Energiewende
Grüner Wasser­stoff soll zuerst für saubere Industrie sorgen

© Fraunhofer-Institut für Energie­wirtschaft und Energie­system­technik IEE
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Das Fraunhofer-Institut für Energie­wirtschaft und Energie­system­technik IEE in Kassel hat in einer Studie die Potenziale von Strom und Wasser­stoff verglichen, vor allem mit Blick auf die Gebäude­wärme­versorgung und den Klimawandel.

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Auftraggeber der Studie ist das Informationszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik IZW e.V. in Hannover. Das IZW ist kein üblicher Branchenverband, sondern ein mit Bundesmitteln gefördertes Projekt, das sich nach dem Auslaufen 1999 als Verein verselbstständigt hat und nun, gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich, der nationale Ansprechpartner beim Heat Pump Centre (HPC) im Programm Heat Pumping Technologies der Internationalen Energie Agentur (IEA) ist.

Die Fraunhofer-Studie „Wasserstoff im zukünftigen Energiesystem: Fokus Gebäudewärme“ spricht dem Energieträger Wasserstoff gleichwohl großes Potenzial zu. Bedingung der betrachteten Szenarien ist allerdings, dass es „grün“, also mit regenerativen Energien erzeugt ist. Derartige Power-to-Gas-Projekte sind deswegen attraktiv, weil sie das beträchtliche Volumen der bestehenden Gasleitungen und -speicher nutzen könnten. Der Energieversorger Avacon etwa will ab Ende 2020 in Schopsdorf (Sachsen-Anhalt) eine Beimischung von bis zu 20 % Wasserstoff zum Erdgas im regionalen Versorgungsnetz. Generell ist die Sektorenkopplung, also die gesamtkonzeptionelle „Übersetzung“ unterschiedlicher Energieträger (z.B. von Strom in Gas), ein entscheidendes Kriterium der neuen Smart Grids, in denen sich auch die starren Grenzen zwischen Versorger und Verbraucher auflösen.

Ein Haken an der Sache mit den bestehenden Gasversorgungsnetzen ist, dass grüner Wasserstoff als energetische Alternative eigentlich zuerst bei Industrie und Kraftwerken greifen müsste, denn dort lohnt sich der Umbau aus ökologischer Sicht der Energiewende. Auch wäre der errechnete Gesamtbedarf so groß, dass er hierzulande nicht allein aus regenerativen Quellen gewonnen werden könnte (derzeit sind maximal 150 TWh grüner Wasserstoff drin), sondern u.a. auf Importe angewiesen wäre. Das Institut kalkuliert bis 2050 einen Wasserstoffbedarf von 600 bis 1000 TWh, und zwar ohne Berücksichtigung der Nutzung für Gebäudewärme. „H₂ für die dezentrale Gebäudewärme würde diesen Bedarf um 25–40 % zusätzlich steigern“, heißt es beim Fraunhofer IEE. Projekte wie das von Avacon kontert die Analyse mit dem Argument, dass sie nur wenig zum Klimaschutz beitrügen: „Die mittelfristige Steigerung auf 20 Vol.% H₂ im Gasnetz hat nur geringe CO₂-Reduktionen zur Folge.“ Ab > 20 % H₂ wäre eine synchrone Systemumstellung auf Gaskesselseite erforderlich.

Demgegenüber könnte die Gebäudewärmeversorgung mit (effizienten!) Wärmepumpen zunächst einmal die Konkurrenzsituation um grünen Wasserstoff entspannen, sodass man den Einsatz in der Industrie priorisieren könnte:

„Der Strombedarf für die Wärmepumpen kann kosteneffizient fast ausschließlich aus nationalen regenerativen Energiequellen gedeckt werden.“

Ebenfalls ins Gewicht fällt, dass elektrische Wärmepumpen, die bis zu drei weitere Wärmeanteile aus der Umgebung gewinnen, deutlich effizienter sind als Power to Gas, was vor allem an den Umwandlungsverlusten liegt. Nicht zuletzt sind effiziente Wärmepumpen schlicht „machbar“ – in dem Sinne, dass sie sich auch bei Sanierungen relativ einfach nachrüsten lassen.

Die vollständige Studie gibt es beim Fraunhofer IEE kostenfrei als PDF zum Download. Das Institut hat außerdem für den 4. Juni 2020, 14 Uhr ein Webinar angesetzt, in dem die Autoren die wichtigsten Ergebnisse vorstellen und Fragen aus dem Publikum beantworten.