Grüner Wasserstoff: Studienreihe zu Potenzialen und Grenzen gestartet

21. April 2023

Forscher:innen der HAW Hamburg untersuchen sinnvollen Einsatz zur Dekarbonisierung. Erste Studienergebnisse zur Wärmeerzeugung veröffentlicht

Wo ist der Einsatz von grünem Wasserstoff sinnvoll, weil es keine besseren Alternativen gibt? Und in welchen Bereichen ist der Einsatz verzichtbar, weil andere Technologien effizienter hinsichtlich einer Dekarbonisierung sind? Fragen wie diesen soll in der Studienreihe „Potenziale, Grenzen und Prioritäten. Grüner Wasserstoff für die Energiewende” des Energiewende-Verbundprojekts Norddeutsches Reallabor (NRL) nachgegangen werden. Expert:innen der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg stellten nun die Ergebnisse der ersten Studie vor. Dabei wurden der Gebäudesektor genauer untersucht und verschiedene Formen der Wärmeerzeugung miteinander verglichen. Bis zum Sommer sollen drei weitere Studien zur Wasserstoffanwendung im Verkehrs- und Industriesektor sowie zur Wasserstofferzeugung und eine Publikation zu Wasserstoffanwendungen im Verbrauchssektorenvergleich veröffentlicht werden.

Bewertung und Priorisierung der Einsatzfelder von Wasserstoff nötig

Grüner Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft, der eine wichtige Rolle in der Energiewende spielt. Allerdings sind die Ressourcen derzeit noch begrenzt. Deshalb gelte es nun, die Potenziale und Grenzen von Wasserstoff in verschieden Einsatzfeldern zu bewerten und zu priorisieren. „Für einen energieeffizienten Markthochlauf geht es nicht darum, möglichst viele theoretische Anwendungsfälle für grünen Wasserstoff zu finden, sondern zu identifizieren, wo der Einsatz von grünem Wasserstoff alternativlos ist und wo demzufolge prioritär neue Geschäftsmodelle beziehungsweise Wertschöpfungsketten erforderlich sind. Hierzu soll unsere Studienreihe beitragen“, erklärt Prof. Dr. Jens-Eric von Düsterlho, Leiter des Departments Wirtschaft an der HAW Hamburg und Leiter der NRL-Arbeitsgruppe.

Gebäudesektor: Wasserstoff vs. Wärmepumpe

Laut Untersuchungen entstehen rund 13 Prozent der deutschen CO2-Emissionen bei der Verbrennung von Brennstoffen zur Wärmeversorgung von Gewerbeflächen und privaten Haushalten. Zu Beginn der Studienreihe wurde deshalb insbesondere die Anwendung von grünem Wasserstoff im Gebäudesektor zur dezentralen Wärmeerzeugung untersucht. Das Ergebnis: „Aus Effizienzgründen ist der Einsatz von Wasserstoff für die dezentrale Wärmebereitstellung nicht zu priorisieren, da hier ein Vielfaches an grüner elektrischer Energie für die Elektrolyse im Vergleich zu einem Szenario mit Wärmepumpen notwendig wäre“, erklärt Felix Doucet, Autor der NRL-Studie und Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (CC4E). Im direkten Vergleich zu Wärmepumpen sei der Energieaufwand bei der Verbrennung von grünem Wasserstoff in Brennwertthermen fünf- bis sechsmal höher. Folgten alle Gebäudenutzer:innen dem Vorteil von Wärmepumpen und gäbe es keine Stromnetzbeschränkungen, könnten, so die Studie weiter, große Teile der bestehenden Gasnetzinfrastruktur in Wohngebieten obsolet werden. Gasnetze für einen Wasserstofftransport in Wohngebiete auszubauen, wäre aus ökonomischer Sicht jedenfalls nicht zielführender als die ohnehin notwendige Stärkung des Stromnetzes.

Abwärme aus der Wasserstoffproduktion für zentrale Wärmeversorgung sinnvoll

Abwärme von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen aus der Wasserstoffproduktion könnten allerdings bei anderen Sektoren in die Wärmenetze eingespeist werden. Dafür sei jedoch eine entsprechende Infrastruktur, wie Wärme- und Wasserstoffnetze, erforderlich. In Hamburg wird derzeit das Fernwärmenetz ausgebaut, um Industrieabwärme für die zentrale Wärmeversorgung zur Verfügung zu stellen. Wärmenetze könnten die Vorteile von unterschiedlichen Wärmeerzeugern nutzen: bei einem großem Angebot erneuerbarer Energien und bei günstigen Strompreisen eine Wärmepumpe betreiben oder bei hohen Strompreisen mit Kraft-Wärmekopplung Strom und Wärme aus einen Brennstoff erzeugen, zum Beispiel grünen Wasserstoff oder daraus hergestelltes Methan.
nj/mm/sb