Mit einer Wasserstoffheizung ist es unter bestimmten Voraussetzungen möglich, nahezu klimaneutral zu heizen. Was es mit diesem Heizsystem auf sich hat und wie mit Wasserstoff überhaupt Wärmeenergie erzeugt werden kann, erfahren Sie hier.
Was ist eine Wasserstoffheizung?
Eine Wasserstoffheizung ist ein Heizsystem, das Wärme und je nach Wirkprinzip auch Strom aus Wasserstoff gewinnen kann. Der Wasserstoff liefert dafür die Primärenergie.
Wie lässt sich mit Wasserstoff heizen?
Wasserstoff kann auf zwei verschiedene Arten Energie freisetzen, durch Verbrennung oder durch eine chemische Reaktion. In beiden Fällen entsteht Wärmeenergie, bei der sogenannten kalten Verbrennung auch Strom.
1) Verbrennung
Wasserstoff kann wie Erdgas in einem Brennwertkessel verbrannt werden. Durch die Verbrennung entsteht Wärmeenergie, mit welcher sich Warmwasser oder Heizungswasser erzeugen lässt. Abhängig von den baulichen Gegebenheiten wird der Wasserstoff in einem Tank vor dem Haus gespeichert oder über ein Wasserstoffnetz eingespeist.
Obwohl diese Variante technisch möglich ist, findet sie bis dato nur eine sehr geringe Verbreitung. Das liegt daran, dass Wasserstoff aktuell noch mit sehr hohem Energieaufwand gewonnen wird und deshalb eine solche Wasserstoffheizung noch nicht wirtschaftlich betrieben werden kann. Darüber hinaus gibt es noch keine dem Erdgas ähnliche Versorgungsinfrastruktur für Wasserstoff.
Dennoch laufen europaweit Tests mit Wasserstoff, der als Brennstoff zum Heizen verwendet wird, u. a. von Bosch.
2) Brennstoffzelle (kalte Verbrennung)
Die im Wasserstoff enthaltene Energie lässt sich anders als bei Öl oder Gas auch über eine chemische Reaktion freisetzen. Hierfür wird eine sogenannte Brennstoffzelle eingesetzt. In ihr trifft Wasserstoff auf Sauerstoff und wird dadurch in negativ und positiv geladene Moleküle aufgesplittet. Die negativen Wasserstoffionen fließen zu einer Anode. Dabei setzen sie Energie in Form von elektrischem Strom frei. Die positiv geladenen Ionen (Protonen) strömen durch eine Membran zur Kathode und erzeugen Wärme.
Die Brennstoffzelle erzeugt somit durch „kalte Verbrennung“ ohne Abgase Wärmeenergie zum Heizen und für Warmwasser sowie Strom.
3) Kernreaktion
In Wasserstoffreaktoren reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff unter kontrollierten Bedingungen und setzt Energie frei, mit deren Hilfe Turbinen Elektrizität erzeugen.
Die Vorteile von Wasserstoff
Wasserstoff als Energieträger hat viele Vorteile:
- Für die Wasserstoffheizung eingesetzt, senkt das Gas CO2-Emissionen auf ein Minimum.
- Wird Wasserstoff mithilfe alternativer Energieerzeuger gewonnen, entsteht dabei kein Kohlendioxid. Der Energieträger ist dann komplett klimaneutral und emissionsfrei.
- Wasserstoff kann flexibel eingesetzt werden, um Strom, Wärme oder Kälte zu erzeugen. Das Gas hat eine hohe Energiedichte, die zur Verbrennung oder für die kalte Verbrennung genutzt werden kann.
- Die Gewinnung von Wasserstoff ist auf ganz unterschiedliche Weise möglich, z. B. auch aus Wasser.
