Wasserstoff statt Wärmepumpe?
Die Debatte um das Heizen mit Wasserstoff
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In zwei Jahren sollen die ersten Gasheizungen auf den Markt kommen, die zu 100 % mit Wasserstoff (H₂) betrieben werden können. Was bedeutet das für die Eigenheimer? Werden wir in Zukunft unsere Häuser doch mit Wasserstoff heizen oder wird sich die Technologieoffenheit für Wasserstoff als Sackgasse erweisen? Noch dürfen wasserstofffähige Gasheizungen weiter eingebaut werden, auch wenn sie vorerst nur mit Erdgas betrieben werden. Also, statt einer Wärmepumpe doch eine neue Gastherme kaufen?
Es klingt zuerst einmal gut: Statt des fossilen Erdgases wird künftig klimaneutral produzierter Wasserstoff durch die Rohrleitungen der Gasversorger bis in unsere Häuser strömen. Statt teurer Wärmepumpen benötigt man nur noch eine neue Heizungsanlage, die mit Wasserstoff betrieben werden kann. Die enormen Summen, die in den Ausbau der Stromnetze investiert werden müssen, wären geringer, und auch die Eigenheimer würden eine Menge Geld sparen.
In der bayerischen Gemeinde Hohenwart ist dies seit über einem Jahr Realität: Dort werden im vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Wasserstoff-Leitprojektes „TransHyDe“ geförderten Modellprojektes „H2Direkt“ zehn Haushalte und ein Gewerbebetrieb über Erdgasleitungen mit Wasserstoff versorgt, der in den Häusern zum Heizen verwendet wird. Für die Versorgung wurde der benötigte Teil des Ortsnetzes vom Erdgas-Netz abgetrennt. Der grüne Wasserstoff (siehe Kasten u.r.) wird mit einem LKW zur Einspeiseanlage transportiert und – nach einer Druckreduzierung – in das Netz eingespeist.
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Therme im Pilotprojekt „H2Direkt“.
„Ziel des Projektes war es zu demonstrieren, dass ein bestehendes Erdgasnetz auf 100 % Wasserstoff umgestellt werden kann. Das haben wir auch geschafft, wir mussten kein einziges Teil austauschen“, erläutert Niklas Zigelli, Projektleiter für H2Direkt bei der Thüga AG, einem Netzwerk kommunaler Dienstleister, das das Projekt gemeinsam mit Energie Südbayern und Energienetze Bayern durchführt. Ob dieses Szenario bundesweit Realität werden könnte, darüber gibt es zurzeit eine heftige Debatte.
Sicher ist, dass die Bedeutung von Wasserstoff mit der Energiewende zunehmen wird. Um die klimapolitischen Ziele der Bundesregierung oder auch der bayerischen Landesregierung zu erreichen, ist er ein wichtiger Baustein. Er kann – klimaneutral produziert – dort eingesetzt werden, wo erneuerbare Energien nicht direkt nutzbar sind, etwa in der Schifffahrt.
Ebenso ist es mit ihm auch möglich, prozessbedingte CO₂-Emmissionen in bestimmten Industrien zu reduzieren, etwa in der Stahlindustrie. Mit Wasserstoff kann man ebenfalls Strom aus erneuerbaren Energien speichern, der bei Bedarf wieder verstromt werden kann. Ebenso wird er als Energieträger für energieintensive Produktionszweige wichtiger werden. Als Grundstoff in der Chemieindustrie, etwa für die Herstellung von Ammoniak, ist er bereits heute von zentraler Bedeutung.
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H₂-ready-Thermen dürfen auch in Zukunft eingebaut werden.
Auch in Bayern wird Wasserstoff daher von staatlicher Seite stark gefördert. Hier ist das „Zentrum Wasserstoff.Bayern“ die zentrale Strategie- und Koordinationsstelle, auch für das „Wasserstoffbündnis Bayern“. Ein Interview für das „Eigenheimer Magazin“ lehnte sie ab.
Wasserstoff dringend gesucht
Die Nachfrage nach Wasserstoff wird also steigen, soviel ist sicher. Aktuell liegt der Verbrauch in Deutschland jährlich bei ca. 55 Terrawattstunden (TWh), gleichmäßig verteilt zwischen Grundstoff- und Petrochemie – meistens als grauer Wasserstoff. Die Bundesregierung geht von einem Bedarf von 90 bis 110 TWh im Jahr 2030 aus.
