Wasserstoff kommt im Überfluss auf der Erde vor. Gute Bedingungen also, um ihn günstig und nachhaltig zu nutzen. Ein Forscherteam hat die Effizienz für die Beheizung von privaten Haushalten untersucht.
Wasserstoff ist das am häufigst vorkommende chemische Element auf unserem Planeten. Da liegt es nahe, diesen als Energieträger für zahlreiche Anwendungen zu nutzen. Leider gibt es dabei ein Problem: Wasserstoff (H) kann nicht wie Kohle abgebaut werden, sondern ist in Wasser (H₂O) gebunden.
Um reinen Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, ist ein energieintensives Verfahren, die Elektrolyse , notwendig. Bei der wird Wasser mittels Anode und Kathode unter Strom gesetzt. Der Wasserstoff tritt dabei auf der Kathodenseite gasförmig aus, während sich Sauerstoff an der Anodenseite bildet.
Die Wärmepumpe ist in der Energiebilanz praktisch nicht zu schlagen.
Dr. Felix Doucet, Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz, HAW Hamburg
Direkter Vergleich von Wasserstoff und Wärmepumpe
Das Norddeutsche Reallabor, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, hat eine Studie über den Einsatz von Wasserstoff im Wärmesektor veröffentlicht. Die Forscher untersuchten die Verbrennung von Wasserstoff zur Wärmeerzeugung in Gebäuden im Vergleich zur Wärmepumpe. Dabei kamen sie zu dem Ergebnis, dass der Energieeinsatz bei Wasserstoff fünf- bis sechsmal so groß ist als beim Einsatz einer Wärmepumpe, um denselben Wärmebedarf zu decken.
Die Wärmepumpe gewinnt
Wie pv magazine schreibt, diente als Model für die Auswertungen ein unsaniertes Einfamilien-Haus mit einem jährlichen Bedarf von 40.000 Kilowattstunden. Hier würde laut Berechnungen ein Strombedarf von knapp 67.000 Kilowattstunden für die Herstellung des notwendigen grünen Wasserstoffes entstehen. Eine moderne Wärmepumpe, mit einer angenommenen Jahresarbeitszahl von 3,4, würde nur 12.000 Kilowattstunden für die Bereitstellung der Wärme benötigen.
Der Autor der Studie, Felix Doucet, kommt zu dem Schluss, dass aus Effizienzgründen der Einsatz von Wasserstoff für die dezentrale Wärmebereitstellung nicht zu priorisieren ist. Zu groß ist der Bedarf an grüner elektrischer Energie für die Elektrolyse im Vergleich zu einer Wärmepumpe.
Der Vorteil von Wärmepumpen ist, dass die Wärme prinzipiell aus Umweltwärme (Luft, Wasser oder Erdreich) gewonnen wird. Es ist zwar Strom für den Betrieb erforderlich, allerdings wird dieser nicht direkt zum Aufheizen genutzt. Dadurch kann mehr Wärmeenergie freigegeben werden, als elektrische Energie aufgewendet wurde.
Merkur hier 28.02.2023, Von: Ulrike Hagen
Hamburger Wissenschaftler haben eine Studie über den Einsatz von Wasserstoff zum Heizen von Privathaushalten veröffentlicht. Das Fazit ist eindeutig.
Wasserstoff wird als Energieträger der Zukunft gehandelt – auch und vor allem im Fahrzeugantrieb. Deutsche Forscher entwickelten bereits ein Wasserstoff-Auto, das auf bis zu 1.000 Kilometer Reichweite kommt. Doch obwohl die grüne Variante aus Erneuerbaren Energien theoretisch nahezu unbegrenzt verfügbar ist, ist die Wasserstoff-Erzeugung immer noch aufwendig und teuer.
Ein Forscherteam aus Hamburg hat nun erstmals untersucht, ob die Verbrennung von Wasserstoff auch eine künftige Alternative zur Beheizung von Privathaushalten sein könnte. „Das Ergebnis der Studie ist sehr ernüchternd“, so der Autor der Studie, Dr. Felix Doucet gegenüber kreiszeitung.de von IPPEN.MEDIA.
Der Wissenschaftler aus dem Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) der HAW Hamburg und sein Team verglichen dafür im Rahmen des Verbundprojekts „Norddeutsches Reallabor“ den Energieaufwand zur Beheizung eines unsanierten Einfamilien-Hauses mit grünem Wasserstoff mit dem des Heizens über eine moderne Wärmepumpe. Angenommen wurde dabei ein jährlicher Bedarf von 40.000 Kilowattstunden für die Wärmeversorgung des Hauses.
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch den sogenannten Coefficient of Performance (COP) gemessen, der das Verhältnis von abgegebener Wärme zur eingesetzten elektrischen Energie angibt. Eine Wärmepumpe, die einen COP von 4 hat, gibt also für jede eingesetzte Einheit elektrischer Energie vier Einheiten Wärme ab.
Wasserstoff im Gebäudesektor: Wärmepumpe deutlich effizienter
Das Ergebnis: „Der Strombedarf zur Herstellung des grünen Wasserstoffs ist deutlich höher als die bereitgestellte Wärme‘“, so Studienleiter Doucet. Die Untersuchung im Rahmen einer Studienreihe mit dem Titel „Potenziale, Grenzen und Prioritäten. Grüner Wasserstoff für die Energiewende“ ergab: Für die Gewinnung der zum Heizen notwendigen Menge grünen Wasserstoffes entstünde ein Strombedarf von 67.000 Kilowattstunden
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