Vor- und Nachteile der Wasserstoffheizung
Wer mit Wasserstoff heizen möchte, kann von vielen Vorteilen profitieren. Diesen stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber:
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Geräuscharme Technik: Für die Energiegewinnung mit der Brennstoffzelle sind keine Motoren oder Brenner notwendig. | Hohe Investitionskosten: Sie starten bei ca. 30.000 Euro. |
| CO2-neutral und emissionsfrei: Bei der kalten Verbrennung entstehen keine Abgase. | Gasanschluss notwendig (solange kein Wasserstoffnetz existiert): Das Erdgas wird zunächst in Wasserstoff umgewandelt, damit die Brennstoffzelle Wärme und Strom erzeugen kann. |
| Geringer Platzbedarf: Die Brennstoffzelle ist sehr kompakt und kann auch auf engem Raum verbaut werden | Speicherung von Wasserstoff ist sehr aufwändig bei Brennwertheizungen, die mit Wasserstoff betrieben werden. |
| Erzeugung von Wärme und Strom: Auf diese Weise erzielen Brennstoffzellenheizungen mit Wasserstoff Wirkungsgrade von bis zu 100 Prozent. | Energiebedarf wird in Spitzenlastzeiten meist nicht komplett gedeckt: Das gilt z. B. beim Strom, wenn mehrere große Haushaltsgeräte auf einmal in Betrieb sind oder die Brennstoffzelle in der kalten Jahreszeit zu wenig Wärme erzeugt. Dann wird in der Regel eine Gas-Brennwertheizung als Ergänzung zugeschaltet. |
| Zusätzliche Einnahmen für Hausbesitzer: Für Strom, der nicht benötigt wird, können Hausbesitzer eine Einspeisevergütung erhalten. | Gewerbliche Genehmigung für Einspeisung von Strom in Stromnetz erforderlich: Das gilt, sofern der erzeugte Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist werden soll. |
| Bis zu 40 Prozent staatliche Förderung: Das KfW-Programm 433 gibt es bereits seit 2016. |
Großes Potenzial beim Heizen mit Wasserstoff
Aktuell befinden sich Wasserstoffheizungen als Verbrennungsheizungen noch in der Testphase. Ob diese Heizsysteme langfristig eingesetzt werden, hängt entscheidend davon ab, in welchem Umfang grüner Wasserstoff generiert werden kann und wie gut das Wasserstoffnetz ausgebaut wird. Nur mit einer Wasserstoffinfrastruktur, die der heutigen Versorgung mit Erdgas entspricht, lassen sich voraussichtlich auch Brennwertkessel mit Wasserstoff wirtschaftlich betreiben.
Mit einer Wasserstoff-Brennstoffzellenheizung haben Hausbesitzer aber schon heute die Möglichkeit, fortschrittliche und CO2-arme Heiztechnik zu verwenden. Ist ein Gasanschluss vorhanden, lässt sich die Brennstoffzelle in Ein- oder Zweifamilienhäusern installieren. Das Erdgas wird in Wasserstoff umgewandelt und die Brennstoffzelle erzeugt anschließend Strom und Wärme für das Gebäude. Dank hoher Förderung von bis zu 40 Prozent durch die KfW sind auch höhere Anschaffungskosten ab 30.000 Euro finanzierbar.
Wer selbst eine Wasserstoffheizung betreibt, ist einen großen Teil im Jahr unabhängig von Stromversorgern, denn die Brennstoffzelle kann bereits einen großen Anteil am jährlichen Stromverbrauch abdecken.
Heizen mit Wasserstoff oder Alternative nutzen?
Mit der Brennstoffzellenheizung können Sie Wasserstoff nutzen und erzeugen beim Heizen Ihren eigenen Strom. Allerdings benötigen Sie meist Erdgas, um daraus Wasserstoff zu erzeugen. Auch lohnt sich eine solche Heizung nur, wenn Sie viel Strom erzeugen, da hier das große Sparpotenzial liegt. Leider bleibt die Abhängigkeit von Erdgas erhalten, weshalb ein Umstieg auf Wärmepumpe (in Kombination mit Photovoltaik) die nachhaltigere Option ist.
Nutzen Sie unseren Heizungsplaner, wir melden uns zeitnah, um Ihre Wünsche in ganz Deutschland umzusetzen. Dabei übernehmen wir alle Punkte Ihrer Heizungsmodernisierung, von der Planung über die Kommunikation mit dem Energieversorger und dem Schornsteinfeger bis zur Installation der neuen Heizung. Darüber hinaus unterstützen wir Sie auch bei der Fördermittelbeantragung, sodass Sie das Maximum an Förderung erhalten.
Sebastian ist Autor dieses Artikels und unser Experte auf den Gebieten Heizsysteme und Wärmewende. Wenn Sie Fragen zum Artikel oder Ihrem Heizungswechsel haben, schreiben Sie ihm: fragen@thermondo.de.