Bislang gilt die Herstellung aus regenerativen Energiequellen allerdings als unwirtschaftlich. Die Verfügbarkeit von Wasserstoff in Deutschland ist daher noch viel zu gering. Es werden hierzulande zwar zunehmend Produktionsstätten eröffnet, aber grüner Wasserstoff ist und bleibt Mangelware. Die ambitionierte Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung sieht daher vor, einen Teil des Bedarfs mit neuen Solar- und Windenergieanlagen zu produzieren.
Ein Großteil wird aber aus dem Ausland importiert werden müssen, besonders aus dem Süden Europas und von Offshoreanlagen in Nord- und Ostsee. Deutschland werde laut Importstrategie der Bundesregierung weltweit zu den größten Wasserstoffimporteuren zählen. Ob die Mengen auf dem Markt aber reichen werden, zweifeln Experten an. Und wenn, ist es wahrscheinlich, dass die hohe Nachfrage die Preise nach oben treiben wird.
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Pipeline für den Transport von grünem Wasserstoff an einer Produktionsanlage.
Von Grün bis WeißDer eigentlich farblose Wasserstoff wird durch seine Herstellungsverfahren in unterschiedliche Farben unterteilt:
Quelle: Umweltbundesamt |
Am Anfang der Kern
In Deutschland sollen jetzt mit einem „Kernnetz“ zentrale Wasserstoff-Standorte verbunden werden – sozusagen die Autobahnen einer neuen Wasserstoffinfrastruktur. Finanziert wird das über Netzentgelte, die in den ersten Jahren gedeckelt werden, um zu hohe Kosten für die Nutzer zu vermeiden. Ende Oktober wurde das Kernnetz mit einer Länge von 9040 km genehmigt, das zu rund 60 % aus umgestellten Erdgasleitungen bestehen soll.
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Elektrolyse-Anlage zur Produktion von grünem Wasserstoff in Wunsiedel.
Laut Aussage des „Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches“ (DVGW), in dem die Leitungsbetreiber organisiert sind, liegen 90 % der energieintensiven Industrieanlagen nicht in der Nähe des Kernnetzes, daher müsse auch das Verteilnetz weiter ausgebaut werden.
„Wir haben erstmal ein sehr großes Gasnetz, das in der Lage ist, große Mengen zu transportieren und zu verteilen. Im Grunde kann man jeden Verbraucher damit versorgen. Das schafft Beschleunigungseffekte und ein Maß an Sicherheit, es muss nicht viel neu gebaut werden. Und je geringer ich etwas anfassen muss, desto geringer sind auch meine Kosten“, erläutert Dr. Paschalis Grammenoudis vom DVGHW.
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Was ist teurer?
Aber auch in das Erdgasnetz wird man viel Geld stecken müssen, um es für Wasserstoff zu ertüchtigen. Wie viel, und ob das wirklich günstiger ist als der Ausbau der Stromnetze, darüber gibt es unterschiedliche Ansichten: Der DVGW hat eine Studie vorgelegt, die zeigen soll, dass „die Versorgung mit grünen Gasen insgesamt deutlich kostengünstiger ist als die Versorgung mit Strom.“
Die Aussagekraft der Studie wird allerdings von Experten angezweifelt. Laut einer Gegenüberstellung des Borderstep Instituts wären die Investitionen in die Wasserstoffversorgung ungleich höher. Am Ende würden 4000 Euro Heizkosten für einen Haushalt mit Wasserstoff 1600 Euro beim Heizen mit einer Wärmepumpe entgegenstehen.
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Wasserstoff kann dort eingesetzt werden, wo erneuerbare
Energien nicht verfügbar sind.
„Sowohl die Strom- als auch die Gasleute machen im Moment zweckdienliche Studien und Argumentationen. Es ist klar, dass sich das Stromnetz fundamental ändern wird. Es wird in Zukunft mehr Stromverbraucher geben, etwa die Besitzer von E-Autos oder Produzenten von grünem Wasserstoff. Das heißt, das Stromnetz muss sowieso ausgebaut werden. Der Ausbau des Gasnetzes ist somit keine direkte Alternative zum Ausbau des Stromnetzes“, so Dr. Jens Clausen, Energieexperte vom Borderstep Institut.
