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Wasserstoff-Roadmap

Ein Mann hält in Stuttgart den Zapfhahn einer Wasserstofftankstelle an den Stutzen eines Wasserstoffautos. (Bild: picture alliance/Sebastian Gollnow/dpa)

Sektor 3

Gebäude

Der Gebäudesektor trägt in Deutschland und Baden-Württemberg aufgrund seines großen Wärmebedarfs signifikant zu den Treibhausgasemissionen bei. Besonders für den Altbaubestand kann die Brennstoffzellen-KWK (primär Erdgas) eine wichtige Rolle spielen. Dezentrale Wasserstoff-Verteilnetze, die einzelne Gebäude mit Wasserstoff versorgen, sind in Deutschland (gegebenenfalls im Gegensatz zu Japan) – wenn überhaupt – nur eine langfristige Option. Die Eigenerzeugung von regenerativem Wasserstoff im Gebäudebereich, zum Beispiel mit Hilfe von Solarstrom und die anschließende Rückverstromung in einer Mikro-KWK wird in Deutschland auch zukünftig ein Nischenmarkt bleiben.

Offene Fragen

  • Wie beurteilen Sie die Chancen der Eigenerzeugung von regenerativem Wasserstoff mit anschließender Rückverstromung in Gebäuden?
  • Welche Möglichkeiten sehen Sie für eine Wasserstoff-Versorgung von Gebäuden über ein Pipeline-Netzwerk?
  • Wie bewerten Sie den Einsatz von Brennstoffzellen in der Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich zu Solarthermie, Geothermie, Pellet-/Holzhackschnitzel-Heizungen beziehungsweise Wärmepumpen?
  • Wie sehen Sie die Möglichkeit der Abwärmenutzung bei der Wasserstoffherstellung in Wärmenetzen?
  • Möchten Sie eine weitere offene Frage oder sonstige Hinweise einbringen?

Sie konnten bis zum 15. Oktober 2020 an der zweiten Online-Beteiligung zur Wasserstoff-Roadmap teilnehmen.

Kommentare : zu Gebäude

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16. Kommentarvon :Laura Langenbucher - Hochschule Esslingen (INEM)

Gebäude

Die Chancen der Eigenerzeugung von grünem Wasserstoff sind vorhanden und an verschiedenen Stellen in Entwicklung. Aufgrund hoher Investitionskosten wird jedoch nur mittel- bis langfristig eine Perspektive gesehen. Im innerstädtischen Bereich kann ein Wasserstoff-Pipelinenetz zur Versorgung von Gebäuden dienen. Hier kann ggf. eine Umnutzung

Die Chancen der Eigenerzeugung von grünem Wasserstoff sind vorhanden und an verschiedenen Stellen in Entwicklung. Aufgrund hoher Investitionskosten wird jedoch nur mittel- bis langfristig eine Perspektive gesehen.

 

Im innerstädtischen Bereich kann ein Wasserstoff-Pipelinenetz zur Versorgung von Gebäuden dienen. Hier kann ggf. eine Umnutzung bestehender Erdgasnetze erfolgen.

 

Die Chance der Abwärmenutzung von dezentralen Elektrolyseanlagen in Gebäuden und Quartieren wird als hoch eingeschätzt und ist in Baden-Württemberg in vereinzelten Projekten schon umgesetzt. Das Thema soll auch künftig weiterverfolgt werden.

 

15. Kommentarvon :oN2020

H2-Nutzung im Kontext von Quartieren

Die H2-Erzeugung hat sein Berechtigung im sub-/urbanen Raum. Für die Erreichung der nationalen Klimaschutzziele sind H2-Ely-Leistungen in D von 60 - 80 GWel erforderlich (Annahme 50 % Inland erzeugt, 50 % Import). Der dezentrale Aufbau hat folgende Vorteile: - Erhöhte Effizienz der H2-Herstellung durch Abwärmenutzung (Abwärme entspricht dem

Die H2-Erzeugung hat sein Berechtigung im sub-/urbanen Raum.

 

Für die Erreichung der nationalen Klimaschutzziele sind H2-Ely-Leistungen in D von 60 - 80 GWel erforderlich (Annahme 50 % Inland erzeugt, 50 % Import).

 

Der dezentrale Aufbau hat folgende Vorteile:

- Erhöhte Effizienz der H2-Herstellung durch Abwärmenutzung (Abwärme entspricht dem heutigen Fernwärmeaufkommen in D!)

- Kommunen müssen in BW bis 2050 eine klimaneutrale Wärmeversorgung der Gebäude erreichen -> Ely-Abwärme!!

- Kurze Verteilwege von der Erzeugung zum Verbrauch (= weniger Energieeinsatz erforderlich, Logistikkosten reduziert)

- Aufbau von dezentralen H2-Netzen mittelfristig einfacher als Umstellung des gesamten Gasverteilnetzes

 

Was ist erforderlich?

