Ist Wasserstoff die Energiequelle der Zukunft, als die sie gehandelt wird – auch zur dezentralen Wärmegewinnung im Gebäudebereich? Eine neue Hamburger Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Wärmepumpen derzeit in der Energiebilanz nicht zu schlagen sind.
Bis zum Jahr 2045 soll Deutschland klimaneutral sein. Hier ist besonders der Gebäudesektor in der Pflicht. Im Klimaschutzgesetz ist festgelegt, dass in diesem Bereich bis 2030 höchstens noch 67 Millionen Tonnen CO2 ausgestoßen werden dürfen – zum Vergleich: Im Jahr 2020 waren es laut Umweltbundesamt (UBA) noch 120 Millionen Tonnen. Zwischen 2010 und 2020 wurden nur acht Prozent der Emissionen eingespart, 43 Prozent gegenüber dem Referenzjahr 2009 wären nötig, um das 2030-Ziel zu erreichen.
Die Frage ist, ob etwa die von der Bundesregierung angestrebte flächendeckende Förderung des Einbaus von Wärmepumpen reicht. In aller Munde als Energiequelle ist derzeit vor allem auch grüner Wasserstoff. Ein Forscherteam aus dem Verbundprojekt "Norddeutsches Reallabor (NRL)" – koordiniert vom Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (CC4E) der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg – hat die Potenziale, Grenzen und Prioritäten von Wasserstoff und Wärmepumpe untersucht und den Energieaufwand verglichen.
Hoher Energieaufwand beim Einsatz von Wasserstoff
Die Bundesregierung hat mit der "Nationalen Wasserstoffstrategie" im Sommer 2020 die Bedeutung von grünem Wasserstoff (= aus erneuerbaren Energien gewonnen) als zentralem Baustein für die Energiewende unterstrichen. Im Gebäudesektor steht insbesondere die dezentrale Wärmeerzeugung durch Wasserstoff auf dem Prüfstand.
Für die Studie haben die Forscher verglichen, wie hoch der Energieaufwand beim Heizen eines unsanierten Einfamilienhaus in Hamburg mit grünem Wasserstoff beziehungsweise einer modernen Wärmepumpe ist. Bei einem jährlichen Strombedarf von 40.000 Kilowattstunden entstand für die Gewinnung der zum Heizen nötigen Wasserstoffmenge ein Strombedarf von 67.000 Kilowattstunden – bei einer modernen Wärmepumpe werden nur 12.000 Kilowattstunden für die Bereitstellung der Wärme gebraucht, so das Ergebnis des Tests.
Auf der anderen Seite gibt es laut Studie auch Grenzen der Tauglichkeit von Wärmepumpen, etwa bei unsanierten Mehrfamilienhäusern. In der Praxis sei außerdem der Platz für Außeneinheiten ein limitierender Faktor. Unter dem Strich sei die Wärmepumpe aber in der Energiebilanz "praktisch nicht zu schlagen", wie Studienleiter Dr. Felix Doucet der "Kreiszeitung" sagte. Denn es bedeute, dass 70 Prozent der Wärmeenergie aus der Umgebungswärme gewonnen werden.
Wasserstoff versus Wärmepumpe: ein ernüchterndes Fazit
Der zentrale Einsatz von Wasserstoff in der Fernwärmeerzeugung könne in Kraftwerkskonzepten sinnvoll sein, heißt es in der Studie weiter – zur Abdeckung von Spitzenlasten oder durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Der Einsatz von Wasserstoff für die dezentrale Wärmebereitstellung in Gebäuden ist in der Regel nicht wirtschaftlich, so das Fazit: Es sei im Gebäudebestand um den Faktor fünf- bis sechsmal mehr grüner Strom für die Elektrolyseure notwendig als im Szenario mit Wärmepumpen. Bei modernisierten oder neuen Gebäuden vergrößere sich der Faktor.
Bei der Dekarbonisierung des Gebäudesektors kann den Wissenschaftlern zufolge grüner Wasserstoff ein Puzzleteil für Wärmenetze werden. Auch die Abwärme von Elektrolyseuren und Anlagen zur Wasserstoff-Rückverstromung könnten zur Effizienzsteigerung in Wärmenetze eingespeist werden.
Die Gebäudesanierung zu beschleunigen ist aus der Perspektive indirekt auch eine effektive Maßnahme zur Entlastung der Stromnetze. Aus den Ergebnissen werden Rückschlüsse auf die Rolle der einzelnen Technologien im zukünftigen Wärmemarkt gezogen und attraktive Geschäftsmodelle benannt.
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