Heizen mit Wasserstoff: Möglichkeiten, Vor- und Nachteile, Zukunft

Derzeit stehen sowohl der Klimawandel als auch die Energiekrise im Fokus. Wasserstoffheizungen könnten in der Zukunft die Lage deutlich vereinfachen und ihren Teil zur Reduzierung von CO2 beitragen. Welche Möglichkeiten es bereits gibt und welche Vorteile Wasserstoff als Energielieferant besitzt, erfahren Sie in diesem Artikel.

Alles auf einen Blick:

• Wasserstoff (H2) ist ein chemisches Element, das in der Natur vorkommt.
• Er liegt nur in Verbindung mit anderen Elementen vor und muss für den Gebrauch durch Abspaltungsverfahren gewonnen werden. 
• Es wird zwischen grünem, blauem, türkisem und grauem Wasserstoff unterschieden. 
• Die grüne Wasserstoffart gilt als hundert Prozent CO2-frei. 
• Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen kann zum Teil bereits in Heizungen mit Brennstoffzellen sowie in sogenannten H2-ready Gasheizungen genutzt werden.

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff (H2) ist ein Gas, das in der Natur in unbegrenzter Menge vorhanden ist. Dieses Element kommt insgesamt in unserem Universum am häufigsten vor. Auf der Erde kann es allerdings nur in Verbindung mit anderen Elementen gefunden werden, wie zum Beispiel in Wasser, Pflanzen oder Erdöl. Um reinen Wasserstoff zu erhalten, muss zuerst eine Abspaltung erfolgen. Es wird zwischen vier verschieden Wasserstoffarten unterschieden. 

Die Brennstoffenergie entsteht nicht durch Verbrennung, wie es bei Öl oder Gas der Fall ist, sondern durch einen chemischen Vorgang, der in verschiedenen Herstellungsverfahren gewonnen werden kann. 

Was ist eine Wasserstoffheizung?

Eine Wasserstoffheizung nutzt Wasserstoffatome als Energiequelle. Sie gilt als Heizung der Zukunft und soll die Lösung für eine klimaneutrale Energiegewinnung sein. Wasserstoffteilchen als einzigen Brennstoff zu nutzen jedoch ist noch nicht möglich. Hierfür fehlen in Deutschland noch die technischen Ressourcen und die Infrastruktur. Derzeit kann der Hoffnungsträger Wasserstoff nur ergänzend zu fossilen Brennstoffen, wie Gas, genutzt werden. 

Wasserstoff kann nicht nur für die Erzeugung von Wärme genutzt werden, sondern auch für die Produktion von Strom.  Heizung mit Brennstoffzellen machen sich dies bereits zunutze. Allerdings werden Brennstoffzellenheizungen derzeit nur in geringer Stückzahl angeboten, was hohe Anschaffungskosten zur Folge hat.

Wie heizen Sie mit Wasserstoff?

Es gibt aktuell zwei Möglichkeiten:

1. Verwendung einer Gasheizung
2. Verwendung von Brennstoffzellen

Entscheiden Sie sich für die Nutzung des Gasverteilernetzes, ist eine Voraussetzung, dass Ihr Haus über einen Gasanschluss verfügt. Zum Erdgas werden nun Wasserstoffelemente beigemischt. So kann die Nutzung einer gasbetriebenen Heizung umweltfreundlicher gestaltet werden. Eine Gas-Brennwertheizung muss jedoch über eine „H2-ready“ Auszeichnung verfügen, um auf diese Art genutzt werden zu können. 

Eine Heizung auf Basis von Brennstoffzellen produziert durch eine elektrochemische Reaktion Wärme und Strom. Für diese Variante ist ebenfalls ein Anschluss an das öffentliche Gasnetz notwendig. Das Verfahren in der Brennstoffzelle ist als kalte Verbrennung bekannt. Dabei trifft Brennstoff, wie zum Beispiel aus Erdgas gewonnene Wasserstoffelemente, und ein Oxidationsstoff (z. B. Sauerstoff) aufeinander.

Herstellung und Arten 

Es gibt vier unterschiedliche Wasserstoffarten, die anhand des Herstellungsverfahrens kategorisiert werden. Doch nicht alle diese Verfahren sind gleichermaßen gut für die Umwelt. 

Mit welchen Methoden wird reiner Wasserstoff gewonnen? 

