Wasserstoff Heizung als Beitrag für die Klima neutrale Zukunft
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Der Wärme Sektor eignet sich sehr gut für den Einbau einer umweltfreundlichen Wasserstoff Heizung. Bereits heute ließen sich 20 % Wasserstoff dem Erdgas beimischen und damit der CO2 Ausstoß deutlich reduzieren. Viessmann entwickelt bereits ein komplettes Produktprogramm für die Wasserstoff Heizung und erprobt auch die wasserstofftaugliche Brennstoffzellen Heizung.
Inhalt
- Wärmesektor mit Wasserstoff als Energieträger
- Strategien für die Wasserstoff Infrastruktur
- Warum Wasserstoff?
Bis 2050 klimaneutral werden und die CO2-Emissionen auf Null reduzieren, sind die Ziele der deutschen und europäischen Politik. Um das zu erreichen, muss die Verbrennung fossiler Energieträger mit umweltfreundlichen Lösungen ersetzt werden. So wird es im Wärme Sektor künftig einen Mix aus strombasierten Lösungen wie Wärmepumpen und aus Erneuerbaren Energieträgern wie synthetischem Methan und Wasserstoff CO2-neutral erzeugt mit der Brennstoffzelle geben. Insbesondere der Wasserstoff wird eine zentrale Rolle beim Heizen spielen. Sein Einsatz ist der konsequente Weg, den Wärme Markt klimaneutral zu machen.
Wärmesektor mit Wasserstoff als Energieträger
Die Wasserstoff Heizung ist Partner in der Elektrifizierung. Der Wasserstoff hilft dabei, die Investitionen für das CO2-freie Heizen in Gebäuden zu realisieren. Eine Leitstudie der Deutschen Energie-Agentur (Dena) zeigt, dass ein Mix aus Strom und Wasserstoff Heizung in Gebäuden die Energiesystemkosten um mindestens 260 Mrd. Euro bis zum Jahr 2050 senken würde.
Gasinfrastruktur für die Wasserstoff Heizung nutzen
Der Ausbau von Reservekraftwerken und Stromnetzen, welcher bei der vollständigen Elektrifizierung des Wärmesektors erforderlich ist, würde deutlich geringer ausfallen, wenn die bestehende Gas Infrastruktur für Wasserstoff genutzt werden würde.
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Außerdem lassen sich mit dem neuen Energieträger Wasserstoff sehr schnell die CO2-Emissionen deutlich verringern. Schon heute könnten 20 % Wasserstoff dem Erd Gas im Netz beigemischt werden. Das würde die Treibhausgase um rund 7 % pro Jahr reduzieren – ein schnell wirksamer Beitrag zum Klimaschutz.
Moderne Brennwert Anlage mit bis zu 30 % Wasserstoff
Die Technik ist vorhanden, um solche Erdgas-Wasserstoff Gemische für die Gebäudeheizung nutzen zu können. Sie befindet sich vieltausendfach im Markt. Die Gas Brennwertgeräte Vitodens 300 und Vitodens 200 von Viessmann können prinzipiell bereits heute mit 20- bis 30-prozentigen Wasserstoff Anteilen betrieben werden. Daher sind Haus- und Wohnungseigentümer bestens gerüstet, wenn sie sich für den Einbau der modernen Wand- und Kompaktgeräte entscheiden.
Strategien für die Wasserstoff Infrastruktur
Nationale und internationale Initiativen werden künftig den Ausbau der Infrastruktur zum Erzeugen von Wasserstoff vorantreiben. Die Bundesregierung hat dazu im Sommer 2020 ihre nationale Infrastruktur vorgestellt. Sie kündigte Finanzmittel in Höhe von 9 Mrd. Euro für die Förderung zur gezielten Weiterentwicklung der Wasserstoffinfrastruktur an. Zur gleichen Zeit veröffentlichte die EU-Kommission eine Wasserstoffstrategie zum Ausbau der Erzeugungskapazitäten an. Bis 2024 soll die Wasserstoff, mit Erneuerbaren Energien produziert, auf bis zu 1 Mio t steigen, bis zum Jahr 2030 dann auf 10 Mio. t.
