Gasheizung mit Wasserstoff: Das müssen Sie wissen

Die Diskussion um nachhaltige Energiequellen und CO₂-neutrale Heizsysteme gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff für Gasheizungen ist eine aufstrebende Technologie mit Potenzial. Denn im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen wird hier kein CO₂ freigesetzt. Das macht ihn zu einer von vielen umweltfreundlichen Alternativen auf dem Weg zu einer CO₂-neutralen Zukunft. Wie die Umrüstung einer Gasheizung möglich ist, welche Vorteile Wasserstoff zum Heizen hat und wie es um die Zukunftsfähigkeit dieser Methode steht, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.
> Umweltfreundlich heizen: Was ist die 65%-Regelung?
> Können Gasheizungen die 65%-Regelung erfüllen?
> Was bedeutet H2-ready?
> Wie lassen sich Gasbrennwertthermen auf 100% Wasserstoff umrüsten?
> Welche Vorteile bringt Wasserstoff zum Heizen mit sich?
> Wie funktioniert eine Wasserstoff-Heizung?
> Woher kommt der Brennstoff für die Wasserstoff-Heizung?
> Gibt es bereits eine Infrastruktur für das Heizen mit Wasserstoff?
> Ist Heizen mit Wasserstoff sicher?

Umweltfreundlich heizen: Was ist die 65%-Regelung?

Mit den Neuerungen im GEG (Gebäudeenergiegesetz) gilt, dass Heizungsanlagen in Neubauten (Bauantrag ab 1.1.24) künftig mit mindestens 65 % erneuerbarer Energien betrieben werden müssen. Hierfür haben Hausbesitzer verschiedene Möglichkeiten, etwa den Anschluss an ein (Fern)-Wärmenetz, eine Wärmepumpe, eine Stromdirektheizung, eine Hybrid-Heizung (z.B. eine Kombination aus einer Heizung mit erneuerbaren Energien und einem Gas- oder Ölkessel) oder Solarthermie. Unter bestimmten Bedingungen dürfen allerdings auch weiterhin Gasheizungen eingebaut werden.

Können Gasheizungen die 65%-Regelung erfüllen?

Das Gebäudeenergiegesetz ist grundsätzlich technologieoffen angelegt. Das heißt, dass auch Wasserstoff-Heizgeräte bei einem Heizungstausch sowie im Neubau zum Einsatz kommen dürfen. Auch Gasheizungen dürfen weiterhin eingebaut werden, sofern diese zu mindestens 65 % mit Biogas betrieben werden oder auf 100 % Wasserstoff umrüstbar sind ("H2-ready"). Technisch sind dafür die Voraussetzungen bereits geschaffen, denn viele Hersteller setzen bereits auf Gasbrennwert-Geräte, die das Label H2-ready tragen und für den zukünftigen Betrieb mit 100% Wasserstoff gerüstet sind.

Was bedeutet H2-ready?

Das Siegel „H2-ready“ wurde vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) ins Leben gerufen und bestätigt, dass ein Gas-Heizkessel für den Einsatz von Wasserstoff geeignet ist. Dies besagt, dass der Kessel auch dann funktioniert, wenn bis zu 20 % Wasserstoff zum Erdgas hinzugefügt wird. Das Ziel ist, dass diese Kessel in Zukunft auch vollständig mit grünem Wasserstoff betrieben werden können.

Wie lassen sich Gasbrennwerthermen auf 100% Wasserstoff umrüsten?

Die physikalischen Unterschiede zwischen Wasserstoff und Erdgas stellen für die Praxis keine unüberwindbaren Hürden dar. Bereits heute ist die Beimischung von Wasserstoff bis zu einem gewissen Grad möglich und wird in einigen Modellversuchen bereits praktiziert. Eine Wasserstoff-Beimischung von bis zu 20 % ist dabei aktuell schon zu erreichen. Die vollständige Umrüstung auf 100 % Wasserstoff erfordert jedoch noch weitere Anpassungen im Gasnetz, sowie den Einsatz speziell dafür konzipierter Heizgeräte.

Entsprechende neue Gasheizungsmodelle sind bereits käuflich zu erwerben und an dem „H2-ready“-Siegel zu erkennen. Diese können mit einem Umrüstkit von einer klassischen Gasheizung zu einer Heizung umgestellt werden, die zu 100% mit Wasserstoff betrieben werden kann. Die Umstellung betrifft dabei nur das Brennwertgerät und ist in etwa zwei Stunden erledigt. Einige Hersteller, z.B. Vaillant, stellen das hierfür erforderliche Umrüstkit vorrausichtlich ab 2026 zur Verfügung.