Die Grundlage Wasserstoffgewinnung können verschiedenen Stoffe wie zum Beispiel Wasser, Erdgas, Erdöl, Säure und Salze sein. Daraus kann der Brennstoff dann gewonnen werden. 

Zu den Hauptverfahren der Wasserstoffgewinnung zählen: 

• Dampfreformierung: Spaltung von fossilen Brennstoffen 
• Methanpyrolyse: Spaltung von Erdgas 
• Elektrolyse: Spaltung von Wasser

Welche Wasserstoffarten gibt es?

• Grüner Wasserstoff
  Für die Herstellung kommt die Elektrolyse zum Einsatz. Hierfür wird mithilfe von Strom das Wasser in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten. Es ist also möglich, diese Wasserstoffart ganz ohne fossile Brennstoffe herzustellen. CO2 entsteht dabei auch nicht. Um als klimaneutral zu gelten, muss für die Herstellung allerdings der Strom aus erneuerbaren Energien wie beispielsweise aus Solar oder aus Windkraft verwendet wird. Diese Wasserstoffart kann in Deutschland noch nicht in großen Mengen produziert werden.
  

• Türkiser Wasserstoff
  Diese Art wird mittels Methanpyrolyse hergestellt. Hierfür wird Erdgas in einen Hochtemperaturreaktor gegeben und mit Hitze aufgespalten. Damit dieses Verfahren umweltfreundlich ist, ist es wichtig, dass die zur Aufspaltung benötigten Stoffe aus nachhaltigen Quellen stammen und die Hochtemperaturöfen mit erneuerbarer Energie angetrieben werden. Außerdem muss der abgetrennte Kohlenstoff langfristig gebunden werden und darf nicht verbrannt werden.
  

• Grauer Wasserstoff
  Die Herstellungsweise dieser Wasserstoffart nennt sich Dampfreformation und wird ebenfalls mit fossilen Brennstoffen durchgeführt. In einem chemischen Prozess wird mithilfe von Wasserdampf zum Beispiel Erdgas in Wasserstoffteilchen und Kohlenstoffdioxid gespalten. Anders als bei der Produktion der türkisen Variante, kann der Kohlenstoff aber nur schwer gebunden werden und wird freigesetzt. Dadurch entsteht eine erhebliche Belastung für die Umwelt.
  

• Blauer Wasserstoff
  Die Herstellung vollzieht sich ebenfalls durch Dampfreformierung von fossilen Energiequellen. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass das Nebenprodukt Kohlenstoffdioxid nicht in die Umwelt geleitet, sondern entsprechend sicher gelagert und weiterverarbeitet wird. Dies macht diese Art im Vergleich zum grauen Wasserstoff ein wenig klimaneutraler.

Welche Wasserstoffart eignet sich zum Heizen?

In der Regel ist jede Art ein potenzieller Energielieferant. Aus Erdgas oder -öl gewonnene Wasserstoffmoleküle können bereits für Heizungen mit Brennstoffzellen genutzt werden. Das Ziel ist es, in Zukunft ausschließlich die grüne Wasserstoffart zu verwenden, da bei dessen Produktion keinerlei CO2 entsteht. Er gilt als einzige Art, der den Anforderungen des Pariser Klimaabkommens gerecht wird. In Deutschland reicht aktuell aber der Solar- und Windstrom nicht aus, um eine ausreichende Menge davon zu produzieren. Dieses Defizit soll mithilfe von Partnerschaften mit Australien sowie Süd- und West-Afrika ausgeglichen werden. Bis 2030 plant die Bundesregierung einen Aufbau der Elektrolysekapazität von mindestens 10 Gigawatt.

Vorteile und Nachteile

Auch wenn sich die Wasserstoffheizung auf den ersten Blick als gute Lösung erweist, die mit vielen Vorteilen punktet, gibt es einige Nachteile, die ebenfalls beachtet werden sollten.

Welche Vorteile hat das Heizen mit Wasserstoff? 

Vor allem in Kombination mit einer Wärmepumpe erweist sich diese Heizungsart als überaus klimafreundlich. Mit diesem Brennstoff kann außerdem gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt werden, was für eine größtmögliche Effizienz sorgt. Der Effekt kann noch gesteigert werden, wenn anstelle von Erdgas Biogas verwendet wird. Auch eine Heizung mit Brennstoffzellen kann Wasserstoffelemente als zusätzlichen Energielieferant bereits begrenzt nutzen. 

