Zukunft Wasserstoffheizung [Seite 2 von 2]
Wasserstoff als Teil der Energiewende in der Heiztechnik? – Teil 1
Hat das erste und leichteste chemische Element im Periodensystem das Potenzial den fossilen Energieträger Erdgas zu ersetzen? (Bild: Vaillant)
Genau wie bei Erdgas handelt es sich bei Wasserstoff um ein brennbares Gas mit hohem Energiegehalt – nur die schädlichen „Risiken und Nebenwirkungen“ in Form von CO2-Emissionen treten nicht auf. (Bild: Vaillant)
Künftig soll Wasserstoff in erster Linie durch Großanlagen zur Elektrolyse gewonnen werden. (Bild: Vaillant)
Aktuell werden Windkraftanlagen an windreichen Tagen abgeschaltet, weil die Stromnetze nicht genug elektrische Energie aufnehmen können. Dadurch gehen in Deutschland jährlich rund 5 TWh umweltfreundlicher Strom verloren, der erst gar nicht produziert wird. (Bild: Vaillant)
Die Technologie der automatischen Gaserkennung und Geräteanpassung wird von den meisten großen Herstellern bereits angeboten – beispielsweise im „ecoTEC plus 1-5“ und im „ecoTEC exclusive 1-7“ von Vaillant. (Bild: Vaillant)
Im Wege steht dem Power-to-Gas-Verfahren derzeit jedoch in erster Linie eine geringe Effizienz. Deswegen entstehen in ganz Deutschland zahlreiche Versuchsanlagen, um die Prozesse so zu optimieren, dass die Wirtschaftlichkeit deutlich steigt. Dabei sind die ersten Fortschritte an mehreren Anlagen bereits sichtbar. Mittelfristig könnte Power-to-Gas deshalb dazu beitragen, das Problem der Speicherung großer Strommengen aus umweltfreundlicher Produktion effizient zu lösen.
Aber kann Wasserstoff „einfach so“ in das Gasnetz eingespeist und von den vielfältigen angeschlossenen Gasgeräten problemlos verarbeitet werden? Dazu muss man wissen: Bisher lässt das DVGW-Regelwerk bis zu 10 % Wasserstoff im Gasnetz zu, zukünftig sollen 20 % Wasserstoffeinspeisung erreicht werden. Schätzungen des DVGW (Deutscher Verein für das Gas- und Wasserfach) gehen von möglichen 50 % „grünen Gasen“ aus. Entsprechende netz- und geräteseitige Anpassungen wie beispielsweise andere Werkstoffe in Verdichtern, Heizkesseln oder Fahrzeugtanks, wären jedoch erforderlich.
Beispiele aus der Praxis loten derzeit eine zwanzigprozentige Beimischung von Wasserstoff aus. So zum Beispiel beim Versorger Avacon in seinem Gasverteilnetz in Schopsdorf, einem Ortsteil von Genthin (Sachsen-Anhalt). Hier wird zum ersten Mal in Deutschland bereits seit 2021 ein Anteil von bis zu 20 % Wasserstoff beigemischt werden. Das Gemeinschaftsprojekt mit dem DVGW soll bis 2023 zeigen, dass es machbar ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als heute in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen. Das Projekt wird von DVGW-Fachkreisen begleitet. Zu den Zielen gehört es auch, die gewonnenen Erkenntnisse in die Weiterentwicklung des technischen Regelwerks des DVGW einfließen zu lassen und technisch abgesichert, die heute allgemeingültige Beimischgrenze von kleiner 10 % Wasserstoff zu verdoppeln. Ein Beispiel für die denkbaren Probleme dabei: In den verbrauchsarmen Sommermonaten geht mit einem geringen Durchsatz eine verminderte Fließgeschwindigkeit einher. Bei einer geringen Fließgeschwindigkeit ist bei einer ausschließlichen Einspeisung von Wasserstoff jedoch keine gute Durchmischung mit dem vorhandenen Erdgas gegeben. Dadurch kann es zu Wasserstoff - blasen kommen, was wiederum sehr hohe Wasserstoffkonzentrationen im Erdgasnetz bedeuten könnte.
