Möglichkeiten zum Heizen mit Wasserstoff

Wasserstoff ist ein Gas, das in nahezu allen organischen Verbindungen der Erde vorhanden ist. Da bei seiner Verbrennung keine Abgase entstehen, arbeiten viele Forscher mit Hochdruck am Einsatz für die Heizung. Denn hier könnte es in Zukunft eine sichere und saubere Energieversorgung gewährleisten. Aber welche Möglichkeiten gibt es eigentlich zum Heizen mit Wasserstoff? 

Wasserstoff ist ein interessanter Energieträger 

Wasserstoff ist ein chemisches Element, das den ersten Platz im Periodensystem der Elemente einnimmt. Es kommt in nahezu allen organischen Verbindungen der Erde vor. Ohne die äußeren Einflüsse zu verändern, existiert es dabei in der Regel nicht in reiner, sondern in molekularer Form. Das H2-Gas ist farb- und geruchlos und hat einen Energieinhalt von drei Kilowattstunden je Normkubikmeter (ein Kubikmeter bei 15 Grad Celsius und 1 bar). Das Besondere: Anders als bei Gas oder Heizöl entsteht bei der Wasserstoffverbrennung nur Wasser. Abgase bleiben aus und das Klima wird geschont.

Brennstoffzelle zum Heizen mit Wasserstoff in einem Labor
© science photo | Fotolia

Heizen mit Wasserstoff: Experimentelle Möglichkeiten  

Geht es um das Heizen mit Wassersoff, sind heute verschiedene Technologien bekannt. Beispiele dafür sind Gasthermen, sogenannte KAT-Heizgeräte oder Sandheizungen. Aufgrund der Gefahren, die vom Wasserstoffgas ausgehen, kommen diese jedoch überwiegen in experimentellen Bereichen zum Einsatz.

Gasthermen verbrennen das Gas direkt  

Eine erste Möglichkeit zum Heizen mit Wasserstoff ist das Verbrennen von Knallgas in Gasthermen. Das Gas besteht aus Wasser- und Sauerstoff und ist besonders reaktionsfreudig. Damit sich die Technik nutzen lässt, sind neben speziellen Brennerdüsen besondere sicherheitstechnische Einrichtungen nötig. So darf die Flamme beim Abschalten nicht zurückschlagen. Auch ein Wasserstoffanstieg auf über vier Prozent muss durch einen Sensor ausgeschlossen sein, um eine Explosion zu verhindern. Da die Anlagen mit hohen Risiken verbunden sind, kommen sie aktuell lediglich in Versuchen zum Einsatz. 

Katalysatoren heizen mit Wasserstoff  

Auch Katalysatoren können das unsichtbare Gas verbrennen, um Wärme freizusetzen. Möglich ist das, indem sie den Reaktionsprozess von Wasser- und Sauerstoff unter kontrollierten Bedingungen starten. Zum Einsatz kommt die Technik unter anderem in Kernkraftwerken. Hier überführen Rekombinatoren den entstehenden Wasserstoff wieder in die flüssige Phase, um gefährliche Explosionen zu verhindern. Eine Ableitung der KAT-Heizung ist die sogenannte Sandheizung. Dabei füllen Forscher Sand und Platinblättchen in ein Brennrohr. Strömt das Knallgas anschließend von unten ein, reagiert es am Platin. Das Material erwärmt sich und gibt thermische Energie an den Sand ab. Ein Wärmeübertrager könnte die Energie anschließend aufnehmen und in das Heizsystem einspeisen.

Verfügbare Lösungen zum Heizen mit Wasserstoff

Geht es um das Heizen mit Wasserstoff, gibt es heute auch erprobte und sichere Lösungen. Ein Beispiel dafür ist die Brennstoffzelle, die in einem Prozess Strom und Wärme erzeugt. Möglich ist das durch spezielle Zellen. Diese bestehen in der Regel aus zwei Elektroden, die durch eine Zwischenschicht voneinander getrennt sind. Trifft der Wasserstoff auf die erste Elektrode, trennt ein Katalysator die Atome in Elektronen und Protonen. Während die Elektronen über einen elektrischen Leiter zur zweiten Elektrode wandern, entsteht Strom. Gleichzeitig schlüpfen die Protonen durch die Trennschicht. Sie verbinden sich wieder mit den Elektronen und Sauerstoff, wobei auch thermische Energie freigesetzt wird. Während sich die Wärme in der Heizung verwenden lässt, können Hausbesitzer den erzeugten Strom auch selbst nutzen.

Das moderne Heizen mit Brennstoffzelle erfolgt in der Regel mit Erdgas. Sie erreicht geringere Emissionswerte als eine konventionelle Gasheizung und eignet sich für viele Gebäude. Ein besonderer Vorteil ist die hohe staatliche Förderung der Heiztechnik. So bekommen Interessierte Zuschüsse von mehr als 40 Prozent. Diese gibt es über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Ganzheitlich: Heizen mit Wasserstoff und Photovoltaik  

Während eine herkömmliche Brennstoffzellenheizung den Wasserstoff aus Erd- oder Flüssiggas gewinnt, eignen sich auch Photovoltaikanlagen zum Herstellen des Gases. Denn diese erzeugen elektrische Energie, mit der sich ein sogenannter Elektrolyseur betreiben lässt. Dieser spaltet Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Während der Sauerstoff in die Luft entweichen kann, lässt sich das Wasserstoffgas in Brennstoffzellenheizgeräten zur Erzeugung von Strom und Wärme nutzen. Dabei entstehen keine Abgase und auch der Verbrauch fossiler Rohstoffe ist nicht nötig. Heute gibt es bereits Hersteller, die solche ganzheitlichen Lösungen zum Heizen mit Wasserstoff anbieten. Ein Nachteil sind lediglich die hohen Anschaffungskosten der noch jungen Technik.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Das Heizen mit Wasserstoff ist heute auf verschiedene Art und Weise möglich. Während Gasthermen oder KAT-Heizungen Knallgas (ein Gemisch aus Wasser- und Sauerstoff) verbrennen, eignen sich zum sicheren Einsatz in Wohn- und Nichtwohngebäuden eher Brennstoffzellen. Diese arbeiten mit Erdgas und ohne Risiko. Besonders nachhaltig und umweltfreundlich sind die Systeme zusammen mit einer Photovoltaikanlage und einem Elektrolyseur.

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