Heizgeräte, die sich automatisch anpassen

Viessmann will Klimaziele mit Wasserstoff erreichen

Daumen hoch für Wasserstoff als Energieträger der Zukunft: Dieses Bild zeigt die Wasserstoff-Crew aus dem Technikum der Allendorfer Firma Viessmann mit  Dr. Manfred Dzubiella (links) und Technik-Vorstand Dr. Markus Klausner (rechts).
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Daumen hoch für Wasserstoff als Energieträger der Zukunft: Dieses Bild zeigt die Wasserstoff-Crew aus dem Technikum der Allendorfer Firma Viessmann mit Dr. Manfred Dzubiella (links) und Technik-Vorstand Dr. Markus Klausner (rechts).

Bis zum Jahr 2045 müssen alle Gebäude „klimaneutral“ sein, also ohne Kohlendioxid-Ausstoß arbeiten. Wasserstoff könne entscheidend dazu beitragen, das Energiesystem in Deutschland auf erneuerbare Ressourcen umzustellen und dieses Klimaziel zu erreichen, sagt Dr. Manfred Dzubiella, Entwicklungsleiter für Verbrennungssysteme beim Heiz- und Klimatechnik-Unternehmen Viessmann.

Allendorf/Eder - „Aber dafür müssen wir in den nächsten zehn Jahren mit unserem Kohlendioxid-Ausstoß um 44 Prozent runter und alle sinnvollen Technologien ausschöpfen“, sagt Dzubiella. Technisch sei das durchaus möglich.

In Deutschland gebe es aktuell 21 Millionen Wärmeerzeuger, darunter 13,9 Millionen Gas- und 5,3 Millionen Ölkessel. Der Anteil der erneuerbaren Energien im Wärmesektor liege aktuell nur bei 21 Prozent und müsse „drastisch erhöht werden“, fordert Dzubiella. „Unsere Geräte verbrennen heute überwiegend Erdgas. Wir entwickeln gerade ein Brennwert-Gerät für Wasserstoff.“

Als Ausgangsenergie wolle man künftig Wind und Sonne nutzen. Damit werde man Strom erzeugen. Den benötigt man für die Elektrolyse. „Über diesen Prozess trennen wir Wasser auf in Wasserstoff und Sauerstoff. Den Sauerstoff kann man in die Atmosphäre entlassen oder technisch verwenden. Den Wasserstoff verbrennen wir mit Luftsauerstoff. Dabei entsteht wieder Wasser, aber kein CO2. So können wir Gebäudewärme und Warmwasser für Wohngebäude und industrielle Prozesse in einem klimaneutralen Kreisprozess bereit stellen.“

Zeigt ein Schema für die CO2-neutrale Wasserstoff-Erzeugung: Dr. Manfred Dzubiella, Wasserstoff-Experte aus dem Bereich Forschung und Entwicklung bei Viessmann in Allendorf/Eder.

Wasserstoff gibt es jedoch nicht in freier Form. „Er ist nicht, wie Erdgas, in der Erde gebunkert“, sagt Manfred Dzubiella. „Aber das komplette Universum besteht zu 95 Prozent aus Wasserstoff. Letztendlich nutzen wir die Energie der Sonne. Auch die Energie für Kohle, Gas und Öl kam von der Sonne.“

Aus abgestorbenen Pflanzen wurde Humus, unter dem Druck schwerer Erdmassen entstand zunächst Torf, später Kohle, Öl und Gas. Das sei im Laufe von Jahrmillionen passiert. „Wir verfeuern das jetzt innerhalb von ein paar Jahrzehnten. Das macht unsere Atmosphäre aber nicht mehr mit“, sagt Dzubiella. Viessmann habe sich zum Ziel gesetzt, die gesamte Produktpalette klimaneutral umzustellen.

Schema für die Herstellung und Nutzung von Wasserstoff.

„Ab etwa 2025 werden wir so weit sein, dass wir reine Wasserstoff-Geräte haben, die funktionieren und in Serie produziert werden können“, sagt Dzubiella. Es gebe aber noch Entwicklungsbedarf, weil die Verbrennung des Wasserstoffs „eine völlig andere ist als die von Erdgas. Aber der Kunde und auch der Heizungsbauer werden ein Vitodens-Gerät vorfinden, wie sie es kennen. Auch der Preis für so ein Gerät wird sich kaum ändern. Im Innern des Geräts aber verändern wir das Verbrennungssystem so, dass es Wasserstoff-tauglich ist.“

Deutlich teurer als Erdgas

Ein Problem dabei sind die Brennstoff-Kosten. Heute sei Wasserstoff noch deutlich teurer als Erdgas. Bei steigender Produktion von Wasserstoff würden sich die Kosten aber nach unten bewegen.

