Der Ganzjahres-Stromspeicher „picea“ nutzt überschüssigen PV-Strom zur hauseigenen Wasserstoff-Erzeugung. Der Solarstrom wird über Solarmodule auf den Dachflächen selbst produziert. Im Winter, zu Zeiten der Dunkelflaute, wird der Wasserstoff mittels einer Brennstoffzelle wieder in Solarstrom umgewandelt.
Lohnt sich eine Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus?
Wasserstoff: Heizen mit grüner Energie
Foto: Home Power Solutions/Weber-Haus
Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Aber welches Potenzial hat Wasserstoff fürs Heizen? Kann er zukünftig vielleicht sogar Erdgas ersetzen? Lohnt sich die Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus? Wir machen den Check.
Das erfahren Sie in diesem Artikel:
- Lohnt sich die Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus?
- Gas-Brennwertgeräte mit H2-Ready-Technologie
- Wasserstoff-Brennstoffzellenheizungen fürs Einfamilienhaus
- Heizen mit Wasserstoff: Lohnt es sich in der Zukunft?
- Wasserstofferzeugung mit Photovoltaik: Das Klimaquartier "Neue Weststadt" in Esslingen
- Lohnt sich die Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus?
Lohnt sich die Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus?
Laut der unabhängigen Informationsplattform Zukunft Altbau (gefördert vom Umweltministerium Baden-Württemberg) wird Wasserstoff als Ersatzbrennstoff für aktuell mit Erdgas betriebene Heizungskessel noch lange äußerst knapp und teuer bleiben.
Im Vergleich zu einer Wärmepumpe sei rund 6-mal mehr Energie notwendig, um dieselbe Wärmemenge zu erzeugen. Wer ein Haus besitzt, sollte daher im Normalfall eine Alternative wählen, so Frank Hettler von Zukunft Altbau. „Um eine Kilowattstunde Wärme aus Wasserstoff zu erzeugen, müssen also rund sechsmal mehr Windenergie- und Photovoltaikanlagen errichtet werden, als wenn der Strom direkt eine Wärmepumpe antreibt – volkswirtschaftlich ist das ein Unding.“
Und: Grünen Wasserstoff gibt es aktuell praktisch nicht. „Für den Gebäudesektor werden voraussichtlich keine relevanten Mengen zur Verfügung stehen“, sagt Dr. Martin Pehnt vom Institut für Energie- und Umweltforschung (ifeu). „Und diese werden relativ teuer sein.“ Künftig wird vor allem die Industrie enorme Mengen davon verbrauchen, um klimaneutral zu werden
Hinzu kommen die Kosten für die Umrüstung der H₂-Ready-Heizungen für die Verbrennung von reinem Wasserstoff. Aktuell ist dies in der Breite noch gar nicht möglich, entsprechende Geräte werden noch entwickelt.
Gleiches gelte für den Brennstoff Biomethan. Er wird als zusätzliche Alternative zum Wasserstoff wird ebenfalls knapp sein, bietet kaum Ausbaupotenziale und wird daher nicht in der erforderlichen Breite zur Verfügung stehen.
Heizen mit Wasserstoff − wie funktioniert das? Und welche Vor- und Nachteile gibt es?
Wasserstoff hat einen großen Vorteil: Er kommt im Überfluss auf der Erde vor. Gute Ausgangsvoraussetzungen also, um ihn günstig und nachhaltig zu nutzen − so scheint es.
Aber es gibt einen Knackpunkt: Denn Wasserstoff (H) ist nicht frei verfügbar, sondern gebunden in Wasser (H2O). Um daraus reinen Wasserstoff zu gewinnen, ist viel Energie notwendig: Das Wasser wird unter Strom gesetzt, bis aus der Elektrolyse die einzelnen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff hervorgehen.
Da Wasserstoff ein sehr flüchtiges Gas ist, ist der Transport nicht ganz einfach. Am einfachsten könnte man es über das Gasnetz transportieren. Da Wasserstoff andere chemische Eigenschaften als Erdgas hat, kann er aber nicht in beliebigen Menge beigemischt werden. Laut Branchenverband BDEW wäre es möglich, dem Gasnetz 10 Volumen-Prozent Wasserstoff beizumischen. Damit könnte man 6,5 Millionen Tonnen CO₂ einsparen.
Einfamilienhäuser, die Gasheizungen mit H2-Ready-Technologie betreiben, könnten dann mit diesem Wasserstoff heizen. Diese Überlegungen stecken aber momentan noch in den Kinderschuhen und sind noch nicht ohne Weiteres umsetzbar.
Gas-Brennwertgeräte mit H2-Ready-Technologie
Wolf
Gas-Brennwertgeräte fürs Einfamilienhaus wurden bislang ausschließlich mit Erdgas betrieben. Die Branche entwickelt aber derzeit sogenannte „H2ready”-Modelle, bei denen es möglich ist, dem Hauptenergieträger Erdgas Wasserstoff hinzuzufügen − bis zu einem Anteil von 20 Prozent.
Der Wasserstoff wird bei H2-Ready-Heizungen also nicht selbst erzeugt, sondern von außen zugeführt. Auch kann in diesem Fall nicht auf das Heizen mit Erdgas verzichtet werden, sondern die benötigte Erdgasmenge wird nur reduziert.
Wasserstoff-Brennstoffzellenheizung fürs Einfamilienhaus
Viessmann
Noch nachhaltiger sind Brennstoffzellenheizungen, die den benötigten Wasserstoff fürs Einfamilienhaus selbst erzeugen. Anders als bei einer Gas- oder Ölheizung wird die Energie dabei nicht über eine Verbrennung, sondern eine chemische Reaktion gewonnen. In der sogenannten Brennstoffzelle wird der Wasserstoff in Elektronen und Protonen geteilt. Dabei entsteht nicht nur Wärme, sondern auch Strom.
