Wasserstoffheizung

Was ist eine Wasserstoffheizung?

Eine Wasserstoffheizung ist ein Heizsystem, das Wärme und je nach Wirkprinzip auch Strom aus Wasserstoff gewinnen kann. Der Wasserstoff liefert dafür die Primärenergie.

Wie lässt sich mit Wasserstoff heizen?

Wasserstoff kann auf zwei verschiedene Arten Energie freisetzen, durch Verbrennung oder durch eine chemische Reaktion. In beiden Fällen entsteht Wärmeenergie, bei der sogenannten kalten Verbrennung auch Strom.

1) Verbrennung

Wasserstoff kann wie Erdgas in einem Brennwertkessel verbrannt werden. Durch die Verbrennung entsteht Wärmeenergie, mit welcher sich Warmwasser oder Heizungswasser erzeugen lässt. Abhängig von den baulichen Gegebenheiten wird der Wasserstoff in einem Tank vor dem Haus gespeichert oder über ein Wasserstoffnetz eingespeist.

Obwohl diese Variante technisch möglich ist, findet sie bis dato nur eine sehr geringe Verbreitung. Das liegt daran, dass Wasserstoff aktuell noch mit sehr hohem Energieaufwand gewonnen wird und deshalb eine solche Wasserstoffheizung noch nicht wirtschaftlich betrieben werden kann. Darüber hinaus gibt es noch keine dem Erdgas ähnliche Versorgungsinfrastruktur für Wasserstoff.

Dennoch laufen europaweit Tests mit Wasserstoff, der als Brennstoff zum Heizen verwendet wird, u.a. von Bosch.

2) Brennstoffzelle (kalte Verbrennung)

Die im Wasserstoff enthaltene Energie lässt sich anders als bei Öl oder Gas auch über eine chemische Reaktion freisetzen. Hierfür wird eine sogenannte Brennstoffzelle eingesetzt. In ihr trifft Wasserstoff auf Sauerstoff und wird dadurch in negativ und positiv geladene Moleküle aufgesplittet. Die negativen Wasserstoffionen fließen zu einer Anode. Dabei setzen sie Energie in Form von elektrischem Strom frei. Die positiv geladenen Ionen (Protonen) strömen durch eine Membran zur Kathode und erzeugen Wärme.

Die Brennstoffzelle erzeugt somit durch „kalte Verbrennung“ ohne Abgase Wärmeenergie zum Heizen und für Warmwasser sowie Strom.

3) Kernreaktion

In Wasserstoffreaktoren reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff unter kontrollierten Bedingungen und setzt Energie frei, mit deren Hilfe Turbinen Elektrizität erzeugen.

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Die Vorteile von Wasserstoff

Wasserstoff als Energieträger hat viele Vorteile:

• Für die Wasserstoffheizung eingesetzt, senkt das Gas CO2-Emissionen auf ein Minimum.
• Wird Wasserstoff mit Hilfe alternativer Energieerzeuger gewonnen, entsteht dabei kein Kohlendioxid. Der Energieträger ist dann komplett klimaneutral und emissionsfrei.
• Wasserstoff kann flexibel eingesetzt werden, um Strom, Wärme oder Kälte zu erzeugen. Das Gas hat eine hohe Energiedichte, die zur Verbrennung oder für die kalte Verbrennung genutzt werden kann.
• Die Gewinnung von Wasserstoff ist auf ganz unterschiedliche Weise möglich, z.B. auch aus Wasser.

Grüner, blauer und grauer Wasserstoff

Vermutlich haben Sie auch schon davon gehört, dass die Bundesregierung sogenannten „grünen Wasserstoff“ fördert, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Wasserstoff soll u.a. als Kraftstoff für LKW sowie für die Wärmeerzeugung zum Einsatz kommen.

Als grüner Wasserstoff wird Wasserstoff bezeichnet, bei dem mit Hilfe von Strom Wasser in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten wird. Der Strom wird dabei vollständig aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt, z.B. mit Wind-, Sonnen- oder Wasserkraft. Grüner Wasserstoff ist somit CO2-neutral.

Blauer Wasserstoff wird mit Hilfe von Rohöl oder Erdgas erzeugt. Das dabei entstehende CO2 wird in der Erde gespeichert. Somit ist dieser Wasserstoff ebenfalls klimaneutral, aber dennoch nicht so nachhaltig wie grüner Wasserstoff.

