DVGW und Avacon erproben 20-prozentige H₂-Beimischung
Seit Jahren hatten die Projektpartner darauf hingearbeitet, am 28. April 2022 war es dann so weit: In der Landesvertretung Sachsen-Anhalts in Berlin präsentierten der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) und die E.ON-Tochter Avacon die Ergebnisse ihres Langzeitversuchs, bei dem eine zwanzigprozentige Beimischung von Wasserstoff zum Erdgasnetz getestet wurde. Wie die Projektleiterin Angela Brandes mitteilte, habe das Projekt gezeigt, dass es „technisch möglich ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als bislang in den Technischen Regeln des DVGW vorgesehen in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen“.

„Wir können den kompletten Energiebedarf Deutschlands mit Wasserstoff in 2045 decken.“ Mit diesem ambitionierten Statement preschte Prof. Gerald Linke, Vorstandsvorsitzender des DVGW, anlässlich der Ergebnispräsentation voran. Weiter stellte er fest: „Wasserstoff wird entgegen häufig verbreiteter Annahmen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Dies konnten wir jüngst in einer in unserem Auftrag von Frontier Economics durchgeführten Studie belegen.“

Linke bezog sich damit auf die Analyse „Nachhaltiger Wärmesektor“, die Frontier Economics Ltd. im April 2022 veröffentlicht hatte (s. Abb. 1). Darin heißt es, dass im Jahr 2030 rund 290 Terawattstunden CO₂-armer oder klimaneutraler Wasserstoff zur Verfügung stehen werden. Etwa 60 Prozent davon könnten grüner Wasserstoff aus heimischer Elektrolyse und anderen europäischen Ländern sein – weitaus mehr, als die meisten anderen Nachfrageprognosen bislang ermittelt haben.

Der DVGW skizziert mit diesen Zahlen ein Szenario, bei dem ausreichend nachhaltig erzeugter Wasserstoff vorhanden ist, was bedeuten würde, dass auch noch für den Wärmebereich genügend H₂-Gas vorhanden wäre. Bislang heißt es vielfach, grüner Wasserstoff sei der „Champagner der Zukunft“ und für die thermische Verwertung viel zu schade. Sollte der Gas- und Wasser-Verband Recht behalten, könnten die bisherigen Gasversorger und Vereinsmitglieder einen Großteil ihrer Assets weiterhin nutzen und ihre bislang marktbeherrschende Stellung auch in eine CO₂-neutrale Zukunft hinüberretten.

Entsprechend deutlich formulierte Prof. Linke seine Ziele: „Es darf nicht bei politischen Absichtserklärungen bleiben, die Energieversorgung zu diversifizieren. Es kommt darauf an, das System auf allen Ebenen unter Berücksichtigung der fortschreitenden Elektrifizierung zu entlasten.“ Damit gemeint sein dürfte die Abkehr vom Konzept einer „All-electric-World“ und die Hinwendung zu einem Energieversorgungssystem, bei dem nach wie vor Moleküle eine tragende Rolle spielen. Laut DVGW führt kein Weg an der Nutzung von Wasserstoff im Wärmemarkt vorbei.

Netzabschnitt ist bis 20 Vol.-% H₂-ready

Dass eine Wärmeversorgung mit Wasserstoff funktioniert, hat Avacon gezeigt: In ihrem H2-20-Projekt wurden die bereits im Bestand befindlichen Geräte mit einer für Deutschland typischen Alters- und Gerätemischung ohne technische Austauschmaßnahmen mit Gas, das aus bis zu zwanzig Prozent Wasserstoff bestand, betrieben. Angela Brandes von der der Avacon Netz GmbH erklärte: „In den vergangenen Monaten haben wir schrittweise den Wasserstoffanteil in unserem Gasnetz im Jerichower Land erhöht und bereits erfolgreich 20 Volumenprozent Wasserstoff beigemischt. Dies hat störungsfrei funktioniert.“ Aktuell wird in dem novellierten DVGW-Arbeitsblatt G 260 eine Zumischgrenze von 10 Vol.-% Wasserstoff für große Teile des Bestands als möglich eingestuft, wenn hierzu eine separate Einzelfallprüfung erfolgt ist.

