Wasserstoff ist einer der wichtigsten Energieträger der Zukunft, denn er ist nahezu unbegrenzt verfügbar, und sein Einsatz ist enorm umweltfreundlich. Mit einer Wasserstoff-Heizung heizen Sie Ihr Zuhause effizient, günstig und sauber. Buderus stellt Ihnen die Systeme und ihre Vorteile genauer vor.
Wie funktioniert eine Wasserstoff-Heizung?
Die Funktion einer Wasserstoff-Heizung für Einfamilienhäuser und Kleingewerbe basiert auf dem Einsatz von Brennstoffzellen, in denen neben dem Gewinnen von Wärme auch Strom erzeugt wird. Die Zellen der Heizung bestehen dabei aus zwei Elektroden, die durch eine Zwischenschicht getrennt sind.
- Wenn Wasserstoff auf die erste Elektrode trifft, spaltet ein Katalysator die Elektronen des Stoffes ab.
- Diese wandern schließlich über einen elektrischen Leiter zur zweiten Elektrode, wodurch Strom erzeugt wird.
- Die Ionen bewegen sich währenddessen durch die Trennschicht, nehmen schließlich die Elektronen in der zweiten „Kammer“ der Brennstoffzelle wieder auf und verbinden sich zudem mit Sauerstoff.
- Bei diesem Vorgang entsteht schließlich Wasser, die Reaktion setzt thermische Energie frei, die zum Heizen genutzt wird.
- Der Strom kann das Heizsystem zusätzlich unterstützen oder aber auf eine gänzlich andere Art verwendet werden.
Neben Brennstoffzellenheizungen bestehen noch andere, jedoch bislang nur experimentelle Möglichkeiten, mit Wasserstoff zu heizen. Hierzu zählen etwa spezielle Gasthermen zur Direktverbrennung von Wasserstoff oder Katalysatoren, die sich der Reaktion von Knallgas (Mischgas aus Wasser- und Sauerstoff) mit anderen Stoffen bedienen, etwa Platin. Beide Methoden sind jedoch bislang nicht sicher, effizient oder wirtschaftlich genug für den häuslichen Einsatz.
Was sind die Vor- und Nachteile von Wasserstoff-Heizungen?
Eine Wasserstoff-Heizung kann immense Vorzüge gegenüber anderen Heizsystemen bieten, gerade auch, weil die Brennstoffzellen ebenfalls Strom erzeugen. Das Heiz- und Stromversorgungskonzept muss hierbei jedoch genau auf die Bedürfnisse des Gebäudes zugeschnitten werden, damit Sie das System wirklich optimal nutzen können. Lesen Sie hier die Vor- und Nachteile der Heizung im Überblick:
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
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Grauer, blauer oder grüner Wasserstoff: Was ist das?
Generell ist Wasserstoff ein farbloses Gas, das jedoch nach seiner Klassifizierung verschiedene Farben in seinem Namen tragen kann:
- Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas per Dampfreformierung gewonnen. Das Verfahren setzt CO2 frei, welches dem Klima massiv schadet.
- Bei blauem Wasserstoff wird ebenfalls Erdgas reformiert. Das Kohlenstoffdioxid wird hier jedoch nicht einfach in die Atmosphäre ausgeleitet, sondern abgeschieden und gespeichert.
- Wird Erdgas mit einem thermischen Reaktor aufgespalten, entstehen türkisfarbener Wasserstoff sowie fester Kohlenstoff.
- Die Wasserstoffgewinnung ist weitgehend klimaneutral, wenn der Reaktor mit regenerativen Energien betrieben wird und der Kohlenstoff dauerhaft gebunden bleibt, also nicht weiterverarbeitet wird. Dies ist nur selten der Fall.
- Wirklich klimafreundlich ist lediglich grüner Wasserstoff. Die Herstellung erfolgt dabei durch die Elektrolyse von Wasser, für die ausschließlich regenerativ erzeugter Strom genutzt wird, etwa Wind- und Wasserkraft oder Solarenergie . Der Prozess sowie die entstehenden Endprodukte Wasserstoff und Sauerstoff sind nicht klimaschädlich.
Wird e-Wasserstoff mit einem Strommix aus erneuerbaren und fossilen Energien erzeugt, spricht man von gelbem Wasserstoff, bei Strom aus Atomkraft von rotem oder violettem Wasserstoff. Zudem gibt es auch noch weißen Wasserstoff, der lediglich als Abfallprodukt anderer chemischer Verfahren anfällt.
Welche Kosten fallen bei einer Wasserstoff-Heizung an?
