• Quelle: GettyImages / Urheber: Emilija Randjelovic
Quelle: GettyImages / Urheber: Emilija Randjelovic

Wasserstoff als Baustein zur Klimaneutralität - auch im Gebäudesektor?

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Prof. Dr.-Ing. Hans Sommer - Vorsitzender des Aufsichtsrats der Drees & Sommer SE
17.11.2021

Will Deutschland das Ziel bis 2045 treihausgasneutral zu sein erreichen und sich von fossilen Brennstoffen als wesentlicher Auslöser des CO2-Problems verabschieden, ist der Einsatz von grünem Wasserstoff in Kombination mit erneuerbaren Energien unverzichtbar – vor allem für die Industrie und Infrastruktur. Im Gebäude- und Wärmesektor gibt es wirtschaftlichere Alternativen.

Wasserstoff ist das häufigste und leichteste Element im Universum. Auf der Erde tritt er allerdings nur in gebundener Form auf, meistens in Wasser. In seiner reinen Form lässt sich Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse herstellen. Dabei wird Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Letzterer kann umweltverträglich in die Umgebung abgegeben werden. Der durch die Reaktion entstandene Wasserstoff hingegen wird gasförmig oder in Form eines flüssigen Brennstoffs als Energiespeicher verwendet. In dieser Form lässt er sich leicht transportieren und als Energiequelle für die Strom- und Wärmeerzeugung, als Treibstoff im Verkehrswesen oder als Grundstoff in der Industrie nutzen.

Für die Produktion von grünem Wasserstoff ist allerdings eine enorme Menge an regenerativem Strom erforderlich. Für den Aufbau einer klimafreundlichen Wasserstoffwirtschaft mit Energie aus Wind und Sonne gilt es entsprechende Projekte hierzulande auszubauen, zugleich ist es unerlässlich, global zu denken und in sonnen- und windreiche Weltregionen zu schauen. Von Europa aus sind etwa Südeuropa, Nordafrika oder die arabische Halbinsel interessant, wo Solarstrom in Gigawatt-Dimensionen sehr günstig produziert und speziell auf eine Wasserstoffproduktion – und bei Bedarf auch die Produktion von E-Fuels – ausgerichtet werden kann. In Europa bläst der Wind vor allem im Bereich der Nordsee und ihrer Anrainer. In Afrika gibt es weniger ergiebige Windgebiete, am ehesten in der West-Sahara und in Marokko. Im Süden gibt es einzelne Spots in Südafrika und Mosambik sowie im Indischen Ozean auf La Réunion.

Zu teuer, zu aufwendig – Wasserstoff für die Gebäudeversorgung

Im Wesentlichen wird der grüne Wasserstoff für die Industrie eingesetzt werden, zum Beispiel in Raffinerien und der chemischen Industrie, aber auch als E-Fuels für den Transportsektor, vor allem was die Langstrecken-Luftfahrt, die Schifffahrt und den Schwerlastverkehr angeht. Auch im Stromsektor gilt Wasserstoff als wichtiges Backup für die Langfrist-Speicherung des variabel erzeugten erneuerbaren Stroms. Ebenfalls in Diskussion – wenn auch nicht mit höchster Priorität – ist der Einsatz von aus grünem Wasserstoff produzierten E-Fuels oder für Brennstoffzellenantriebe als Übergangslösung für den immens großen weltweiten Bestand von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen mit Verbrennermotoren.

Im Gebäudesektor könnte Wasserstoff vor allem im Bereich von großen bestehenden Fernwärmesystemen mit hohen Vorlauftemperaturen eingesetzt werden. Doch insgesamt dürfte Wasserstoff in dem Bau- und Immobiliensektor eine eher untergeordnete Rolle spielen, hier gibt es überzeugendere Lösungen wie klimafreundlichere Wärmepumpen, die über eine direkt regenerativ erzeugte Stromnutzung betrieben werden. Aus einem Anteil Strom über eine direkte Koppelung vom Strom zur Wärme werden drei Anteile Wärme erzeugt. Ein Wasserstoff-Elektrolyseur gewinnt aus einem Anteil Strom hingegen nur ein Drittel Wärme. Bereits vorhandene erneuerbare Energien sind zum Heizen daher geeigneter und günstiger. Vorstellbar wäre es, Wasserstoff vor allem im Bereich von großen bestehenden Fernwärmesystemen mit hohen Vorlauftemperaturen einzusetzen.

In der energischen Quartiersversorgung ist der Ansatz der Polygeneration denkbar. Elektrolyseure zur Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff lassen sich dabei mit Photovoltaik-Anlagen betreiben und vor Ort einsetzen. Im besten Fall kann die durch den Elektrolyseprozess angefallene Abwärme zur Wärmeversorgung dienen. In Quartiersprojekten in Hanau und Esslingen wird ein solcher Ansatz sogar bis hin zur Methanisierung des Wasserstoffs zum Einsatz in der Mobilität verfolgt. Abzuwägen ist auch auf Quartiersebene jedoch stets, ob Wärmepumpen, die geothermische Energie verwenden, nicht die bessere Option sind. Sinnvoller für den Bausektor ist es, sich schon in der Konzipierung um die Reduzierung der sogenannten grauen Energie beim Gebäudebau im Sinne einer echten Kreislaufwirtschaft zu bemühen.

Ein Hoffnungsträger für Schwergewichte

Wasserstoff ist und bleibt einer der Hoffnungsträger der Energiewende. Er hat das Potenzial einen Teil der Energieversorgung für Städte, Quartiere und Immobilien nachhaltiger und effektiver zu gestalten, allerdings ist seine Anwendung im Gebäudesektor stark begrenzt. Aber vor allem bei Industrie- und Verkehrsprojekten wird sich der Einsatz von grünem Wasserstoff auszahlen und sich so auch positiv auf das Stadtklima auswirken. Klimaneutral produziert kann er die CO2-Emissionen weit über den Stromsektor hinaus deutlich senken und gilt deshalb als Schlüssel zur Unterstützung der Dekarbonisierung mit Hilfe der erneuerbaren Energien.