Energieautarkie mit Wasserstoff

Die Dekarbonisierung der Energieversorgung ist von essenzieller Bedeutung für das Erreichen der Klimaschutzziele. Nicht zuletzt durch die aktuelle Gasversorgungskrise, ausgelöst durch den Ukraine-Konflikt, ist das Thema Gas- und Wärmeversorgung in den Fokus der breiten Öffentlichkeit gerückt. Kurzfristig werden Maßnahmen zur Energieeinsparung auf allen Ebenen und insbesondere auch für Haushalts- und Gewerbekunden diskutiert. Aber auch strukturelle Änderungen, welche im Rahmen einer Wärmewende hin zu einer klimaneutralen Gebäudeenergieversorgung erforderlich sind, stehen im Fokus der aktuellen Debatte.

In diesem Zusammenhang wird insbesondere die Wärmepumpe als Schlüsseltechnologie für die klimaneutrale Raumwärmeversorgung gesehen. Allerdings wird in dieser Diskussion auch immer wieder grüner Wasserstoff als Lösungsmöglichkeit ins Spiel gebracht.

Neben der klassischen leitungsgebundenen Versorgung, wie sie bislang bei Erdgas der Fall ist, sind in den letzten Jahren zahlreiche Pilotprojekte realisiert worden, in denen eine dezentrale Wasserstoffproduktion und -verwendung zur Wärme- und Stromerzeugung stattfindet. Zentraler Treiber für diese Projekte ist der Wunsch nach einer ganzjährigen, autarken Energieversorgung aus lokalen erneuerbaren Energiequellen. Wegen der aktuell zu beobachtenden Explosion der Energiepreise für Strom, Erdgas und Wärme erhält das Thema eine zusätzliche Brisanz.

Ziel des vorliegenden Artikels ist es daher, einen Überblick über bisher realisierte Beispielprojekte zu geben sowie die aktuelle Anbietersituation für autarke, wasserstoffbasierte Gebäudeenergiesysteme zu beleuchten. Aufgrund der dynamischen Entwicklung in beiden Bereichen erhebt diese Übersicht keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Definition: Energieautarkie

Unter Energieautarkie wird die vollständige Unabhängigkeit von einer externen, oftmals leitungsgebundenen Energieversorgungsinfrastruktur (z. B. Strom, Gas, Wärme) verstanden. Jeglicher Energiebedarf wird lokal (innerhalb der betrachteten Bilanzgrenze; z. B. Gebäude) erzeugt, gespeichert und verbraucht, wobei eine Überschusseinspeisung von erzeugtem Strom und Wärme in eine externe Versorgungsinfrastruktur möglich ist. Bei einem stromautarken System wird lediglich der Strombedarf durch die lokale Erzeugung gedeckt. Eine Netzeinspeisung ist in diesem Fall möglich. Teilautarke Versorgungssysteme erreichen oftmals einen hohen Autarkiegrad, ohne vollständig unabhängig von einer externen Versorgungsinfrastruktur zu sein.

Projektübersicht

Tabelle 1 zeigt eine Auswahl deutscher Projekte, in denen lokal erzeugter Wasserstoff zur Energiespeicherung und Gebäudeenergieversorgung eingesetzt wird. Neben dem erreichten Autarkiegrad unterscheiden sich die Projekte in der Umsetzung und Integration der Wasserstofftechnologien. Einerseits wurden fertige Systemlösungen integriert, die Wasserstofferzeugung, -speicherung und -verwendung in einem Standardprodukt anbieten. Auf diese Systeme wird später genauer eingegangen (s. Tab. 3). Andererseits ist eine individuelle, projektspezifische Auslegung anzutreffen, wo Elektrolyseure, Brennstoffzellen, Speicher und weitere Komponenten von verschiedenen Herstellern und Anbietern durch einen Systemintegrator zu einer Gesamtlösung kombiniert werden. Des Weiteren wird eine Abgrenzung hinsichtlich des Umfangs beziehungsweise der Größe der Projekte vorgenommen. Somit lassen sich diese in Wohnhäuser, Gewerbebetriebe und Quartiere einteilen.

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