Wasserstoff wird heute generell als Schlüsselelement für eine erfolgreiche Energiewende angesehen und gilt als Energieträger der Zukunft, da er in den unterschiedlichsten Bereichen – zum Beispiel bei der Wärmeproduktion für Heizungen, in zahlreichen industriellen Prozessen oder bei mobilen Antrieben in den Bereichen Transport und Verkehr – zur massiven Reduktion der CO2-Emissionen beitragen kann. Aber ist das Heizen mit Wasserstoff wirklich die Zukunft? Ist die Technologie marktreif? Und kann Sie sich gegen bewährte Heiztechnologien wie zum Beispiel die Wärmepumpe durchsetzen? Die Antworten auf diese Fragen finden Sie hier.
Was ist Wasserstoff eigentlich?
Wasserstoff ist das in der Natur am häufigsten vorkommende chemische Element. Er ist wichtiger Bestandteil sämtlicher organischer Verbindungen, kommt aber in der Natur nur in Verbindung mit anderen Elementen vor. Dies führt dazu, dass die Herstellung des Gases in reiner Form gar nicht so einfach ist. Wasserstoff kann nämlich nicht einfach abgebaut, sondern muss erst erzeugt werden. Aber erst einmal gewonnen, lässt sich Wasserstoff-Gas als Energieträger speichern und kann generell für effiziente Prozesse der Energieumwandlung eingesetzt werden.
Wie wird Wasserstoff genau gewonnen?
Um Wasserstoff zu erhalten, muss er unter Einsatz von Energie aus wasserstoffreichen Ausgangsprodukten, also beispielsweise aus Wasser (H2O = 2 Teile Wasserstoff, 1 Teil Sauerstoff) abgespalten werden.
Anders als bei Gas oder Öl, wird die Energie also nicht durch Verbrennung sondern durch einen chemischen Prozess gewonnen. Dieser chemische Prozess kann durch unterschiedliche Methoden erfolgen, die Auswirkungen auf die Umwelt sind jedoch je nach Methode völlig verschieden:
Grüner Wasserstoff
Grüner Wasserstoff wird durch die sogenannte Elektrolyse gewonnen: Unter Einsatz von elektrischem Strom wird Wasser in seine Bestandteile Wasser- und Sauerstoff gespalten. Wird dafür Elektrizität aus erneuerbaren Quellen (Photovoltaik, Wind) verwendet, ist diese Art der Wasserstoffgewinnung tatsächlich grün, es entsteht also kein CO2 – der so gewonnene Wasserstoff ist umweltfreundlich. Grüner Wasserstoff erfüllt als einziger Wasserstoff die Anforderungen des Pariser Klimaschutzabkommens und weist deswegen das grösste Potenzial auf als Heiztechnologie der Zukunft eine Rolle zu spielen.
Blauer Wasserstoff
Blauer Wasserstoff wird unter Einsatz von fossilen Brennstoffen (mehrheitlich Erdgas) bei der sogenannten Dampfreformierung gewonnen: Unter Zugabe von Wasserdampf werden in einer chemischen Reaktion Wasserstoff und Kohlendioxid gespalten. Der Wasserstoff steht in reiner Form zur Verfügung, das Kohlendioxid wird in Tanks oder unterirdischen Höhlen (z.B. stillgelegte Salzminen) gelagert. So kann blauer Wasserstoff per se auch als weitgehend klimafreundlich betrachtet werden.
Türkiser Wasserstoff
Türkiser Wasserstoff wird mit einem sehr ähnlichen Verfahren wie der blaue Wasserstoff gewonnen: Bei der sogenannten Methanpyrolyse wird das Erdgas in einem Hochtemperaturreaktor unter Zuführung von Hitze gespalten. Auch der türkise Wasserstoff kann nur dann als CO2-neutral gelten, wenn die Energie für den Prozess aus erneuerbaren Energiequellen stammt und der entstehende Kohlenstoff langfristig gebunden bleibt.
Grauer Wasserstoff
Grauer Wasserstoff entsteht wie blauer oder türkiser Wasserstoff. Der einzige Unterschied: Das abgespaltene CO2 wird ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben. Das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff bei der Abspaltung beträgt rund 1:10 – grauer Wasserstoff ist somit alles andere als klimafreundlich, sondern verstärkt sogar den Treibhauseffekt.