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) vergibt seit dem 1. Januar 2023 eine finanzielle Förderung für den Einbau von Brennstoffzellenheizungen, die mit Biomethan oder grünem Wasserstoff betrieben werden. Es werden 25 Prozent der förderfähigen Kosten bezuschusst. 

Welche Nachteile hat das Heizen mit Wasserstoff?

Eine reine wasserstoffbetriebene Heizung ist derzeit technisch nicht möglich. Aktuell können für Brennstoffzellen sowie H2-ready Gasheizungen aber Wasserstoffteilchen aus fossilen Brennstoffen als zusätzliche Energiequelle genutzt werden. 

Als nachteilig erweist sich, dass für die Nutzung unbedingt ein Anschluss an das öffentliche Gasnetz vorliegen muss. Außerdem arbeitet eine Wasserstoffheizung derzeit noch nicht so effizient wie beispielsweise eine Wärmepumpe, denn zur Erzeugung der Wärme wird für die Wasserstoffheizung sehr viel Strom benötigt.  

Vor- und Nachteile in der Übersicht

Wasserstoffheizung: Möglichkeiten und Zukunftsaussichten

Wasserstoffatome sind eine Energiequelle mit viel Potential, die bis jetzt nur in wenigen Heizsystemen verwendet werden kann. Die Wasserstofftechnologie steht aber noch am Anfang und soll in den nächsten Jahren erst richtig an Fahrt gewinnen. 

Welche Möglichkeiten werden aktuell angeboten?

Sie haben aktuell die Wahl zwischen einer Brennstoffzellenheizung und einer H2-ready Gasheizung, um Wasserstoffteilchen zusätzlich zu fossilen Brennstoffen zu nutzen. So ist es möglich, bereits jetzt den Emissionsausstoß zu senken. 

Wasserstoffmoleküle als alleinige Energiequelle zum Heizen zu nutzen, ist noch nicht möglich. Grüner Wasserstoff, der als einzige Art von der Herstellung bis zum Verbrauch als CO2 neutral gilt, muss außerdem noch nach Deutschland importiert werden. Daher ist der Einsatz flächendeckend und in großen Mengen aktuell mit hohen Kosten verbunden. 

Der Markt für Wasserstoffheizungen ist in Deutschland noch sehr klein. Effizientes Heizen mit Wasserstoff ist bis jetzt nur durch die Brennstoffzellentechnik möglich. Der Hersteller Vaillant bietet aber mittlerweile auch eine Gas-Brennwertheizung an, die mit bis zu 20 Prozent Wasserstoff betrieben werden kann.   

Mit folgenden Preisen müssen Sie für ein Wasserstoffheizung rechnen:

Ist Wasserstoff der Energieträger der Zukunft? 

Wasserstoffatome besitzt vielversprechenden Eigenschaften als Energieträger. Das gesamte Potential kann noch nicht ausgeschöpft werden, denn die entsprechende Verbrennungstechnik steht noch am Anfang. Zum Heizen kann dieser Brennstoff bis jetzt nur als zusätzliche Energiequelle zusammen mit fossilen Brennstoffen genutzt werden. Neben der Heiztechnik kann reiner Wasserstoff in Zukunft möglicherweise auch als Antriebsstoff für Autos oder Flugzeuge verwendet werden. 

Für die klimaneutrale Herstellung von grünem Wasserstoff fehlt es in Deutschland außerdem noch an genügend erneuerbarer Energie. Die Bundesregierung sieht die Wasserstofftechnologie aber als wichtigen Bestandteil für die Energiewende, was aus der nationalen Wasserstoffstrategie hervorgeht und trifft in der Zukunft entsprechende Maßnahmen, um diese Energiequelle aktiv zu fördern.

Fazit

Wasserstoff wird als Energieträger der Zukunft angesehen, denn er gilt als klimaneutral. Allerdings trifft dies lediglich auf den grünen Wasserstoff zu. Heizungen, die mit diesem Energieträger betrieben werden, sind derzeit allerdings sehr teuer und nur schwer zu bekommen, da es bislang nur wenige Hersteller gibt, die an dieser Technik arbeiten. In einer Brennstoffzelle kann beispielsweise bereits mit Wasserstoffelementen aus fossile Brennstoffen Energie produziert werden.