Welche Vorteile bringt Wasserstoff zum Heizen mit sich?

Der offensichtlichste Vorteil einer Wasserstoffheizung ist ihre Umweltfreundlichkeit. Da Wasserstoff bei der Verbrennung keine schädlichen Emissionen freisetzt, kann der Wechsel zu Wasserstoffheizungen erheblich zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen. Zudem hat Wasserstoff ein hohes Energie-zu-Gewicht-Verhältnis, was bedeutet, dass er eine große Menge Energie in einem relativ kleinen Volumen speichert. Er kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, was ihn zu einem vielseitigen Brennstoff macht. Desweiteren ist Wasserstoff kompatibel mit der bestehenden Gasinfrastruktur, was eine schrittweise Umstellung ermöglicht.

Wie funktioniert eine Wasserstoff-Heizung?

Beim Thema Wasserstoffheizungen gibt es vor allem zwei Hauptarten, die sich in ihrer Funktionsweise und Technologie unterscheiden: Brennstoffzellenheizungen und Wasserstoff-Brennwertkessel.

Brennstoffzellenheizungen

Die Brennstoffzellenheizung ist eine innovative Technologie, die nicht nur Wärme, sondern auch Strom erzeugt. Diese Art der Heizung nutzt eine elektrochemische Reaktion, bei der Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert, um Strom und Wärme zu erzeugen. Dabei wird Wasserstoff in die Anode der Brennstoffzelle eingeführt, während Sauerstoff (aus der Luft) zur Kathode geleitet wird. Durch die elektrochemische Reaktion entstehen Wasser, Strom und Wärme. Die erzeugte Wärme kann zur Beheizung von Gebäuden oder zur Warmwasserbereitung verwendet werden, während der Strom direkt im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann. 

Wasserstoff-Brennwertkessel

Wasserstoff-Brennwertkessel funktionieren ähnlich wie herkömmliche Gas-Brennwertkessel, sind jedoch speziell für den Einsatz von reinem Wasserstoff oder einem Wasserstoff-Erdgas-Gemisch ausgelegt. Diese Kessel verbrennen Wasserstoff, um Wärme zu erzeugen, wobei Wasser als einziges Verbrennungsprodukt anfällt. Im Vergleich zu traditionellen Brennstoffen wie Erdgas ist Wasserstoff umweltfreundlicher, da bei seiner Verbrennung kein CO₂ freigesetzt wird. Wasserstoff-Brennwertkessel nutzen zudem die Kondensationstechnologie, um die in den Abgasen enthaltene Wärme zurückzugewinnen und die Effizienz weiter zu steigern. Sie eignen sich gut für die Integration in bestehende Heizsysteme und können eine wichtige Rolle beim Übergang zu einer CO₂-neutralen Energieversorgung spielen.

Woher kommt der Brennstoff für die Wasserstoff-Heizung?

Für das Heizen mit Wasserstoff gibt es unterschiedliche Arten von Wasserstoff, die jeweils auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Die drei Hauptarten sind grüner, blauer und grauer Wasserstoff, und ihre Produktionsmethoden unterscheiden sich hinsichtlich der Umweltverträglichkeit und der damit verbundenen CO₂-Emissionen. Jede dieser Wasserstoffarten kann in Heizsystemen eingesetzt werden, wobei die Wahl des Wasserstoffs wesentlichen Einfluss auf die Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit des Heizsystems hat. Grüner Wasserstoff ist dabei die bevorzugte Wahl für eine zukunftsfähige und klimaneutrale Energieversorgung.

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen, wobei ausschließlich erneuerbare Energiequellen wie Solar-, Wind- oder Wasserkraft genutzt werden. Bei diesem Prozess wird Wasser (H₂O) in Sauerstoff (O₂) und Wasserstoff (H₂) aufgespalten. Da die Energie aus erneuerbaren Quellen stammt, ist dieser Prozess vollständig emissionsfrei und gilt als besonders umweltfreundlich. Grüner Wasserstoff ist ideal für die Nutzung in Heizsystemen, da er die CO₂-Bilanz nicht belastet.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff wird ähnlich wie grauer Wasserstoff durch Dampfreformierung von Erdgas hergestellt, wobei Methan (CH₄) bei hohen Temperaturen in Wasserstoff und CO₂aufgespalten wird. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass das bei der Produktion entstehende CO₂ abgefangen und gespeichert wird (Carbon Capture and Storage, CCS). Diese Technologie ermöglicht es, die CO₂-Emissionen, die normalerweise bei der Wasserstoffproduktion entstehen, signifikant zu reduzieren. Blauer Wasserstoff wird als eine Übergangslösung auf dem Weg zu einer vollständig erneuerbaren Energieversorgung angesehen.

