Erneuerbar heizen mit Wasserstoff
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Erneuerbar heizen (7): So geht’s mit Wasserstoff!

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Wasserstoff (H2) als Energiequelle: Autos sollen damit fahren, Industrieanlagen laufen und Heizungen heizen können.  Doch wie genau funktioniert das Heizen mit Wasserstoff? Bekommt ihr damit schon heute euer Haus warm? In diesem siebten Teil unserer Reihe “Erneuerbar heizen: So geht’s mit …” beantworten wir die wichtigsten Fragen zum erneuerbaren Heizen mit Wasserstoff. Wir stellen euch die  Technik vor und diskutieren die Machbarkeit, Kosten, Umweltaspekte sowie Vor- und Nachteile.

Technik: So funktioniert eine Wasserstoffheizung

Mit einer Wasserstoff-Heizung lässt sich so nicht nur das Haus heizen, sondern auch Warmwasser erzeugen. Der große Vorteil: Es entstehen keine Abgase wie bei Öl oder Gas, und damit wird das Klima entlastet.

Es gibt zwei technische Varianten bei Wasserstoffheizungen:

  1. Gasbrennwertkessel für Wasserstoff: Eine Wasserstoff-Gasbrennwertheizung arbeitet ähnlich wie eine herkömmliche Gasheizung. Statt des fossilen Brennstoffs Erdgas verbrennt sie jedoch Wasserstoff. Dabei entsteht Wärme, die wie gewohnt eure Heizkörper oder die Fußbodenheizung speist. Der große Vorteil: Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht kein CO2, sondern nur Wasserdampf. Wichtig: Die Gasheizungsgeräte müssen für reinen Wasserstoff geeignet sein – H2-ready.
  2. Brennstoffzelle: Hier wird Wasserstoff nicht verbrannt, sondern in Strom und Wärme umgewandelt. Ihr heizt also und produziert gleichzeitig Strom für euren Haushalt. Das geht so: Der Wasserstoff liefert euch seine Energie hier nicht wie Öl oder Gas beim Verbrennen, sondern infolge einer chemischen Reaktion. Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden und einer speziellen Trennschicht dazwischen. Dort wird der Wasserstoff aufgespalten: Elektronen wandern über einen elektrischen Leiter zwischen den Elektroden, das heißt: der Strom fließt. Die Protonen gehen durch die Trennschicht, treffen auf der anderen Seite auf Sauerstoff und Elektronen – und es entsteht Wasser (H2O). Im Ergebnis bekommt ihr Strom und Wärme.

Foto: Martin Piechotta – Adobe.Stock.com

Technologie: Das solltet ihr zur Machbarkeit wissen

Noch ist die Wasserstoffheiztechnik für Privathaushalte nicht breit im Einsatz. Pilotprojekte zeigen, dass Gasheizungen mit Heizgas, dem bis zu 20 Prozent Wasserstoff beigemischt werden (sogenannte H2-Beimischung), im Erdgasnetz laufen können. In Zukunft könnten die Gasleitungen komplett auf Wasserstoff umgestellt werden – das ist aber ein riesiges Infrastrukturprojekt.

Für Einfamilienhäuser gibt es derzeit nur wenige fertige Systeme. Brennstoffzellenheizungen sind am Markt verfügbar, aber teuer. Reine Wasserstoffheizungen sind noch nicht Standard.

Voraussetzungen für eine Wasserstoffheizung

Damit ihr mit Wasserstoff heizen könnt, braucht ihr drei Dinge:

  1. Eine geeignete Heizung: Entweder ein spezieller Wasserstoff-Brennwertkessel oder eine Brennstoffzelle.
  2. Zugang zu Wasserstoff: Hier liegt aktuell das größte Problem. Reiner Wasserstoff ist kaum flächendeckend verfügbar. Tankwagen oder kleine Speicherlösungen sind noch sehr teuer.
  3. Sehr gute Dämmung: Weil die Kosten für Wasserstoff hoch sind, sollte euer Haus einen möglichst geringen Heizwärmebedarf haben.

mit Wasserstoff heizenFoto: Jo Panuwat D – Adobe-Stock.com

Wirtschaftlichkeit: Was kostet das Heizen mit Wasserstoff?

Die Anschaffungskosten für eine Wasserstoffheizung sind deutlich höher als die für herkömmliche Gasheizungen oder Umweltwärmeheizungen (Wärmepumpen). Eine Brennstoffzelle fürs Einfamilienhaus kostet aktuell 25.000 bis 35.000 Euro. Aber: Förderungen können einen Teil der Investition abfedern.

Der wirtschaftliche Betrieb der Wasserstoffheizung hängt stark vom Wasserstoffpreis ab. Grüner Wasserstoff – also Wasserstoff aus erneuerbaren Energien – ist derzeit knapp und teuer. Er kostet (noch) ein Mehrfaches von Erdgas oder Strom.

Kurz gesagt: Wirtschaftlich ist Wasserstoff fürs Heizen momentan kaum.

Mit Wasserstoff heizen: Umwelt- und Klimabilanz

Der große Pluspunkt beim Heizen mit grünem Wasserstoff ist: Beim Verbrennen des Wasserstoffs entsteht kein CO2. Damit wäre die Heizung klimaneutral – aber nur, wenn der Wasserstoff wirklich grün ist.

