszugehen, dass Deutschland nicht in die Lage kommen wird, mit grünem Strom aus Sonne und Wind den Gesamtenergiebedarf im erforderlichen Umfang befriedigen zu können. Die Konsequenz aus diesem Tatbestand muss sein, den Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich im Sinne der Minimierungsstrategie vorzunehmen. Beim derzeit vorgesehenen Einsatz von Wasserstoff im Energiebereich ist festzustellen, dass mit der einseitigen Festlegung auf Wasserstoff als Back-up stets auch Strom zum Heizen anfällt. Der Anteil des Stroms zum Heizen kann aber in dem Maße verringert werden, wie im Wärmebereich der direkt-dezentrale Einsatz von Wasserstoff erfolgt. Der ist nicht nur effektiv, sondern auch effizient:
- 1 Der Vergleich des indirekten und des direkt-dezentralen Einsatzes von Wasserstoff zur Wärmeerzeugung und -versorgung zeigt, dass beim direkt-dezentralen Einsatz von Wasserstoff zur Erzeugung von Wärme eine Wandlungsstufe eingespart wird (Bild 3). Das bedeutet, dass durch die Vermeidung der Wandlungsstufe stromseitig anteilig eine Reduzierung des Bedarfs um etwa 30 % eintritt.
- 2 Welche Strommengen einzusparen sind, wenn anstelle des Heizens mit Strom Wasserstoff direkt-dezentral eingesetzt wird, zeigen die von Verivox in Bild 4 ausgewiesenen durchschnittlichen Jahresstrombedarfe von Wärmepumpen.
Kommen dort, wo Wärmepumpen nicht erste Wahl sind (z. B. in dicht besiedelten Ballungsgebieten mit mehrstöckigen separaten Wohneinheiten), 100-%-H2-Wärmeerzeuger zum Einsatz, kann die Herstellung von grünem Strom im von Verivox pro Wärmepumpe angeführten Umfang unterbleiben oder anders genutzt werden. Bezogen auf Luftwärmepumpen mit 10 kW Heizleistung ergibt das nach Bild 4 pro Heizungsanlage eine Stromeinsparung von über 7.000 kWh/Jahr. Das ist etwa das Doppelte des bisherigen durchschnittlichen Jahresstrombedarfs von Vier-Personen-Haushalten.
- 3 Werden anstelle wasserstofffähiger Wärmeerzeuger BZ-Heizgeräte eingesetzt, entsteht neben der Wärme zusätzlich CO2-freier Strom – in der Regel je BZ-Heizgerät in etwa 6.000 kWh/Jahr. Das ist mehr, als ein Vier-Personenhaushalt im Durchschnitt selbst benötigt, sodass auch noch grüner Strom ins Netz eingespeist werden kann.
Bei mehr als 10 Millionen gasbetriebener Heizungsanlagen, die noch klimaneutral umzustellen sind, ergibt sich damit ein großes Potential, um den Bedarf an grünem Strom und die Aufwendungen für Back-up-Maßnahmen auf ein für Deutschland besser zu bewältigendes Niveau zu bringen.
Fazit zum effizienten Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich
Die Darstellungen der Verwendungsmöglichkeiten für Wasserstoff im Wärmebereich zeigen, dass auf den direkt-dezentralen Einsatz nicht verzichtet werden darf. Er bietet:
- die CO2-freie Versorgung mit Wärme und Strom,
- eine Reduzierung des geplanten Netzausbaus,
- die Verbesserung der Sicherheit und Regelbarkeit der Stromversorgung (Resilienz) und
- den Erhalt der bewährten dezentralen Wärmeversorgung.
Wie der Einsatz von Wasserstoff mit wasserstofffähigen Anlagen – 100-%-H2-Wärmeerzeuger bzw. Brennstoffzellen-Heizgeräten – geschehen kann, wird im folgenden dritten Teil der Serie anhand erfolgreich durchgeführter Beispiele aufgezeigt.
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