Wasserstoff (H₂) gilt als ein Schlüsselelement für die Energiewende und könnte in nicht allzu ferner Zukunft Erdgas als Wärmelieferant ablösen.

Die Heizungsbranche benötigt daher zügig Lösungen, um ihre Geräte darauf vorzubereiten.

Eine klimaneutrale Zukunft ist nur dann möglich, wenn sich die Welt nach und nach von fossilen Brennstoffen verabschiedet und durch saubere Energieträger ersetzt. Noch trägt das Heizen zu einem großen Teil zum weltweiten CO2-Austoß bei. Gas-Brennwertthermen sind zwar bereits sehr effizient, doch mit einem grünen Brennstoff wie Wasserstoff würde die Klimabilanz besser ausfallen. Bis alle gasbasierten Heizsysteme vollständig auf Wasserstoff umgestellt sind, dauert es zwar noch, das ist aber nur eine Frage der Zeit.

Angesichts der langen Lebensdauer von Gas-Brennwerthermen von über 15 Jahren ist es daher sinnvoll, schon heute zukunftsfähige Lösungen zu entwickeln. Großbritannien ist hier klar der Vorreiter: Ab 2025 müssen dort alle neu installierten Gas-Boiler so konstruiert sein, dass sie sich ohne nennenswerten Aufwand für einen hundertprozentigen Wasserstoffbetrieb umrüsten lassen. Ein gewisser Zeitdruck ist also gegeben. Unvorbereitet ist die Branche allerdings nicht. Schon seit einigen Jahren arbeiten Heiztechnikhersteller an Lösungen und es gibt europaweit verschiedene Feldtests, die den Wasserstoffeinsatz in lokalen Netzen erproben. Im industriellen Maßstab steckt die Entwicklung aber noch am Anfang.

Aktuell arbeitet der Markt in zwei Richtungen: Zum einen machen die Hersteller ihre Geräte fit für die Beimischung von Wasserstoff zum konventionellen Erdgas. Zehn Prozent sind inzwischen problemlos möglich. Gerade etablieren sich 20 Prozent als der neue Standard. In der Summe sind so erhebliche CO2-Einsparungen möglich. Zwar sind noch etwas höhere Beimischungen von etwa 30 Prozent beherrschbar, jenseits dieser Grenze sind weitere Steigerungen technisch nicht sinnvoll. Deshalb geht die zweite Entwicklungsschiene dahin, Geräte zu bauen, die sowohl mit Erdgas als auch zu hundert Prozent mit Wasserstoff betrieben werden können.

Was Wasserstoff besonders macht

Prinzipiell können Hersteller in beiden Fällen das Funktionsprinzip ihrer Brennwertgeräte beibehalten. Aufgrund der Wasserstoffeigenschaften sind jedoch vor allem drei Aspekte zu beachten. Wasserstoff ist das leichteste aller chemischen Elemente mit der niedrigsten Dichte. Damit hat es eine höhere Permeabilität als Erdgas und bei den Komponenten in der Therme muss man besonderes Augenmerk auf die Dichtigkeit legen. Der zweite Aspekt betrifft die Wahl geeigneter Materialien. Entscheidender ist jedoch das Brennverhalten: Zum einen ist die Flammgeschwindigkeit bei der Verbrennung von Wasserstoff achtmal höher als bei Methan und zum anderen zündet es sehr schnell.

Bei einer Beimischung von bis zu 20 Prozent Wasserstoff hat das Brennverhalten noch eine untergeordnete Bedeutung. Allerdings gilt es trotzdem, ein besonderes Augenmerk auf die Verbrennung zu richten. Wasserstoff hat einen geringeren Heizwert als Erdgas und der für den Austausch von Brenngasen wichtige Wobbeindex ist ebenfalls niedriger. Somit ist es notwendig nachzusteuern, damit das System genauso effizient ist, wie im Erdgasbetrieb. Für die Effizienz der Brennwertgeräte ist es daher umso entscheidender, dass die Komponenten des Gas-Luft-Verbunds perfekt aufeinander abgestimmt sind. Denn nur mit einem optimalen Mischungsverhältnis von Erdgas, Wasserstoff und Luft ist die Energieausbeute perfekt. Die Systemlösungen „CleanEco“ (pneumatischer Verbund) und „CleanVario“ (elektronischer Verbund) bestehend aus Gebläse, Venturi, Gasventil und Steuereinheit von ebm-papst sind für den Einsatz von 20 Prozent Wasserstoff bereits vorbereitet und zertifiziert. So sind die meisten Gasgebläse in den verschiedenen Leistungsklassen vom DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.) geprüft und für die H2-Beimischung zugelassen (Abb. 2). Dasselbe gilt für die Gasventile von ebm-papst. Die Gebläse sorgen in jedem Betriebszustand für das optimale Mischverhältnis von Luft und Gas.

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