BrennstoffzellenheizungenDirekt mit Wasserstoff heizen – das ist schon heute möglich, allerdings nur, wenn man seinen eigenen Wasserstoff dafür herstellt. Auf dem Markt gibt es dafür Brennstoffzellenheizungen. Sie nutzen Brennstoffzellen, um die chemische Energie in Wärme und Strom umzuwandeln. Diese stromerzeugenden Heizungen benötigen Erdgas oder auch Flüssiggas, um daraus Wasserstoff herzustellen. Diese Anlagen sind aber noch sehr teuer in der Anschaffung. |
Kommen die Wasserstoffnetze?
Der Einbau einer Gasheizung ist nach dem Gebäudeenergiegesetz weiter möglich, wenn sie erneuerbare Gase nutzt. Sie kann so z.B. mit nachhaltigem Biomethan bzw. biogenem Flüssiggas oder aber grünem oder blauem Wasserstoff betrieben werden.
Gasheizungen, die für den Betrieb mit Wasserstoff ausgelegt sind, tragen das Siegel „H₂-ready“, dessen Voraussetzungen vom DVGW definiert wurden. Mittlerweile gibt es die ersten H₂-ready-Geräte, die mit Erdgas betrieben werden können, das einen Anteil von 20 % Wasserstoff enthält. Diese Geräte beinhalten Herstellerverpflichtungen, die besagen, dass sie 2026 auf den Betrieb mit 100 % Wasserstoff umgerüstet werden können – bislang sind Heizungen, die nur mit Wasserstoff laufen, nicht erhältlich.
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Der Plan für ein Wasserstoff-„Kernnetz“ wurde gerade verabschiedet – neue Pipeline in Baden-Württemberg.
Eine Voraussetzung für den Einbau einer H₂-ready-Therme ist, dass ein verbindlicher Fahrplan für die Umstellung des örtlichen Gasnetzes auf Wasserstoff vorliegt. Sobald das Wasserstoffnetz verfügbar ist, müssen die Heizungen auf den Betrieb mit Wasserstoff umgestellt werden.
Die Ausweisung von Wasserstoffnetzgebieten im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung wird von den Vorgaben der Bundesregierung als Möglichkeit eingeräumt. Bundesweit ist aber noch kein einziges Wasserstoffnetzgebiet ausgewiesen. Das liegt etwa daran, dass den Kommunen Sicherheit bei den Ausbauplänen des Versorgungsnetzes fehlt. Oder auch daran, dass wichtige regulatorische Vorschriften darüber noch nicht klar definiert sind – und aktuell zwischen der Bundesnetzagentur und den Netzbetreibern diskutiert werden.
Trotzdem gibt man sich optimistisch: Laut dem Gasnetzgebietstransformationsplan des DVGW wollen die Verteilnetzbetreiber „in großen Teilen Deutschlands“ bis 2030 mit der Einspeisung von Wasserstoff beginnen ... Aus den Zielzuständen 2045 ist ersichtlich, dass Wasserstoff fast in ganz Deutschland zum Einsatz kommen wird.“
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Ob diese Prognose Wirklichkeit wird, wird bezweifelt. „Es gibt immer mehr Energienetzbetreiber, die sagen, dass sie das Gasnetz stilllegen möchten. Der Grund dafür ist, dass viele Preisprognosen darauf hindeuten, dass sich Wasserstoff für die Konsumenten nicht lohnen wird und somit keine große Nachfrage erwartet wird. Im ersten Halbjahr 2024 gab es so auch etwa 55.000 Anträge auf die Förderung einer Wärmepumpe und 177 Anträge für eine H₂-ready-Therme“, so Dr. Jens Clausen. „Wir haben eine fossile Brennstoffindustrie, die lange sehr gut verdient hat. Dass man sie nicht mehr braucht, ist für die eine ziemlich gruselige Perspektive, jetzt versuchen sie zu retten, was zu retten ist.“
Selbst wenn die Wasserstoffnetze kommen, bleiben weitere Probleme: Erstens müssten alle Haushalte gleichzeitig umstellen, was schon an dem Willen der Hausbesitzer mit ihren unterschiedlich alten Heizungssystemen scheitern könnte. Zweitens: Selbst wenn alle Haushalte gleichzeitig umstellen – was soll künftig durch die Leitungen laufen? Erdgas versetzt mit Wasserstoff, reiner Wasserstoff oder doch lieber Biogas? – Alles wäre denkbar.