Wie kann Wasserstoff zum Heizen genutzt werden?
Zwei Technologien mit gänzlich verschiedener Arbeitsweise können aktuell für das Heizen mit Wasserstoff genutzt werden: entweder man baut sein eigenes kleines Kraftwerk im Keller auf, die sogenannte Brennstoffzellen-Heizung wie es bereits in Japan gang und gäbe ist oder aber das Schweizer Gasverteilnetz mischt dem herkömmlichen Gas einen gewissen Anteil Wasserstoff bei, um die herkömmliche Gas-Brennwertheizung auf andere Weise zu benutzen.
Wasserstoff als Erdgas-Ersatz in Heizungssystemen
Die Brennstoffzellen-Heizung
Welche Vorteile bietet die Wasserstoff-Heizung? Welche Nachteile hat sie?
Das Potenzial der Technologie ist riesig. Erfahren Sie im Folgenden die wichtigsten Vor- und Nachteile der Wasserstoff-Heizung.
Die wichtigsten Vorteile | Die wichtigsten Nachteile |
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Grüne Wasserstoff-Heizungen kombinieren
Eine interessante Perspektive bietet eine Wasserstoff-Heizung zur direkten Verbrennung von Wasserstoff in einer Gas-Brennwertheizung im Verbund mit einer Photovoltaik-Solaranlage: Wie bereits erwähnt kann Wasserstoff mittels Elektrolyse gewonnen werden. Dabei wird Wasser durch Einsatz von elektrischem Strom in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, der Wasserstoff steht für den Einsatz in einem Heizsystem bereit. Stammt der für diesen Prozess benötigte Strom aus einer Photovoltaik-Anlage, erzielt das Gesamtsystem (Photovoltaik für Stromproduktion, Wasserstoffheizung für Wärmeproduktion) eine äusserst vorteilhafte Öko-Bilanz.
Klimafreundliches Heizen mit grünem Wasserstoff
Vieles ist im Fluss, vieles in Entwicklung, vieles noch unklar. Aber eines steht fest: Dem Wasserstoff gehört aufgrund seiner Effizienz als Energieträger und seiner CO2-Freundlichkeit – nicht zuletzt auch im Bereich Heizen – die Zukunft. Entscheidend für den durchschlagenden Erfolg der Technologie in der Schweiz sind unter anderem die Erfüllung dieser zentralen Forderungen:
- Gesicherte Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff für alle Anwendungen mit entsprechendem Verteilnetz
- Vergünstigung der Produktionskosten von grünem Wasserstoff
- Deutliche Senkung der Systemkosten (Heizungen) durch Produktion höherer Stückzahlen
- Weiterentwicklung der Brennstoffzelle zu einer massentauglichen, erschwinglichen, zuverlässigen und zu 100% CO2-neutralen Heiz-Technologie
- Unterstützung der neuen Technologie – insbesondere von Wasserstoff-Heizungen – durch die Politik, z.B. in Form von Fördergeldern wie bei Wärmepumpen oder bei der Photovoltaik
Vaillant fördert den Einsatz von Wasserstoff im Heizungssektor
Bei Vaillant fördern wir den Einsatz von Wasserstoff im Heizungssektor und arbeiten an 100 % wasserstoffbetriebenen Heizsystemen. So werden wir bereits in 2021 Testreihen zu wandhängenden H2-Heizgeräten durchführen, um sie zur Marktreife zu bringen. Eine Vaillant H2-Heizung senkt nicht nur den CO2-Ausstoss auf null, das Gerät lässt sich im Prinzip genauso betreiben und nutzen wie ein heute übliches Gas-Brennwertgerät.
Unsere Gas-Brennwertsysteme der neuesten Generation sind bereits heute in der Lage, Gas mit hoher Beimischung von Wasserstoff zu verbrennen. In unseren Laboren konnten wir sogar Beimischungen bis zu 30% erfolgreich erproben. Die zunehmende Verwendung von H2 im Gasnetz führt zu schwankenden Gasqualitäten. Auch hierauf sind unsere Geräte bereits heute optimal vorbereitet. Die Verbrennungsregelung IoniDetect „erkennt“ die verschiedenen Gasarten in einem Netz automatisch und stellt sich darauf ein.
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