Die Kosten für eine Wasserstoff-Heizung liegen leider deutlich über denen einer konventionellen Heizung und bewegen sich im Rahmen hochwertiger Wärmepumpen. Die Brennstoffzelle selbst kostet in etwa 25.000 bis 30.000 Euro, hinzu kommt in der Regel ein Gas-Brennwertgerät zur Spitzenlastabdeckung. Auch Gasanschluss, Zubehör und Installation müssen bei den anfallenden Kosten berücksichtigt werden:
| Kostenpunkt | Preis |
|---|---|
Brennstoffzelle Gesamtkosten |
25.000 – 30.000 Euro 29.000 – 44.000 Euro |
Im Betrieb verursacht eine effiziente Wasserstoff-Heizung jedoch nur geringe Heizkosten, wodurch sich der Einbau dennoch lohnen kann – gerade, weil die Preise für fossile Energieträger immer weiter steigen. Herstellerangaben zufolge lassen sich mit einer Brennstoffzellenheizung etwa 40 Prozent an Energiekosten einsparen. Im Schnitt belaufen sich die Kosten für das Heizen mit Erdgas auf etwa 13 Euro pro Quadratmeter im Jahr. Bei 140 Quadratmeter Fläche (durchschnittliches Einfamilienhaus) ergeben sich dadurch jährliche Heizkosten von rund 1.800 Euro. Eine Brennstoffzellenheizung kann diese auf ungefähr 1.100 Euro senken. Hinzu kommt der Strom, den die Brennstoffzelle produziert und der gewinnbringend ins Stromnetz eingespeist oder an anderer Stelle Energiekosten ersetzen kann. Hierdurch amortisieren sich die Geräte noch schneller.
(Bei den angegebenen Kosten handelt es sich um Richtwerte, diese können regional unterschiedlich sein und nur beispielhaft angenommen werden.)
Sind Wasserstoff-Heizungen die Zukunft?
Die Fraunhofer-Institute für System- und Innovationsforschung ISI und für Solare Energiesysteme ISE gehen in ihrer Wasserstoff-Roadmap davon aus, dass Brennstoffzellen-Heizungen Teil der Lösung sein können, Treibhausgasneutralität zu erreichen. Für die Elektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff ist Strom nötig, und wenn dieser regenerativ erzeugt wird, ist die Produktion des grünen Wasserstoff tatsächlich CO2-neutral. Zwar leistet regenerativ erzeugter Strom einen größeren Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes, wenn er für Wärmepumpen genutzt wird. Doch überschüssige Stromproduktion, etwa durch Windkraftanlagen bei starkem Wind in der Nacht, ließe sich nutzbringend zur Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von H2 nutzen.
Die Bundesregierung hat sich in der Nationalen Wasserstoffstrategie das Ziel gesetzt, bis 2030 die Bereitstellung von bis zu 14 TWh (Terawattstunden) Wasserstoff zu ermöglichen. Wasserstoff ist also einer der Energieträger mit Zukunft.
Für einen 100 % H2-ready Wasserstoffeinsatz zur Klimaneutralität gibt es seit längerer Zeit Untersuchungen und Feldtests. Für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche ergeben sich dabei verschiedene Handlungsfelder.
Für den kleinen Leistungsbereich (z. B. Ein- oder Zweifamilienhaus) planen wir ab 2028 die ersten 100 % H2-ready Gas-Wärmeerzeuger in Serie einzuführen. Dabei ist im ersten Schritt vorgesehen, diese für den Betrieb mit 20 % Wasserstoff-Beimischung werkseitig einzustellen. Bei einer Verfügbarkeit von 100 % Wasserstoff können diese Wärmeerzeuger dann mit entsprechenden Umstellteilen auf den 100 % Wasserstoff-Betrieb umgerüstet werden. Damit sind diese Gas-Wärmeerzeuger werkseitig für den Betrieb mit 100 % H2 vorbereitet.
Die Möglichkeit, die im Feld vorhandenen 20 % H2-ready Gas-Wärmeerzeuger auf 100 % Wasserstoff umzurüsten, wird technisch noch in unserem Hause geprüft. Von daher kann zurzeit keine Aussage über die Eignung von im Markt befindlichen Buderus 20 % H2-ready Wärmeerzeugern für den Betrieb mit 100 % Wasserstoff getroffen werden.
Häufig gestellte Fragen zur Wasserstoff-Heizung
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Grundsätzlich kann sich die Anschaffung einer Brennstoffzellenheizung für Ein- oder Zweifamilienhäuser, für Kleingewerbe sowie für andere kleine und mittelgroße Nicht-Wohngebäude lohnen. Auch ist es egal, ob es sich um einen Neu- oder Altbau handelt. Wichtig ist jedoch ein ganzjähriger Wärmebedarf für Heizung und/oder Warmwasser, da das System rund um die Uhr Strom und Wärme produziert. In Niedrig- oder Nullenergiehäusern lohnen sich Wasserstoff-Heizungen – gerade mit hoher Leistung – daher wenig, da viel Energie nicht genutzt wird.
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Prinzipiell ist der Betrieb einer Brennstoffzellenheizung auch ohne Gasanschluss möglich. Der reine Betrieb mit Wasserstoff ist jedoch gerade zu Spitzenlastzeiten – etwa an extrem kalten Tagen – problematisch, und je größer und leistungsstärker die Geräte konzipiert sind, desto unwirtschaftlicher werden sie. Alternativ können Sie auch Flüssiggas über einen separaten Tank beziehen. Hierfür fallen allerdings ebenfalls Zusatzkosten an.
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Zwar wird in Brennstoffzellenheizungen Wasserstoff genutzt, jedoch nur in geringen Mengen. Daher besteht keine Explosionsgefahr und bislang wurden auch noch keine Komplikationen dieser Art bekannt – auch nicht in Ländern wie Japan, wo die Technologie schon länger zum Einsatz kommt. Tatsächlich sind Wasserstoff-Heizungen sogar weniger störanfällig als andere Heizsysteme, da sie keine beweglichen Teile enthalten. Dies senkt ebenfalls die Wartungskosten.