- Strategische Planung der H2-Standorte auf Landes- und Kommunalebene (siehe Klimaschutzgesetz zu komm. Wärmeplanung)

- Politisch induzierte Nachfragesteigerung für regionalen, grünen Wasserstoff (z.B. Ausschreibungen für ÖPNV, Umstellung Fuhrparks)

- Effektive Bepreisung von fossilen Energieträgern

 

Ergänzung H2-Direkt-Nutzung im Gebäude:

- Berechtigt für die restlichen Wärmeanwendungen für die keine Wärmebereitstellung über WP (Umweltwärme) oder Abwärme möglich ist; idealerweise in KWK in Form von BZ-Systemen

14. Kommentarvon :CH

H2 im Gebäudesektor

Aus systemischer Sicht sollte EE-Strom in BW direkt genutzt werden. Derzeit und auch mittelfristig fehlt es (insbesondere in BW) nicht an Speichern, sondern an ausreichender EE-Stromerzeugung. Eine dezentrale Umwandlung in Wasserstoff und anschließende Rückverstromung stellt auch innerhalb der Speicherrangfolge eine Option mit hohen Verlusten dar.

Aus systemischer Sicht sollte EE-Strom in BW direkt genutzt werden. Derzeit und auch mittelfristig fehlt es (insbesondere in BW) nicht an Speichern, sondern an ausreichender EE-Stromerzeugung. Eine dezentrale Umwandlung in Wasserstoff und anschließende Rückverstromung stellt auch innerhalb der Speicherrangfolge eine Option mit hohen Verlusten dar.

Wasserstoff sollte nur in ausgewählten Gebäudesegmenten zum Einsatz kommen (z.B. Altbau) und nicht den Umstieg auf Wärmepumpen verzögern. Ein Aufbau bzw. Betrieb eines dezidierten Wasserstoffnetzes für diese Spezialsegmente ist in einigen Vierteln ggf. eine Option jedoch nicht flächendeckend.

Die Abwärme der Elektrolyse kann und sollte wenn möglich genutzt werden. Elektrolyse sollte jedoch systemisch in der Nähe der bestehenden und zukünftigen EE-Erzeugungsstandorten (Nord-Deutschland) errichtet werden. Insofern ist diese Frage für BW nicht von hoher Relevanz.

 

13. Kommentarvon :ohne Name 9995

Gebäudeenergieversorgung

Eine ausschließliche strombasierte Energieversorgung ist aus verschiedenen Gründen nicht empfehlenswert. Zu nennen sind insbesondere die hierfür notwendige unrealisitisch hohen Sanierungsraten und -tiefen des Gebäudebestands und die sinkende Versorgungssicherheit bei nicht ausreichend hoher EE-Strombereitstellung und gleichzeitig hohem Strombedarf

Eine ausschließliche strombasierte Energieversorgung ist aus verschiedenen Gründen nicht empfehlenswert. Zu nennen sind insbesondere die hierfür notwendige unrealisitisch hohen Sanierungsraten und -tiefen des Gebäudebestands und die sinkende Versorgungssicherheit bei nicht ausreichend hoher EE-Strombereitstellung und gleichzeitig hohem Strombedarf auch in Zusammenhang mit einem starken Ausbau der E-Mobilität. Da über die Gasverteilnetze aktuell deutlich höhere Energiemengen an den Endkunden verteilt wird als über Stromnetze, sollteintensiv über ein sinnvolles Zusammenspiel von EE-Strom und EE-Gasen (Wasserstoff, Biogas, synthetisches Methan) untersucht werden, anstatt über den Rückbau von vorhandenen Energieinfrastrukturen nachzudenken, in die in den letzten Jahrzehnten viele Millarden Euro investiert wurden.

 

12. Kommentarvon :blauwerk GmbH

Energieversorgung von Gebäuden

Die Chancen für eine Energieversorgung von Gebäuden mit Eigenerzeugung von regenerativem Wasserstoff und Rückverstromung mittels Brennstoffzelle sind da und die technische Umsetzung machbar. Die höhere Betriebstemperatur von Brennstoffzellen im Vergleich mit beispielsweise Wärmepumpen lässt auch eine Anwendung in Altbauten mit klassischen

Die Chancen für eine Energieversorgung von Gebäuden mit Eigenerzeugung von regenerativem Wasserstoff und Rückverstromung mittels Brennstoffzelle sind da und die technische Umsetzung machbar. Die höhere Betriebstemperatur von Brennstoffzellen im Vergleich mit beispielsweise Wärmepumpen lässt auch eine Anwendung in Altbauten mit klassischen Heizenergieverteilung zu. Beispielsweise als Substitution von älteren Ölheizungen.

Wichtig dafür ist:

Verfügbarkeit Brennstoffzellensysteme kleiner 5kW Leistung in BW

Verfügbarkeit Elektrolyssysteme kleiner 5kW Leistunge in BW

Ausgangsdrücke der Elektrolyseure maximieren.