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff ist derzeit die am häufigsten produzierte Form und wird überwiegend durch Dampfreformierung von Erdgas gewonnen. Dabei wird das Erdgas erhitzt, wodurch Wasserstoff und Kohlendioxid entstehen. Da das entstehende CO₂ bei diesem Prozess in die Atmosphäre freigesetzt wird, trägt grauer Wasserstoff zur globalen Erwärmung bei und ist somit die umweltbelastendste Form der Wasserstoffherstellung.

Gibt es bereits eine Infrastruktur für das Heizen mit Wasserstoff?

Ja, denn Wasserstoff kann direkt über das bestehende Gasverteilnetz in die Heizsysteme der Haushalte eingespeist werden. In der H2-Strategie der Bundesregierung ist festgelegt, dass dafür ausschließlich grüner Wasserstoff verwendet werden soll. Derzeit ist in Deutschland das Erdgasnetz so angepasst, dass bis zu 10% Wasserstoff beigemischt werden können, wobei Pläne bestehen, diesen Anteil auf 20% zu erhöhen. Feldtests zu einer möglichen Nutzung von 100% Wasserstoff laufen, jedoch müssen die Gasnetze erst entsprechend umgerüstet werden. Experten schätzen, dass bis zu 96 % der bestehenden Gasinfrastruktur auch für Wasserstoff nutzbar gemacht werden könnten, was eine schnelle und kosteneffiziente Umstellung ermöglicht. Um diese Technologie weiter zu fördern, hat die deutsche Bundesregierung neun Milliarden Euro für den Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur bereitgestellt, unterstützt von 21 EU-Mitgliedsstaaten und Norwegen. Ziel ist es, bis 2024 eine Million Tonnen und bis 2030 zehn Millionen Tonnen Wasserstoff zu produzieren.

Ist Heizen mit Wasserstoff sicher?

Das Heizen mit Wasserstoff gilt als sicher, vorausgesetzt, es werden spezifische Sicherheitsmaßnahmen und Standards eingehalten. Wasserstoff hat eine breite Zündgrenze und ist leichter als Luft, was bedeutet, dass er sich schnell in der Atmosphäre verflüchtigt und dadurch das Risiko einer Ansammlung verringert wird. Allerdings erfordert Wasserstoff wegen seiner hohen Reaktivität und Brennbarkeit besondere Vorsichtsmaßnahmen. Moderne Wasserstoffheizsysteme sind daher mit mehreren Sicherheitsfunktionen ausgestattet, wie beispielsweise Sensoren, die Undichtigkeiten frühzeitig erkennen und das System automatisch abschalten können.

Die Installation und Wartung solcher Systeme sollte stets von Fachpersonal durchgeführt werden, um die Einhaltung aller technischen Sicherheitsstandards zu gewährleisten. Zudem sind die richtige Lagerung und Handhabung des Brennstoffs wesentlich, um das Risiko von Leckagen zu minimieren. Insgesamt betrachtet, bietet die Wasserstofftechnologie ein hohes Maß an Sicherheit, wenn sie korrekt implementiert und überwacht wird.

Fazit: Die Zukunft von Wasserstoffheizungen

Aktuell ist es noch nicht möglich, ausschließlich mit Wasserstoff zu heizen. Zudem ist es noch nicht rentabel, denn die für die Herstellung von Wasserstoff ist sehr viel Energie nötig. Um das begehrte Gas zu gewinnen, wird Wasser unter Strom gesetzt. Mittels der sogenannten Elektrolyse werden die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Trotz der noch zu bewältigenden Herausforderungen ist die Zukunft der Wasserstoffheizung vielversprechend. Fortschritte in der Wasserstoffproduktion, insbesondere durch erneuerbare Energiequellen, sowie Innovationen in der Heiztechnologie könnten Wasserstoff zu einem Eckpfeiler einer nachhaltigen Energiezukunft machen. Weltweit gibt es mehrere Pilotprojekte und Forschungsinitiativen, die sich mit der Integration von Wasserstoff in die Heizsysteme beschäftigen. Diese Projekte liefern wertvolle Erkenntnisse und treiben die Entwicklung voran.

Die politische Unterstützung und finanzielle Förderung sind entscheidend für die Beschleunigung der Einführung von Wasserstoffheizungen. Regierungen weltweit erkennen zunehmend das Potenzial von Wasserstoff als Teil ihrer Klimaschutzstrategien.

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