„Das Projekt hat gezeigt, dass es technisch möglich ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als bislang in den Technischen Regeln des DVGW vorgesehen in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen.“

Angela Brandes, Projektleiterin H2-20 der Avacon Netz GmbH

Insgesamt beteiligen sich seit Dezember 2021 im Fläming rund 340 Haushalte. Der zentrale Einspeisepunkt für Wasserstoff in den dortigen 35 Kilometer langen Netzabschnitt lag in Schopsdorf, wo über 350 Gasgeräte vor allem zur Wärmeversorgung dienen. Vorweg waren alle Aggregate vom Gas- und Wärme-Institut Essen (GWI) und den beteiligten Gasgeräteherstellern erfasst und überprüft worden. Vier nicht geeignete Geräte wurden durch moderne wasserstofftaugliche Neugeräte ersetzt.

Die H₂-Einspeisung wurde in Stufen von 10 über 15 bis auf 20 Prozent angehoben. Insgesamt läuft der Test über die zwei Heizperioden 2021/22 und 2022/23, wobei die 20 Prozent bereits im Frühjahr 2022 erreicht wurden. Eine weitere 20-Prozent-Einspeisephase soll im kommenden Winter über mehrere Wochen folgen.

Um die Haushalts- und Gewerbekunden zu informieren und zu involvieren, wurden Bürgerversammlungen durchgeführt, was sich sehr bewährt habe. Prof. Berthold Vogel vom Soziologischen Forschungsinstitut Göttingen (SOFI), der das Vorhaben wissenschaftlich begleitete, bestätigte die „hohe soziale Akzeptanz in Schopsdorf“, die aber auch erforderlich sei, um derart neue Technologien einzuführen.

Der Landesumweltminister von Sachsen-Anhalt, Prof. Armin Willingmann, der Ende März 2022 Schopsdorf besichtigte, stellte fest: „Im Jerichower Land wird wertvolle Pionierarbeit geleistet, damit künftig klimaneutraler Wasserstoff anstelle von fossilem Erdgas durch die bestehenden Leitungen fließen kann. […] Ich konnte mich davon überzeugen, welche Erfahrungen die Anwohner gemacht haben, und es waren durchweg gute Erfahrungen.“ Dem stimmte Angela Brandes voll zu, indem sie über die eingesetzten Aggregate sagte: „Es sind alle durchgelaufen.“

H₂-Datenbank vom DVGW

Währenddessen schreitet die thematische Umorientierung beim DVGW vom fossilen Erdgas zum Wasserstoff weiter voran. So erklärte Linke: „Uns kommt die Pflicht zu, ein Regelwerk für Wasserstoff zu erstellen.“ Der Gas- und Wasserverband ist seit Jahren eine wichtige Zertifizierungsstelle. Diese Funktion will er zukünftig auch im H₂-Sektor übernehmen. Aus diesem Grund wurden in den vergangenen Monaten Unmengen an Informationen gesammelt, um eine Datenbank erstellen zu können, in der alle wasserstofffähigen Komponenten aufgelistet werden. Diese Datenbank soll in Kürze veröffentlicht werden.

Politische Rahmenbedingungen

Dem Gebäudesektor kommt bei der Energiewende eine zentrale Rolle zu. Eine große Herausforderung ist insbesondere die Einhaltung der Vorgabe, dass ab 2024 jede neu installierte Heizung mit mindestens 65 Prozent erneuerbarer Energie betrieben werden soll. Aktuell wird rund die Hälfte aller Wohnungen in Deutschland, etwa 20 Millionen Haushalte, noch mit Gas beheizt.

Von Zukunft Gas, einer Initiative von Unternehmen der deutschen Gaswirtschaft, hieß es dazu: „Diese Vorgabe stellt Hunderttausende Haushalte vor unlösbare Aufgaben.“ Umso wichtiger sei es für die Branche, so der Verband, dass die H₂-Readiness anerkannt und ein H₂-ready-Standard für neue Gasanwendungen eingeführt werde. Die Produktion von Wärmepumpen werde zwar ausgebaut, aber es würden zusätzlich 60.000 Handwerker benötigt, um diese installieren zu können, hieß es.