Sieben gute Gründe für Wasserstoffantrieb und Brennstoffzelle
Heute bereits werden zahlreiche Pilotprojekte unterstützt. Erst kürzlich im Januar 2021 hat das Bundesforschungsministerin (BMBF) drei Leitprojekte auf den Weg gebracht, die aus einem Ideenwettbewerb resultieren und eine Förderung von 700 Mio EUR erhalten.
Die Errichtung einer Wasserstoffinfrastruktur im rheinland-pfälzischen Kaisersesch ist ein weiteres Projekt vom BMWi gefördert. Unter dem Titel „Smartquart“ entsteht bis 2023 eine komplette Wasserstoffinfrastruktur vom Erzeugen des regenerativen Stroms zum Betrieb der Elektrolyseure für die Elektrolyse von Wasserstoff, seiner Speicherung und Verteilung bis hin zur Nutzung in den Sektoren Wärme- und Stromversorgung, Industrie und Verkehr.
Auch Viessmann ist an diesem ersten realen Labor der Energiewende von Beginn an beteiligt und wird neben Brennwertgeräten für die Wasserstoff Heizung zudem eine wasserstofftaugliche Brennstoffzellenheizung im Praxisbetrieb erproben.
Brennwertgeräte für 100 % Wasserstoff
“Wir gestalten Lebensräume für zukünftige Generationen” ist das Anliegen von Viessmann. Für eine sichere, zuverlässige, bezahlbare und klimaneutrale Wärmeversorgung der Zukunft erprobt derzeit ein Team aus Ingenieuren und Technikern im Viessmann Forschungs- und Entwicklungszentrum in Allendorf (Eder) H2 ready Brennwertgeräte für den Betrieb mit reinem Wasserstoff.
Grundlage dafür sind moderne, gasadaptive Wandgeräte für Erdgas mit einem vollvormischenden Oberflächen Gasbrenner. Die gegenüber Gas deutlich abweichenden Verbrennungseigenschaften von Wasserstoff erfordern die Neuentwicklung der Anlage für Verbrennung, Flammenüberwachung und Regelung. Zudem ist eine Anpassung der Brenner Komponenten erforderlich.
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Nach der Prototypen Erprobung folgen die Phasen Qualifizierung, Dauererprobung und Einsatz der Geräte ab Anfang 2023 in Kaisersesch. Die Geräte werden dann voraussichtlich ab 2024 auf den Markt gebracht. In Deutschland soll es dann weitere regionale Gasnetze zur Verteilung von reinem Wasserstoff an die Verbraucher geben. Die H2 ready Brennwertgeräte lassen sich übrigens mit wenigen Handgriffen vom Betrieb mit Erdgas bzw. Erdgas / Wasserstoff Gemisch auf den Betrieb mit reinem Wasserstoff umstellen.
Doch das ist nicht alles. Viessmann entwickelt derzeit weitere Brennwertsysteme auch für größere Leistungen sowie Brennstoffzellen und Blockheizkraftwerke für die Nutzung von Wasserstoff.
Technisches Allgemeinwissen
Wasserstoff kann CO2-neutral erzeugt und verbrannt werden und ist damit absolut klimafreundlich. Das häufigste Element im Universum ist nicht giftig, ätzend oder radioaktiv. Es verunreinigt das Wasser nicht und verursacht keine Umweltschäden. Wasserstoff bietet mit 33,3 kWh/kg gegenüber Heizöl 11,4 kWh/kg und Erdgas 13,9 kWh/kg über die höchste Energiedichte pro kg.
Lesetipp: Messtechnik für die Wasserstoff Herstellung
Allerdings unterscheidet sich Wasserstoff gegenüber Erd Gas beispielsweise deutlich in seinen verbrennungsrelevanten Eigenschaften. Die auf das Volumen bezogene Energiedichte beträgt bei gasförmigem Wasserstoff unter normalem Druck bei normalen Temperaturen nur ca. 3,0 kWh/m³. Bei Erdgas sind das hingegen 9,97 kWh/m³.
Der auf der Erde vorkommende Wasserstoff liegt praktisch nur in chemisch gebundener Form vor, zum Beispiel in Form von Wasser mit seinem Sauerstoff Anteil. Wasser bedeckt mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche. Die gesamten Vorkommen von Wasser auf der Erde belaufen sich auf etwa 1,386 Mrd. km³. Daneben sind auch Erdgase wie Methan und Erdöl wichtige wasserstoffhaltige Verbindungen.