Wasserstoff: Was er zur Energiewende im Gebäudesektor beitragen kann

Wasserstoff gilt seit einiger Zeit als Schlüsselelement für das Gelingen der Energiewende. Denn er verbindet die verschiedenen Sektoren Energie, Verkehr, Gebäude und Industrie und lässt sich als CO2-neutraler Energieträger, -speicher und -lieferant einsetzen. So kann man den aus erneuerbarem Strom, Wasser und mittels Elektrolyse erzeugten “grünen” Wasserstoff zum Beispiel über die bestehende Gasinfrastruktur transportieren, zwischenspeichern und im Gebäude als Energielieferant für die CO2-freie Beheizung nutzen Wasserstoff unterstützt somit auch im Gebäudesektor die Dekarbonisierung und die Umsetzung der globalen Klimaziele. Von Henning Sandfort, CEO Building Products, Siemens Smart Infrastructure

Klimaforscher und Umweltexperten, aber auch große Teil der Gesellschaft und Politik sind sich einig: Die Energiewende ist notwendig, um den Klimawandel und die damit verbundene Erwärmung der Erdatmosphäre zu begrenzen. Ursache für den Klimawandel, dem daraus resultierenden Anstieg des Meeresspiegels und die Umweltkatastrophen ist der Mensch selbst – auch darüber herrscht Konsens. Denn durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern für Industrie, Mobilität und Gebäudebeheizung, vor allem aber für die Stromerzeugung produziert der Mensch zu viel schädliches Kohlendioxid.

Effizienz der Energieverbraucher im Gebäude verbessern

Durch den Einsatz regenerativer Energien zur Stromerzeugung – im Wesentlichen Wind-, Wasser- und Sonnenkraft – sollen die CO2-Emissionen deutlich reduziert und die Erderwärmung, wie im Pariser Klimaabkommen vereinbart, auf 1,5° C begrenzt werden. Gleichzeitig gilt es, den absoluten Verbrauch an Energie im Gebäude zu reduzieren. Das lässt sich zum Beispiel durch eine bessere Effizienz der Energieverbraucher erreichen. In der Gebäudetechnik sind allein durch den Austausch von überalterten Heizungen durch Gas-Brennwertgeräte mit moderner Regelungstechnik Energieeinsparungen von bis zu 30 Prozent möglich. Der Anteil veralteter Heizungsgeräte am Gesamtbestand in Europa beträgt 60 Prozent.

Zusätzlich setzt die Branche auf Wärmepumpen für die Gebäudeheizung, die sich zu etwa drei Vierteln aus Umweltwärme und zu einem Viertel aus Strom speisen. Der Umbau auf moderne Heizsysteme im Gebäude wird jedoch noch viele Jahre in Anspruch nehmen. Er ist zudem nicht überall problemlos realisierbar, vor allem nicht in Bestandsgebäuden. Außerdem steht noch nicht ausreichend regenerativer Strom zur Verfügung, um die Elektrifizierung in Gebäuden, im Verkehrswesen und in der Industrie flächendeckend umzusetzen. Und nicht zuletzt gilt es auch die Stromnetze noch massiv auszubauen.

Zwischenspeicher für erneuerbare Energie

Beim Treffen der wichtigen G20-Staaten im Oktober 2021 in Rom waren sich die Teilnehmer einig, dass noch mehr für den Klimaschutz getan werden müsse. Bei zunehmendem Einsatz von Wind- und Sonnenkraft zur Stromerzeugung wird es allerdings immer schwieriger, die Stromnetze zwischen Produktion und Verbrauch auszubalancieren. Daher braucht es Energiespeicher im Gebäude. Eine Möglichkeit der Energiespeicherung ist die Produktion von Wasserstoff. Dieser lässt sich überdies bereits heute zu einem gewissen Anteil ohne Weiteres in die Gasnetze einspeisen und als Gemisch mit Erdgas in den Heizungen nutzen.

Zahlreiche fundierte Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Anteil von 10 Prozent Wasserstoff im Erdgas keine Probleme bei den Verbrauchern verursachen wird. Die meisten Geräte sind bereits heute sogar für den Einsatz von 20 Prozent Wasserstoff geeignet. Überschüssiger Strom lässt sich also mittels Elektrolyse-Anlagen klimaneutral nutzen, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu trennen. Letzterer lässt sich danach über die bestehende Gas-Infrastruktur weiter nutzen.

Erste Pilotanlagen, die so arbeiten, sind bereits in Betrieb. In der bayerischen Stadt Wunsiedel im Fichtelgebirge entsteht derzeit eine wegweisende Anlage zur Erzeugung von “grünem” Wasserstoff. Mit einer elektrischen Anschlussleistung von 6 MW in der ersten Ausbaustufe ist sie eine der größten ihrer Art und hat damit Modellcharakter für ganz Deutschland.

Die Nutzung von Wasserstoff für die Gebäudebeheizung bietet durch ihre Verträglichkeit für wechselnde Beimischungsanteile eine Lösung, um die Stromnetze auszubalancieren. Gleichzeitig resultiert daraus eine zunehmend klimaschonende Nutzung bestehender Gasverbrauchseinrichtungen.

Wasserstoff mit enormem Potenzial

Für eine klimaneutrale Zukunft soll sich laut der “Wasserstoff-Roadmap” des deutschen Branchenverbands DVGW der Anteil an Wasserstoff im Gasnetz bis auf 100 Prozent steigern lassen. Allerdings sind noch weitere technische Innovationen und auch grundlegende Normungsänderungen erforderlich, um alle Gasverbrauchseinrichtungen umstellen zu können. Natürlich wird auch Wasserstoff nicht kurzfristig in großem Umfang für die Einspeisung ins Gasnetz zur Verfügung stehen. Aber gerade die Möglichkeit zum kontinuierlichen Ausbau und die weitere Nutzung der bestehenden Infrastruktur machen diesen Ansatz so interessant. Die Idee dazu: Man setzt Gasverbrauchseinrichtungen ein, die für die Nutzung von Wasserstoff vorgerüstet sind – Stichwort „hydrogen-ready“.

Um die Energiewende auch im Gebäudebereich konsequent erfolgreich umzusetzen, ist es zwingend erforderlich, auf eine technologie-offene Strategie zu setzen. Wasserstoff bietet eine einzigartige Möglichkeit, die einzelnen Sektoren zu koppeln, und damit sowohl als Energiespeicher als auch als Energieträger für die Gebäudebeheizung zu fungieren. Die Gasheizgeräteindustrie geht dazu bereits in Vorleistung, indem sie ihre Technologien für die Verwendung von Wasserstoff anpasst.

Weitere Informationen: https://h2-project-visualisation-platform.entsog.eu/

Erfahren Sie mehr in unserem Schwestermagazin „Bauen Aktuell“ über die Grundlagen für einen CO2-neutralen Industriekomplex.