 

11. Kommentarvon :Andreas Maier

Gebäude

Unter der Rubrik Gebäude kommen Gebäude, die heute mit fossilem Heizöl heizen viel zu kurz. Gerade diese haben auf Ihrem Weg zum zum klimaneutralen Gebäude mit hoher Effizienz (Heizungsmodernisierung, energetische Gebäudesanierung, Hybridisierung mit Erneuerbaren Energien) immer die Möglichkeit weiter verarbeiteten grünen Wasserstoff, in Form von

Unter der Rubrik Gebäude kommen Gebäude, die heute mit fossilem Heizöl heizen viel zu kurz. Gerade diese haben auf Ihrem Weg zum zum klimaneutralen Gebäude mit hoher Effizienz (Heizungsmodernisierung, energetische Gebäudesanierung, Hybridisierung mit Erneuerbaren Energien) immer die Möglichkeit weiter verarbeiteten grünen Wasserstoff, in Form von synthetischen Fuels, zu lagern und zu nutzen. Synthetische Fuels auf Basis von grünem Wasserstoff sind ein wichtiger Baustein für die abschließende Defossilisierung im ländlichen Raum. Um 2030 diese zur Verfügung zu haben müssen heute die Rahmenbedingungen dafür geschaffen werden und ein Markteinführungsprogramm etabliert werden.

10. Kommentarvon :Bernd Thomas

Wärmeversorgung von Gebäuden

Der unter "Technologie" formulierten Einschätzung (keine dezentrale H2-Erzeugung, keine H2-Netze im Gebäudebereich) ist zuzustimmen. Aus Effizienzgründen muss die Abwärmenutzung aus der Elektrolyse der zuerst verfolgte Weg der Wärmeversorgung im Gebäudebereich in Verbindung mit H2 sein. D.h., die Elektrolyseure müssen dezentral mit direkter

Der unter "Technologie" formulierten Einschätzung (keine dezentrale H2-Erzeugung, keine H2-Netze im Gebäudebereich) ist zuzustimmen.

 

Aus Effizienzgründen muss die Abwärmenutzung aus der Elektrolyse der zuerst verfolgte Weg der Wärmeversorgung im Gebäudebereich in Verbindung mit H2 sein. D.h., die Elektrolyseure müssen dezentral mit direkter Verbindung zu den Wärmenetzen aufgestellt werden. An diesen Standorten sollten zudem KWK-Anlagen installiert werden, die direkt mit H2 betrieben werden können mit dem Ziel der Residuallastdeckung (Rückverstromung) bei gleichzeitiger Wärmenutzung über die Wärmenetze.

 

Inwieweit sich diese Anwendung auf die Areal- und Oblektversorgung herunterskalieren lässt, muss die Lernkurve zeigen. Eine Skalierung herunter bis in den EFH-Bereich erscheint jedoch unwahrscheinlich, wie eingangs formuliert.

 

Für die Wärmeversorgung in ländlichen Regionen außerhalb der Wärmenetze auf der Basis von H2 kommt die Methanisierung in Betracht, wobei das so erzeugte grüne Erdgas bevorzugt in KWK in Strom und Wärme gewandelt werden sollte.

 

9. Kommentarvon :Bernd Thomas
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8. Kommentarvon :ohne Name 3803

Wasserstoff in Gebäuden

Bei der Eigenerzeugung existiert von Firmen (beispielsweise Viessmann) schon Heizungssysteme. Daher ist dieser Markt technisch machbar. In Privathaushalten ist ein extra Pipeline-System mittelfristig zu teuer und man sollte sich die Methanisierung überlegen, als Zwischenschritt. Langfristig wäre eine direkte Versorgung mit H2 als Gas sinnvoll. Für

Bei der Eigenerzeugung existiert von Firmen (beispielsweise Viessmann) schon Heizungssysteme. Daher ist dieser Markt technisch machbar. In Privathaushalten ist ein extra Pipeline-System mittelfristig zu teuer und man sollte sich die Methanisierung überlegen, als Zwischenschritt. Langfristig wäre eine direkte Versorgung mit H2 als Gas sinnvoll.

Für Niedertemperaturfernwärmenetze sehe ich gute Möglichkeiten bei der Wasserstofferzeugung, wenn entsprechende Hochtemperaturbrennstoffzellen zum Einsatz kommen.

7. Kommentarvon :Michael Harenbrock (MANN+HUMMEL)

Mikro-KWK

Der strategische Ansatz in Japan - Nutzung des vorhandenen Gasnetzes, Reformierung des Erdgases, Nutzung von heimischen Brennstoffzellen-Systemen - hat zu einem Hochlauf der Fertigung und somit zur Realisierung von Skaleneffekten geführt. Hier scheint es sinnvoll, diesen Weg perspektivisch auch bei uns zu gehen (PEM-BZ für mikro-KWK): erst mit

Der strategische Ansatz in Japan - Nutzung des vorhandenen Gasnetzes, Reformierung des Erdgases, Nutzung von heimischen Brennstoffzellen-Systemen - hat zu einem Hochlauf der Fertigung und somit zur Realisierung von Skaleneffekten geführt. Hier scheint es sinnvoll, diesen Weg perspektivisch auch bei uns zu gehen (PEM-BZ für mikro-KWK): erst mit Erdgas betreiben, dann CO2-Bilanz über H2-Beimischung (grüner Wasserstoff) verbessern. Schlussendlich Verwendung grünen Wasserstoffs. Hierbei ist ein Abgleich mit perspektivisch verfügbaren Mengen durchzuführen.