Viessmann entwickelt Lösungen für das klimaneutrale Heizen mit Wasserstoff

Über 90 Prozent der rund 21 Millionen Heizungen in Deutschland werden heute noch mit Erdgas oder Öl betrieben. Das endgültige Aus dieser fossilen Brennstoffe ist jedoch beschlossene Sache. Um CO₂-Emissionen in Deutschland und der EU möglichst vollständig zu vermeiden, werden zukünftig Strom und erneuerbare Energieträger eine wichtige Rolle spielen. Vor allem der Einsatz von grünem Wasserstoff gilt als konsequenter Weg, den Gebäudesektor klimaneutral zu machen. Er wird mit Strom aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen aus Wasser CO₂-neutral erzeugt und verbrennt ohne klimaschädliche Emissionen.


Die Viessmann Werke in Allendorf (Eder)

Als Innovationsführer der Branche hat Viessmann die effiziente Verwendung von Wasserstoff bereits heute zum Heizen möglich gemacht.


Einsparpotenzial von 260 Milliarden Euro

Die Nutzung von Wasserstoff und die Elektrifizierung der Wärmeversorgung müssen Hand in Hand gehen. Würde zukünftig bei der Gebäudebeheizung ausschließlich auf Strom für den Betrieb von Wärmepumpen oder elektrischen Infrarotheizungen gesetzt, wäre der teure Ausbau der Stromnetze und von Reservekraftwerken unbedingt erforderlich, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Dagegen können für Wasserstoff die bestehenden Gasnetze genutzt werden, was wesentlich geringere Investitionen für den Umbau unseres Energiesystems zur Folge hätte. Laut der Leitstudie der Deutschen Energie-Agentur (dena), ließen sich so bis 2050 rund 260 Milliarden Euro einsparen.

Hinzu kommt: Wasserstoff kann praktisch sofort zur deutlichen Verringerung der Treibhausgas-Emissionen beitragen. Allein schon die Einspeisung von 20 Prozent Wasserstoff in die Erdgasnetze würde den CO₂-Ausstoß um etwa 7 Prozent reduzieren – Jahr für Jahr. Ein schnell wirksamer Beitrag zum Klimaschutz. Zumal sich einer aktuellen Umfrage zufolge, zwei Drittel der Deutschen vorstellen können, mit Wasserstoff zu heizen, wenn dabei kein CO₂ entsteht.


Bis zu 30 Prozent Wasserstoff sind bereits möglich

Mit einem modernen Wandgerät für die Zukunft bestens gerüstet

Im Prinzip können heute schon die modernen Gas-Brennwertgeräte von Viessmann mit bis zu 30 Prozent Wasserstoff im Erdgas betrieben werden. Bauherren und Modernisierer, die sich für einen solchen Wärmeerzeuger entscheiden, sind damit bestens vorbereitet für die bevorstehende Entwicklung unseres Energiesystems.

Moderne Gas-Brennwertgeräte sind H2-ready und können deshalb mit 20 bis 30 Prozent Wasserstoff im Erdgas betrieben werden.


Ausbau von Wasserstoff-Infrastrukturen

Der Ausbau der erforderlichen Infrastrukturen für die Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Wasserstoff wird in den kommenden Jahren vorangetrieben. Im Sommer 2020 hat die Bundesregierung ihre Nationale Wasserstoffstrategie vorgestellt und will insgesamt 9 Milliarden Euro zur Verfügung stellen. Fast zeitgleich veröffentlichte die EU-Kommission eine Wasserstoffstrategie: Bis 2024 soll die Wasserstoffproduktion mit erneuerbaren Energien auf bis zu 1 Millionen Tonnen steigen, bis zum Jahr 2030 dann auf 10 Millionen Tonnen.