Zudem wurde ein kommunaler Wärmeplan gefordert, damit die Bürger:innen einschätzen können, wann beispielsweise in ihrer Region ein Anschluss an eine Wasserstoffpipeline erfolgen wird. Denn schließlich obliege die Umsetzung der Wärmewende letztlich den Verbraucher:innen.

Die Bundesregierung kündigte indes im Juli 2022 ein Sofortprogramm mit Klimaschutzmaßnahmen für den Gebäudesektor an. Klara Geywitz, Bundesministerin für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen, erklärte, nach der Sommerpause solle die kommunale Wärmeplanung angegangen werden, damit die Klimaschutzmaßnahmen noch im Herbst verabschiedet werden könnten. Dr. Patrick Graichen, Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium, sagte: „Die kommunale Wärmeplanung ist wichtig. Die Kommunen, die Stadtwerke, werden die Verantwortung übernehmen.“

Eigentlich war mit dem angekündigten „Sommerpaket“ ein großer Wurf von der Politik angekündigt worden. Mit dem Sofortprogramm für den Gebäudesektor sowie einem weiteren Sofortprogramm für den Verkehrssektor blieb die Bundesregierung aber deutlich hinter den Erwartungen zurück. Der DVGW kritisierte: „Die Annahme, dass reine Gasheizungen nicht mehr einbaubar seien, weil sie die für neue Heizungen ab 2024 vorgeschriebene 65-Prozent-Erneuerbare-Regelung nicht erfüllen könnten, ist schlichtweg falsch. Gasheizungen erfüllen diese Vorgabe, wenn sie entweder mit Biomethan bzw. zukünftig klimaneutralem Wasserstoff oder in Kombination mit weiteren Technologien wie zum Beispiel Solarthermie betrieben werden.“

„Ich würde sagen, der Einbau von neuen Gasheizungen in dieser Situation ist politisch falsch und nicht mehr zu verantworten. Deutschland hat eine höhere Abhängigkeit von Gas, von Öl und von Kohle als andere europäische Länder.“ Daraus ergebe sich die Verpflichtung, sich schnell davon zu befreien.

Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck

Mittlerweile wurde indes angekündigt, dass neben Wärmepumpen auch andere Aggregate eingesetzt werden dürfen und dass es Übergangsfristen von bis zu drei Jahren geben soll. Diese könnten beispielsweise gelten, wenn im Havariefall kurzfristig keine Wärmepumpen oder Installateure verfügbar sind. Außerdem sollen Hybridgeräte bessergestellt werden. Selbst wenn deren Leistungsanteil nur 30 Prozent beträgt, könnte die 65-Prozent-Erneuerbare-Pflicht als erfüllt gelten. Zudem können grüne Gasheizungen, die mit Biomethan oder grünem Wasserstoff funktionieren, eingesetzt werden.

Umrüstkit für Gasthermen

Bei den Heizungsbauern zeichnet sich indes immer weiter ab, dass in Eigenheimen Wasserstoff in Zukunft in umgebauten Gasthermen genutzt werden soll. Brennstoffzellenheizgeräte, wie sie von Viessmann oder SOLIDpower angeboten werden, dienen eher der Kraftwärmekopplung, da sie aus Erdgas sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. Reine Heizmodule, wie heutige erdgasbetriebene Gasbrennwertthermen, sollen zukünftig H₂-ready konzipiert werden, damit sie nach dem Austausch des Brenners reinen Wasserstoff nutzen können.

Dr. Rainer Ortmann von der Robert Bosch GmbH erklärte in diesem Zusammenhang gegenüber HZwei: „Wir haben der Politik ein Versprechen gegeben, zusammen mit drei, vier anderen Herstellern, dass die Geräte ab 2025 mit einem Umrüstkit innerhalb einer Stunde umgebaut werden können.“ Dieser Umrüstkit soll dann für wenige Hundert Euro erhältlich sein.

Autor: Sven Geitmann

Abb. 1: Ergebnisse aus dem DVGW-Forschungsprojekt Nachhaltiger Wärmesektor
Quelle: DVGW