Exkurs: Wasserstoff – bunte Qualitäten

Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff, denn es gibt Unterschiede. So ist nicht jeder Wasserstoff umweltfreundlich. Je nachdem, wie der Wasserstoff gewonnen wird, schreibt man ihm verschiedene „Farben“ zu:

  • Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Energiequellen wie Erdgas erzeugt. Dabei entsteht viel CO2 – etwa zehn Tonnen (t) pro Tonne Wasserstoff.
  • Blauer Wasserstoff wird auf die gleiche Weise wie grauer gewonnen, nur dass das CO2 abgeschieden und gespeichert wird, statt in die Atmosphäre zu gelangen.
  • Türkiser Wasserstoff wird mit dem Spalten von Methan bei hohen Temperaturen (sogenanntes thermisches Spalten) gewonnen. Klimafreundlich ist das Verfahren aber nur, wenn für die Hitze im Hochtemperaturreaktor erneuerbare Energie eingesetzt wird.
  • Grüner Wasserstoff gilt als die saubere Lösung: Er wird per Elektrolyse aus Wasser hergestellt, und zwar ausschließlich mit erneuerbarem Strom. Dabei fällt kein CO2 an.

Das heißt: Nur der grüne Wasserstoff passt ins Konzept „erneuerbar heizen“.

Mit Wasserstoff heizen: Vor- und Nachteile auf einen Blick

Das Heizen mit Wasserstoff bringt euch diese Vorteile:

  • Ihr heizt CO2-frei, vorausgesetzt, euer Wasserstoff ist “grün”.
  • Die Wasserstoffheiztechnik ist ähnlich der herkömmlichen Gasheiztechnik, ihr braucht nicht “umzulernen”.
  • Wenn ihr anstelle einer Gasheizung eine Brennstoffzelle einsetzt, könnt ihr damit noch zusätzlich Strom erzeugen.
  • Ihr könnt eure bestehende moderne und H2-ready-Gasbrennwertanlage sowie euren Gasanschluss direkt weiter benutzen.
  • Wasserstoff lässt sich unbegrenzt speichern und transportieren.
  • Die Energiedichte von Wasserstoff liegt bei 33,3 Kilowattstunden (kWh) je Kilogramm (kg). Er hat damit im Vergleich zu Erdgas (10,6 bis 13,1 kWh/kg) und Heizöl (Rohöl: 11,6 kWh(kg) die höchste Energiedichte.

Diesen Vorteilen stehen die folgenden Nachteile gegenüber:

  • Ihr müsst (noch) mit sehr hohen Anschaffungskosten für die Brennstoffzelle rechnen.
  • Grüner Wasserstoff ist (noch) kaum verfügbar für Haushalte.
  • Grüner Wasserstoff ist (noch) recht teuer. Hierzu gibt es eine Studie, die unter anderem zu folgenden Ergebnissen kam: Deutschland müsse demnach den Großteil des Wasserstoffbedarfs importieren, aus Gründen der Flächenverfügbarkeit, aber vor allem aus Kostengründen. Die Gestehungskosten für grünen Wasserstoff würden auch im Jahr 2050 40 bis 50 Prozent über denen der günstigsten Herstellerländer liegen. Die Preise für grünen Wasserstoff beziffert die Studie auf 2 Euro je kg (Ausland) bis 3 Euro je kg (Deutschland) im Jahr 2030. Das entspreche der Studie zufolge rund sieben bis zehn Cent je kWh.
  • Das Heizen mit Wasserstoff ist mit Energieverlusten behaftet: E s geht viel Strom verloren, bis der Wasserstoff im Gasbrennwertkessel ankommt.

Erneuerbar Heizen mit Wasserstoff: Lohnt sich das Warten/der Umstieg?

Wasserstoff wird vor allem zum Einsatz in Industrie und Verkehr empfohlen, nicht im privaten Heizungskeller. Für euch heißt das: Die erneuerbaren Heizungen Wärmepumpe, Solarthermie oder Pelletheizung sind aktuell praxisnäher und wirtschaftlicher.

Dennoch: Falls ihr in einer Region lebt, die Pilotprojekte mit Wasserstoff-Heizungen umsetzt, könnte es spannend sein, früh einzusteigen – mit entsprechender Förderung.

Wasserstoff fürs Heizen – noch Zukunftsmusik

Eine Wasserstoffheizung klingt verlockend: umweltfreundlich, klimaneutral, technisch vertraut. In der Realität ist sie heute aber noch keine Lösung für Privathaushalte. Die Technik ist teuer, die Versorgung unsicher und die Effizienz im Vergleich zu anderen Heizsystemen gering.

Für euch heißt das: Wenn ihr jetzt erneuerbar heizen wollt, setzt besser auf verfügbare Systeme wie Wärmepumpe, Solarthermie oder Pelletsheizungen sowie Hybridlösungen. Wasserstoff wird vermutlich erst in den 2030er-Jahren eine ernsthafte Option für den Heizungskeller – wenn überhaupt.

Unsere ganze Artikelreihe im Überblick

  1. Neue Artikelserie: Erneuerbar heizen: So geht’s mit … (Vorschau)
  2. Erneuerbar heizen (1): So geht’s mit der Wärmepumpe!
  3. Erneuerbar heizen (2): So geht’s mit Holz!
  4. Erneuerbar heizen (3): So geht’s mit Solarthermie!
  5. Erneuerbar heizen (4): So geht’s mit Hybridheizungen!
  6. Erneuerbar heizen (5): So geht’s mit Blockheizkraftwerken (BHKW)!
  7. Erneuerbar heizen (6): So geht’s mit Infrarotheizungen (Stromheizungen)!

Foto:   jroballo- Adobe.Stock.com (Titel), Martin Piechotta – Adobe.Stock.com, Jo Panuwat D – Adobe-Stock.com

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