Bei grauem Wasserstoff wird das bei der Gewinnung aus fossilen Brennstoffen entweichende CO2 nicht gespeichert, sondern in die Atmosphäre geleitet.

Vor- und Nachteile der Wasserstoffheizung

Wer mit Wasserstoff heizen möchte, kann von vielen Vorteilen profitieren. Diesen stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber:

Vorteile	Nachteile
Geräuscharme Technik: Für die Energiegewinnung mit der Brennstoffzelle sind keine Motoren oder Brenner notwendig.	Hohe Investitionskosten: Sie starten bei ca. 30.000 Euro.
CO2-neutral und emissionsfrei: Bei der kalten Verbrennung entstehen keine Abgase.	Gasanschluss notwendig (solange kein Wasserstoffnetz existiert): Das Erdgas wird zunächst in Wasserstoff umgewandelt, damit die Brennstoffzelle Wärme und Strom erzeugen kann.
Geringer Platzbedarf: Die Brennstoffzelle ist sehr kompakt und kann auch auf engem Raum verbaut werden	Speicherung von Wasserstoff ist sehr aufwändig bei Brennwertheizungen, die mit Wasserstoff betrieben werden.
Erzeugung von Wärme und Strom: Auf diese Weise erzielen Brennstoffzellenheizungen mit Wasserstoff Wirkungsgrade von bis zu 100 Prozent.	Energiebedarf wird in Spitzenlastzeiten meist nicht komplett gedeckt: Das gilt z.B. beim Strom, wenn mehrere große Haushaltsgeräte auf einmal in Betrieb sind oder die Brennstoffzelle in der kalten Jahreszeit zu wenig Wärme erzeugt. Dann wird in der Regel eine Gas-Brennwertheizung als Ergänzung zugeschaltet.
Zusätzliche Einnahmen für Hausbesitzer: Für Strom, der nicht benötigt wird, können Hausbesitzer eine Einspeisevergütung erhalten.	Gewerbliche Genehmigung für Einspeisung von Strom in Stromnetz erforderlich: Das gilt, sofern der erzeugte Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist werden soll.
Bis zu 40 Prozent staatliche Förderung: Das KfW-Programm 433 gibt es bereits seit 2016.

Großes Potenzial beim Heizen mit Wasserstoff

Aktuell befinden sich Wasserstoffheizungen als Verbrennungsheizungen noch in der Testphase. Ob diese Heizsysteme langfristig eingesetzt werden, hängt entscheidend davon ab, in welchem Umfang grüner Wasserstoff generiert werden kann und wie gut das Wasserstoffnetz ausgebaut wird. Nur mit einer Wasserstoffinfrastruktur, die der heutigen Versorgung mit Erdgas entspricht, lassen sich voraussichtlich auch Brennwertkessel mit Wasserstoff wirtschaftlich betreiben.

Mit einer Wasserstoff-Brennstoffzellenheizung haben Hausbesitzer aber schon heute die Möglichkeit, fortschrittliche und CO2-arme Heiztechnik zu verwenden. Ist ein Gasanschluss vorhanden, lässt sich die Brennstoffzelle in Ein- oder Zweifamilienhäusern installieren. Das Erdgas wird in Wasserstoff umgewandelt und die Brennstoffzelle erzeugt anschließend Strom und Wärme für das Gebäude. Dank hoher Förderung von bis zu 40 Prozent durch die KfW sind auch höhere Anschaffungskosten ab 30.000 Euro finanzierbar.

Wer selbst eine Wasserstoffheizung betreibt, ist einen großen Teil im Jahr unabhängig von Stromversorgern, denn die Brennstoffzelle kann bereits einen großen Anteil am jährlichen Stromverbrauch abdecken.

Quelle: https://www.thermondo.de/info/rat/erneuerbare-energie/wasserstoffheizung geladen am 22.07.2021

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Benötigt 3 m³ Frischwasser pro Jahr, um Wasserstoff zu produzieren.

Wasserstoff Bündel Datenblatt: https://www.tig.de/fileadmin/user_upload/TIGDokumente/3-SERVICE/Downloads/Produktdatenblaetter/Datenblaetter-Technische-Gase/Produktdatenblatt-Wasserstoff.pdf

2 Bündel Wasserstoffflaschen hinter dem Haus.

1 Bündel enthält 16 Flaschen für 300 kW Stromspeicher.

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1000 Liter Pufferspeicher

Zusätzliches Klimagerät zur Klimatisierung bzw. Kühlung des Hauses (Temperierung).

Ist komplett vom Stromnetz entkoppelt.