„Durch die CO2-Besteuerung der Politik werden alle Karbon-behafteten Energieträger von Jahr zu Jahr teurer. Man merkt das ja schon an der Tankstelle. Der Wasserstoff dagegen wird von Jahr zu Jahr billiger werden. Man erwartet einen break even (Wendepunkt) um die Jahre 2030/2035, wo sich die Kosten annähern werden.“

Ein Szenario gehe davon aus, dass zunächst ein gewisser Anteil Wasserstoff in die Erdgasnetze eingespeist und dem Erdgas beigemischt wird. Dzubiella: „Die Netze vertragen das in einem bestimmten Umfang.“

Mehr als 30 Länder der Welt hätten bereits Wasserstoff-Programme aufgelegt. Deutschland sei mit rund sieben Milliarden Euro dabei. Dzubiella: „Das Geld wird in die komplette Wertschöpfungskette investiert, von der Erzeugung des Stroms über Umwandlung in Wasserstoff, Transport und Speicherung sowie Endanwendung von Wasserstoff. Da tut sich jetzt was. Das ist kein Hype mehr.“

Viessmann-Geräte seien heute schon für bis zu 20 Prozent Wasserstoff-Anteil ausgelegt. Einige Netzbetreiber seien bereit, bis zu 20 Prozent Wasserstoff in ihre Netze zu lassen. Dzubiella: „Unsere Geräte sind heute schon zertifiziert vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches für 20 Prozent Wasserstoff.“

Für die Zukunft gerüstet

Heizungskunden, die heute ein zertifiziertes Gasgerät kauften, seien für die Zukunft gerüstet. „Da muss man gar nichts austauschen, die Geräte passen sich automatisch an den Wasserstoff-Anteil an und verbrennen super sauber. Die NOx- und CO-Emissionen sinken. Jedes neue Gerät, das wir herausbringen, wird das Zertifikat ,H2-Ready 20 Prozent‘ tragen“, sagt Dzubiella.

Selbst wenn man nur 10 Prozent Wasserstoff in die deutschen Gasnetze gebe, würden schon 70 Prozent des Ausbauziels der Bundesregierung für 2030 erreicht.

Doch allein mit der Beimischung von Wasserstoff seien die Klimaziele bis 2045 nicht zu erreichen. „Das Endausbauziel muss 100 Prozent Wasserstoff heißen“, sagt Dzubiella. Auch die für reinen Wasserstoff entwickelten Viessmann-Geräte könne man zunächst mit Erdgas oder Edgas-Wasserstoff-Gemischen betreiben und später für wenig Geld umrüsten.

Stromlücke zeichnet sich ab

Wasserstoff hat einen deutlich niedrigeren Energiegehalt als beispielsweise russisches Erdgas. Man benötigt etwa die dreifache Menge an Volumen, um den gleichen Energiegehalt zu haben.

Ein großer Vorteil hingegen ist die Speicherfähigkeit von Wasserstoff im deutschen Gasnetz. Diese liegt bei etwa 260 Terawattstunden. Dagegen beträgt die in Deutschland verfügbare Stromspeicher-Kapazität nur 0,04 Terawattstunden. Umgerechnet auf die Zeit reicht die Speicherfähigkeit im Gasnetz für drei Monate, die heute verfügbaren Stromspeichern reichen dagegen nur für 31 Minuten.

„Wir haben in Deutschland eine gesicherte elektrische Leistung über Kernenergie, fossile Brennstoffe plus Fotovoltaik und Wind von etwa 80 Gigawatt“, sagt Manfred Dzubiella. „Deutschland steigt jedoch aus der Kernenergie und aus der Kohleverstromung aus. Es zeichnet sich für die Zukunft eine Stromlücke ab.“ Gleichzeitig werde aber durch den Einsatz von Wärmepumpen und die Umstellung der Mobilität auf Strom der Strombedarf weiter wachsen.

