Wenn Wasserstoff aus erneuerbarem Strom („grüner Wasserstoff“) hergestellt wird, kann er zu einer CO₂-ärmeren Wärmeversorgung beitragen. Seine Umweltauswirkungen hängen jedoch vom jeweiligen Herstellungsverfahren ab. Wasserstoffbeimischungen (bis zu etwa 20 vol. %) werden derzeit in mehreren Märkten getestet, während die Nutzung von 100 % Wasserstoff eine spezielle Infrastruktur und kompatible Geräte erfordert. Energieeffizienz, Betriebskosten und Nutzerkomfort hängen letztlich von der Systemauslegung, der lokalen Infrastruktur und den Betriebsbedingungen ab.
Wasserstoff wird zunehmend als eine von mehreren Technologien geprüft, die zur Dekarbonisierung von Heizungsanwendungen beitragen können. Seine potenziellen Auswirkungen hängen von Faktoren wie der Erzeugungsmethode, der Verfügbarkeit der Infrastruktur und der Kompatibilität der Geräte ab.
Um die langfristigen Dekarbonisierungsziele für Gebäude zu erreichen, muss der Einsatz fossiler Brennstoffe für Heizzwecke reduziert werden. Mögliche Alternativen sind die Elektrifizierung mittels Wärmepumpen sowie, sofern eine geeignete Infrastruktur und Energieversorgung vorhanden sind, mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugter Wasserstoff.
In gewerblichen und öffentlichen Gebäuden, die an Gasnetze angeschlossen sind, kann Wasserstoff je nach rechtlichen Rahmenbedingungen, Sicherheitsanforderungen und lokaler Verfügbarkeit eine Rolle spielen.
Wasserstoff wird üblicherweise nach seinem Herstellungsverfahren klassifiziert.
• Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas durch Dampfreformierung von Methan (SMR) oder autotherme Reformierung (ATR) ohne CO₂-Abscheidung hergestellt.
• Bei blauem Wasserstoff kommen SMR oder ATR in Verbindung mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) zum Einsatz. Die daraus resultierenden Lebenszyklusemissionen hängen von den Abscheidungsraten, den vorgelagerten Methanemissionen und der Prozesseffizienz ab.
• Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt. Bei Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien können die Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen deutlich niedriger sein als bei Produktionsverfahren auf Basis fossiler Brennstoffe.
Wo Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und eine geeignete Infrastruktur zur Verfügung stehen, kann Wasserstoff dazu beitragen, die CO₂-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus in mit Gas versorgten Gebäuden zu senken.
Sein Einsatz hängt ab von:
Derzeit werden Wasserstoffbeimischungen in der bestehenden Gasinfrastruktur geprüft, während die Nutzung von 100 % Wasserstoff spezielle Netze und kompatible Geräte erfordert.
Im Rahmen mehrerer Pilotprojekte wurde der Einsatz von Wasserstoff-Erdgas-Gemischen in bestehenden Gasnetzen untersucht. Gemische mit einem Wasserstoffanteil von bis zu etwa 20 Volumenprozent wurden unter kontrollierten Bedingungen mit ausgewählten Geräten getestet.
Ein breiterer Einsatz hängt von der Bereitschaft der Infrastruktur, der Kompatibilität der Geräte, behördlichen Genehmigungen und Sicherheitsbewertungen ab. Die potenzielle Reduzierung der CO₂-Emissionen hängt davon ab, wie der Wasserstoff hergestellt wird.
Die Integration von Wasserstoff in zukünftige Energiesysteme erfordert eine koordinierte Entwicklung von Stromnetzen, Wasserstofftransportsystemen und Speicherinfrastruktur.
Zu den potenziellen Schlüsseltechnologien zählen:
• Elektrische Speicherung für den kurzfristigen Ausgleich
• Wasserstoffspeicherung für das saisonale Energiemanagement
• Wasserstofftransport- und -verteilungsnetze
Die ökologische und wirtschaftliche Gesamtleistung solcher Systeme hängt von der Infrastruktur, den Produktionswegen, den Vorschriften und den Marktbedingungen ab.
Die Wasserstoffversorgung kann aus verschiedenen Produktionswegen stammen, darunter Elektrolyse, Methanpyrolyse und Erdgasreformierung mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung. Die Lebenszyklusemissionen können je nach Stromquellen, Abscheidungsraten, Methanmanagement und Prozesseffizienz erheblich variieren.
Technologien zur CO₂-Abscheidung können prozessbedingte Emissionen reduzieren, beseitigen sie jedoch nicht vollständig.
Wasserstoffträger wie Ammoniak, synthetisches Methan und flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC) können den Transport und die Speicherung von Energie über große Entfernungen erleichtern.
Diese Lösungen erfordern zusätzliche Umwandlungs- und Rückumwandlungsprozesse und können je nach konkreter Anwendung Vorteile bieten, darunter:
Ihr Einsatz sollte auf der Grundlage der Lebenszyklusemissionen, der Infrastrukturbereitschaft, der geltenden Normen und wirtschaftlicher Erwägungen bewertet werden.
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