Die Frage nach der Effizienz
Diese Probleme könnten zumindest mittelfristig bewältigt werden. Aber ist es überhaupt sinnvoll, mit Wasserstoff zu heizen? Für die Elektrolyse von grünem Wasserstoff ist immerhin fünf- bis sechsmal mehr Strom notwendig als für den direkten Betrieb einer Wärmepumpe mit grünem Strom. Es müssten so noch mehr Anlagen zur Energieerzeugung installiert bzw. mehr grüner Wasserstoff eingekauft werden.
Aufgrund dieser Ineffizienz ist „der Einsatz von Wasserstoff für die dezentrale Wärmeaufbereitung in Gebäuden im Regelfall nicht wirtschaftlich“, so etwa das Fazit des Norddeutschen Reallabors in einer Studie. In der steht aber auch: „Trotzdem werde Wasserstoff in der Energiewende auch im Gebäudebereich eine Rolle spielen.“
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Erstes zertifiziertes Wasserstoffkraftwerk in Leipzig.
„Gemäß Wärmeplanungsgesetz und Gebäudeenergiegesetz ist Wasserstoff ein Teil der Lösung, er wird mitgedacht und ist damit auch eine Option für den Kunden, sich zu überlegen, ob er eine wasserstofffähige Heizung anschaffen will oder nicht. Gerade im vergangenen Jahr wurden noch mal sehr viele Gasbrennwertgeräte verkauft. Diejenigen, die so ein Gerät noch einbauen lassen, sollten darauf achten, ein H₂-ready-Gerät zu installieren“, empfiehlt Dr. Paschalis Grammenoudis.
Er verweist dabei auch darauf, dass die Effizienz von Wärmepumpen mit der unzureichenden Dämmung der Gebäudehülle abnimmt. „Es gibt Fälle, da ist die Wärmepumpe die bessere Lösung, und dann sollte die auch eingesetzt werden. Wenn ich aber klimaneutral heizen möchte, ohne alle Gebäude gleichzeitig sanieren zu müssen, dann könnten auch H₂-ready-Technologien eine Option sein“, so Grammenoudis weiter.
Dr. Jens Clausen ist da skeptisch, er sieht vor allem die hohen Kosten als Grund dafür, dass sich Wasserstoff als Heizenergie nicht durchsetzen wird: „Es gibt ein paar Narrative, dass ich etwa in der Nähe von Stahlwerken Wasserstoff beziehen könnte, aber auch hier stellt sich die Frage, ob ich für 1600 Euro im Jahr mit einer vernünftigen Wärmepumpenanlage heize oder für 4000 Euro mit Wasserstoff. Wenn man sich die Effizienz des Gesamtverfahrens anguckt, ist es so, dass man aus ungefähr 1,5 kWh Strom 1 KWh Wasserstoff produzieren kann, Wasserstoff wird daher immer teurer sein als Strom. Bisher hat man ja immer Strom aus Brennstoff gewonnen, Strom war daher immer teurer, genau das wird sich umkehren. Dort, wo es auch elektrische Lösungen gibt, wird Wasserstoff immer unattraktiv sein“, so Dr. Jens Clausen.
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Wasserstoff könnte in der Nähe von Industrieanlagen eine Rolle spielen, im Stahlwerk Salzgitter wird bereits grüner Strom produziert und genutzt.
„Wasserstoff wird nicht flächendeckend kommen, wird aber im Lösungsraum der Wärmewende dabei sein. Es ist am Ende immer eine Frage des Preises“, vermutet auch Niklas Zigelli von Thüga.
Wer darauf wartet, dass ein Gasnetz irgendwann umgestellt wird, der könnte zudem in eine andere Kostenfalle tappen: Die Kosten für die Wartung der Gasnetze werden auf immer weniger Schultern verteilt, und die Netzentgelte für die verbliebenen Verbraucher steigen. Kürzlich hat das Vergleichsportal Verivox einen Anstieg von mehreren hundert Euro für jeden Haushalt mit einem Erdgasanschluss prognostiziert – alleine für 2025. Ein Grund, sich seine Entscheidung, mit welcher Energie man künftig heizen möchte, gründlich zu überlegen und zumindest zu warten, bis klar ist, welche Energie in Zukunft an seinem Wohnort verfügbar sein wird.