Die Wärmeleistung dieser Anlagen ist allerdings begrenzt. Deshalb muss auch hier ein zusätzlicher Gas-Brennwertkessel die Wärmelücke abdecken. Sie arbeiten besonders effizient, je mehr Strom erzeugt wird.
Die Kosten für eine solche Wasserstoffheizung (bzw. Brennstoffzellenheizung) liegen abzüglich der Förderung bei etwa 18.000 bis 22.000 Euro – inklusive Speicher, Zusatzheizgerät und Montage.
Beispiel: Photovoltaik-Wasserstoff-Stromspeicher als Ergänzung für die Heizung im Einfamilienhaus
Home Power Solutions/Weber-Haus
Home Power Solutions/Weber-Haus
Aus der Solarenergie wird Strom und Wärme gewonnen. So unterstützt picea die heimische Heizung, etwa eine Wärmepumpe, die ganzjährig mit grünem Solarstrom betrieben werden kann. Auch führt picea dem Haus Abwärme hinzu, die bei den chemischen Wandlungsprozessen entstehen − dies unterstützt die vorhandene Heizung, ersetzt sie aber nicht.
Die Kosten für ein solches Wasserstoff-Photovoltaik-Heizungssystem liegen bei ca. 60.000 Euro.
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Heizen mit Wasserstoff: Lohnt es sich in der Zukunft?
Aktuell spielen Wasserstoffheizungen noch kaum eine Rolle. Aber könnte sich das zukünftig ändern?
Viel hängt vom Ausbau der Gasnetze in Deutschland ab. Technisch wäre es möglich, diese auf Wasserstoff umzurüsten. Die logistische Herausforderung und die Kosten sind jedoch groß. Denn: Alle Leitungen und alle angeschlossenen Haushalte mit ihren Geräten müssten dann zu einem bestimmten Umstelldatum bereit sein, Wasserstoff zu transportieren und zu nutzen. Darauf weist die neutrale Informationsplattform Zukunft Altbau hin.
Daher gehen viele Experten davon aus, dass die Umstellung kaum umsetzbar ist − zumindest für die haushaltselevanten Verteilnetze. Denkbar wäre höchstens, dass wenige Heizungen, die an Knotenpunkten des künftigen Wasserstoffnetzes für die Industrie liegen, darüber versorgt werden könnten.
Wasserstofferzeugung mit Photovoltaik: Das Klimaquartier "Neue Weststadt" in Esslingen
Maximilian Kamps/Agentur Blumberg
Der finanzielle, technische und bauliche Aufwand für Wasserstoffheizungen ist hoch, wie das Heimspeichersystem „Picea“ zeigt. Deshalb spricht einiges für den Einsatz im größeren Maßstab, um große Flächen zur Solarstromerzeugung zu nutzen. Davon profitieren letztlich auch die Eigenheimbesitzer, die das Glück haben, in einem solch klimaneutral betriebenem Stadtviertel zu wohnen.
Im "Klimaquartier" in Esslingen werden Solarstromüberschüsse zur Erzeugung von Wasserstoff per Elektrolyse genutzt. Der Wasserstoff kann vor Ort genutzt werden, etwa im Winter zum Heizen. Der Wasserstoff wird außerdem für die Betankung von Stadtbussen oder anderen Fahrzeugen sowie industrielle Anwendungen genutzt. In unserer Reportage erfahren Sie mehr zum Klimaquartier in Esslingen »
Fazit: Lohnt sich die Wasserstoffheizung fürs Einfamilienhaus?
Wasserstoff spielt beim Beheizen von Gebäuden praktisch keine Rolle − und und wird es aller Voraussicht nach auch bleiben. Es gibt bislang nur sehr wenige Hersteller, die Wasserstoffheizungen fürs Einfamilienhaus anbieten, die teuer in der Anschaffung und im Betrieb sind. Denn die Herstellung per Elektrolyse aus Wasser ist sehr energieintensiv.
Dazu kommt: Wer wirklich grünen (also komplett klimaneutralen) Wasserstoff nutzen möchte, ist auf Wind- oder Solarenergie angewiesen. Und hierfür fehlen Einfamilienhäusern schlicht in den meisten Fällen die nötigen Dachflächen, um genügend Solarstrom für den Haushalt und die Wasserstoffheizung (ggf. kommt sogar noch ein E-Auto dazu) zu produzieren.
Wer ein Haus besitzt, sollte daher nach Möglichkeit die Gasheizung noch wenige Jahre weiternutzen und in der Zwischenzeit das Haus fit für eine Wärmepumpe oder Fernwärme machen. Sie kann ebenfalls ohne fossile Energieträger betrieben werden und arbeitet in wärmegedämmten Häusern energieeffizient und wirtschaftlich.
- In unserem Artikel erfahren Sie, wie Sie am besten vorgehen sollten, wenn Sie eine Wärmepumpe im Altbau nachrüsten wollen »
- Hier erklären wir, für wen sich die Fernwärme-Installation lohnt »
Eine weitere kostengünstige Alternative sind Klimageräte, die als Luft-Luft-Wärmepumpen einen relevanten Anteil bei der Beheizung des Gebäudes übernehmen können. In unserem Artikel erfahren sie mehr zu dieser bislang noch wenig bekannten Möglichkeit: Heizen mit der Klimaanlage »
Stand: September 2023
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