Dzubiella: „Wir rechnen für das Jahr 2030 mit einer Stromlücke von 30 bis 60 Gigawatt. Auch hier könnte der Wasserstoff das Energiesystem stützen.“

Der Wärmemarkt könnte ein „wichtiger und planbarer“ Abnehmer für den Wasserstoff sein. Dies könne zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft dienen und das Hochfahren dieser Wasserstoffwirtschaft unterstützen.

„Es wird ein Mix geben müssen“, sagt Manfred Dzubiella im Ausblick. „Wir setzen auf alle sinnvollen Technologien, die in der Lage sind, zukünftig die Wärmeversorgung darzustellen.“

Sanierungsstau in Altbauten

Rund zwei Drittel des bundesdeutschen Gebäudebestandes sei gar nicht oder nur teilweise saniert. Bis 2045 oder 2050 werde man „nicht alles durchsaniert“ haben. Dzubiella: „Es gibt Studien, die besagen, dass es für die Volkswirtschaft und die Endkunden im Milliarden-Bereich günstiger ist, wenn wir das mit Wasserstoff machen und nicht allein auf die Elektrifizierungsschiene setzen. Das heißt aber nicht, dass die Elektrifizierung nicht gebraucht würde – ganz im Gegenteil. Viessmann hat alle Technologien im Angebot.“

Ein Problem seien Großstädte und unsanierte Altbauten. „Soll ich dem Kunden sagen, er müsse erstmal für 70 000 bis 100 000 Euro sein Haus sanieren und sich dann für 20 000 Euro eine Wärmepumpe kaufen? - Wer soll das bezahlen?“

Ein Wasserstoff-Heizgerät könne man dagegen zu einem „normalen“ Preis kaufen. Dzubiella: „Die ganze Energiewende hängt davon ab, ob wir das sozialverträglich hinbekommen.“

Farbenlehre des Wasserstoffs

Der heute auf der Erde verfügbare Wasserstoff ist in der Regel „grauer“ Wasserstoff, der auf dem Weg eines chemischen Prozesses aus Erdgas gewonnen wird. Dabei entsteht allerdings auch CO2.

Der „grüne Wasserstoff“ wird auf CO2-neutralem Weg durch Solar- und Windenergie erzeugt.

„Blauer Wasserstoff“ wird ebenfalls aus Erdgas erzeugt. Das dabei entstehende CO2 wird jedoch aufgefangen, in Tanks verfrachtet und in alte, unterirdische Gas- oder Öllagerstätten verpresst (Carbon Capture and Storage).

Der „türkise Wasserstoff“ wird auf dem Weg der Pyrolyse aus Erdgas unter Luftabschluss (ohne Sauerstoff) hergestellt. Wenn man das Gas sehr stark erhitzt, kann man den Wasserstoff von dem CH4 (Methan) abspalten. Dabei entsteht schwarzer Kohlenstoff, also ein Feststoff, ein Pulver. Dieses Pulver gelangt dann nicht mehr in die Atmosphäre. Man kann dieses Pulver nutzen und sogar Geld damit verdienen. Man kann Asphalt oder Reifen daraus machen. Man kann es auch in der Landwirtschaft oder in der Zementindustrie verwenden.

Führende Gaslieferanten beschäftigen sich bereits mit diesen Verfahren. Es könnte nach Einschätzung von Dr. Manfred Dzubiella sein, dass der türkise Wasserstoff zumindest für eine gewisse Übergangszeit wirtschaftlicher und einfacher herstellbar ist als „grüner Wasserstoff“.

Ist Wasserstoff gefährlicher als Erdgas?

Wasserstoff brennt ungefähr sieben Mal so schnell wie Erdgas. „Technisch ist das genauso beherrschbar wie Erdgas“, sagt Dr. Manfred Dzubiella. „Wir müssen es nur anpassen. Ich sehe kein höheres Gefährdungspotenzial.“ Bei Wasserstoff denken laut Dzubiella viele Menschen aber gleich an das Luftschiff „Hindenburg“, das 1937 in den USA explodierte.

„Wir passen unsere Geräte an und setzen an bestimmten Stellen andere Werkstoffe ein, die das Verfahren absolut zuverlässig und sicher machen“, sagt Manfred Dzubiella. „Ich bin absolut sicher, dass uns von dieser Seite keine zusätzlichen Gefahren oder Risiken drohen.“

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