Eine zunehmende Anzahl von Pilotprojekten wird bereits jetzt schon unterstützt. So entsteht zum Beispiel derzeit in Kaisersesch (Rheinland-Pfalz) eine komplette Wasserstoff-Infrastruktur – von der Erzeugung regenerativen Stroms für den Betrieb der Elektrolyseure, der Speicherung des Wasserstoffs und dessen Verteilung bis hin zu seiner Nutzung in den Sektoren Wärme- und Stromversorgung, Industrie sowie Verkehr. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert dieses Vorhaben im Rahmen von “SmartQuart”, dem ersten Reallabor der Energiewende. Viessmann ist von Anfang an beteiligt und wird dort ab dem Jahr 2023 Gas-Brennwertgeräte sowie Brennstoffzellen-Heizsysteme für den Betrieb mit 100 Prozent Wasserstoff in der Praxis testen.


Brennwerttechnik für reinen Wasserstoff

Viessmann übernimmt Verantwortung für die Lebensräume zukünftiger Generationen. Damit zukünftig sowohl die klimaneutrale als auch eine sichere und erschwingliche Beheizung unserer Häuser möglich ist, entwickelt das Unternehmen "H2-ready"-Heizgeräte, die mit 100 Prozent Wasserstoff betrieben werden können.

Aufbauend auf die bewährte Gas-Brennwerttechnik der Vitodens Familie werden zur Zeit Brenner-Komponenten sowie die Verbrennungs-, Flammüberwachungs- und Regelsysteme überarbeitet, um sie an die spezifischen Verbrennungseigenschaften des Wasserstoffs anzupassen. Ziel ist es, dass sich die neuen Wandgeräte mit wenigen Handgriffen einfach und schnell vom Betrieb mit Erdgas oder Erdgas/Wasserstoff-Gemischen auf reinen Wasserstoff umschalten lassen. Anlagenbetreiber erhalten so in der Übergangsphase von Erdgas auf Wasserstoff maximale Zukunftssicherheit.


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H2 ready mit Viessmann Gasbrennwertgeräten
H2 ready mit Viessmann Gasbrennwertgeräten

Nach Abschluss der Prototypen-Erprobung erfolgt die Qualifizierung und Dauererprobung der Geräte, bevor sie ab 2023 in Kaisersesch erstmals in der Praxis zum Einsatz kommen. Die Markteinführung ist bislang für das Jahr 2025 geplant. Dann wird es voraussichtlich weitere regionale Gasnetze geben, die ausschließlich Wasserstoff an die Haushalte und Industriebetriebe verteilen.

Foto: "H2-ready"-Geräte für den Betrieb mit reinem Wasserstoff auf dem Prüfstand im Technikum, dem Forschungs- und Entwicklungszentrum der Viessmann Gruppe.
Prüfstand mit "H2ready"-Geräten


Komplettes Portfolio für die Wasserstoff-Nutzung

Viessmann Brennstoffzelle Vitovalor PT2 mit Stromspeicher-System Vitocharge VX3

"We create living spaces for generations to come" – das ist unser Anliegen. Viessmann wird mit dem "H2-ready"-Brennwertgerät nicht nur ein innovatives Heizgerät auf den Markt bringen, sondern zugleich auch Zukunftssicherheit gepaart mit der gewohnt hohen Zuverlässigkeit des deutschen Familienunternehmens mit über 100-jähriger Tradition.

Als Innovationsführer der Branche ebnet das Unternehmen den Weg in das Wasserstoff-Zeitalter – mit den "H2-ready"-Wandgeräten, aber in naher Zukunft auch mit Brennwertkesseln für größere Leistungen sowie mit Brennstoffzellen und Blockheizkraftwerken.

Foto: "We create living spaces for generations to come": Gas-Brennwertgeräte,  Brennstoffzellen und Blockheizkraftwerke von Viessmann werden in naher Zukunft auch für den Betrieb mit reinem Wasserstoff zur Verfügung stehen.


Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist das älteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum. Seine vielen positiven Eigenschaften machen ihn zum idealen Ersatz für fossile Energieträger wie Erdgas und Öl:

  • Wasserstoff ist ungiftig und nicht ätzend oder radioaktiv
  • Das Element kann weder Wasser verunreinigen noch die Umwelt schädigen
  • Im Vergleich zu Erdgas und Heizöl hat Wasserstoff die höchste Energiedichte pro Kilogramm (Wasserstoff 33,3 kWh/kg, Erdgas 13,9 kWh/kg, Heizöl 11,4 kWh/kg)
  • Vor allem aber kann Wasserstoff CO₂-neutral erzeugt werden und bei seiner Verbrennung werden praktisch keine Abgase erzeugt

Auf unserer Erde finden wir den vorkommenden Wasserstoff praktisch nur chemisch gebunden, beispielsweise als Wasser. Damit steht der Menschheit eine praktisch unerschöpfliche Quelle zur Verfügung. Denn alle Wasservorkommen auf unserem Planeten zusammengenommen ergeben fast 1,4 Milliarden Kubikkilometer. Aber auch Methan und Erdöl sind wichtige wasserstoffhaltige Verbindungen.


Was versteht man unter grünem, grauem, blauen und türkisen Wasserstoff?

Um reinen Wasserstoff zu erhalten, muss er zunächst aus den chemischen Verbindungen herausgelöst werden. Dazu gibt es hauptsächlich vier Verfahren:

●  Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen. Der für dieses Verfahren benötigte Strom stammt ausschließlich aus erneuerbaren Energien wie etwa Wind- und Sonnenenergie. Deshalb ist diese Art der Wasserstoffgewinnung absolut CO₂-frei.

●  Grauer Wasserstoff wird durch Dampfreformierung erzeugt. Dabei ist in der Regel Erdgas der Ausgangsstoff. Bei diesem Verfahren entweicht CO₂ in die Umgebung, was den Treibhauseffekt verstärkt.

●  Blauer Wasserstoff wird wie der graue Wasserstoff durch Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Das dabei entstehende CO₂ gelangt allerdings nicht in die Umwelt, sondern wird gespeichert. Somit kann dieses Verfahren bilanziell als CO₂-neutral angesehen werden.

●  Türkiser Wasserstoff entsteht, indem man Methan in einem Hochtemperaturreaktor thermisch aufspaltet. Dabei entsteht Kohlenstoff in fester Form, der anderen Verwendungen zugeführt oder dauerhaft gespeichert werden kann. Damit dieses Verfahren CO₂-neutral ist, muss die Wärmeerzeugung für den Hochtemperaturreaktor mit erneuerbaren Energien erfolgen.

Repräsentative Studien gehen von sinkenden Kosten für die Wasserstoffgewinnung aus, da die Kosten für Elektrolyse-Anlagen und für regenerativ erzeugten Strom geringer werden. Laut dem internationalen Marktforschungsinstitut BloombergNEF könnte grüner Wasserstoff bis 2050 sogar mit den Kosten für Erdgas konkurrieren.


Der Kreislauf des grünen Wasserstoffs

Der Kreislauf des grünen Wasserstoffs

Der Kreislauf des grünen Wasserstoffs: Um “grünen” Wasserstoff zu erhalten, wird Wasser mittels Elektrolyse aufgespalten. Der dafür benötigte Strom kommt ausschließlich aus erneuerbaren Energien, ist dadurch CO₂-frei und somit auch die Erzeugung des neuen Energieträgers. Auch bei seiner Nutzung zum Beispiel fürs Heizen entsteht kein Kohlendioxid. Neben der dabei frei werdenden Wärme entsteht vor allem Wasserdampf, der über die Abgasleitung an die Umgebung abgegeben wird. Damit schließt sich der Kreislauf aus Erzeugung aus dem Grundstoff Wasser und der Verbrennung des Wasserstoffs, wobei wieder Wasser entsteht.