Das Erdgasnetz wird zum riesigen Energiespeicher für mehrere Energieträger
Doch Wasserstoff ist nicht der einzige „grüne Energieträger“, der in das Erdgasnetz eingespeist wird. Auch Gas aus Biomasse gehört bereits dazu. In der Zukunft sollen sich im Gasleitungsnetz dann nicht nur Erdgas und Biomethan, sondern auch noch mehr Wasserstoff und künstlich erzeugtes Methan befinden und so zu einer gemeinsamen Energiequelle werden. Zur Veranschaulichung des daraus entstehenden Potenzials: Das bundesdeutsche Erdgasnetz umfasst mittlerweile über 500 000 km und stellt damit einen riesigen Energiespeicher dar, der bereits jetzt doppelt so viel Energie jährlich transportiert wie das Stromnetz im Land.
Betrachtet man die Zukunft des deutschen Gasnetzes mit seinen vielfältigen Aufgaben und enthaltenen Gasarten wird eines deutlich: Gasverbraucher am deutschen Gasnetz – wie beispielsweise Gas-Brennwertgeräte in Ein- und Mehrfamilienhäusern – sollten bereits heute Gasqualitäten automatisch erkennen und dann die Geräteeinstellungen ohne Effizienzverlust oder Auswirkungen auf den Betrieb anpassen.
Die Technologie der automatischen Gaserkennung und Geräteanpassung wird von den meisten großen Herstellern bereits angeboten. So sind zum Beispiel die „ecoTEC“ Gas-Brennwertgeräte von Vaillant mit dem Verbrennungsregelsystem „IoniDetect“ ausgestattet. Mithilfe der Ionisationstechnologie werden Gasqualitätsschwankungen ausgeglichen und Gasarten automatisch erkannt. Die wartungsfreie Ionisationselektrode bewertet permanent die Qualität der Flamme und adaptiert die Verbrennungsluft menge im Fall von schwankenden Gasqualitäten. Durch den Betrieb auft retende Ablagerungen auf der Ionisationselektrode und der daraus resultierende Einfluss auf den Ionisationsstrom werden durch einen „Automatik-Drift -Assistenten“ kompensiert. Das Gerät arbeitet dadurch immer mit der größtmöglichen Effizienz.
„Gasadaptive Geräte sind auf die künftigen Anforderungen an Gas-Brennwerttechnik vorbereitet“, erklärt Dr. Tillmann von Schroeter, Geschäftsführer Vaillant Deutschland. „Auch die derzeitige notwendige Umstellung von L- auf H-Gas, vornehmlich in Nord- und Westdeutschland, ist vollautomatisch durch das Gerät möglich. Bestandsgeräte in Deutschland können bereits heute problemlos eine Beimischung von 10 % Wasserstoff verarbeiten. Und unsere gasadaptiven Brennwertgeräte der neuesten Generation1) können sogar schon 20 % Wasserstoff verbrennen.“
Fazit
Bedingt durch den Klimawandel sucht man neue Möglichkeiten, um CO2-Emissionen zu reduzieren. Eine Lösung dafür wäre in der Industrie, dem Gewerbe und Privathaushalten die Nutzung von Wasserstoff anstelle fossiler Energieträger. Wasserstoff lässt sich umweltneutral mit erneuerbarer Energie erzeugen und verbrennt quasi ohne Reststoffe. Gleichzeitig ließen sich Spitzen in der Stromerzeugung mit Windkraft - und Photovoltaikanlagen auffangen, die aktuell nicht vom Netz aufgenommen werden können. Die Grundlage dafür bietet das Power-to-Gas-Verfahren und das bestehende Gasnetz in Deutschland.
Im nächsten Teil der Serie zur Energiewende mit Wasserstoff in der Heiztechnik stehen Fragen im Mittelpunkt, wo Wasserstoff künftig zum Einsatz kommen kann, wie die Strategien der EU und der Länder aussehen und welche Zukunft Wasserstoff speziell für die Verwendung im Gebäude hat.
Bilder: Vaillant
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