Lösungen für Wasserstoff im Wärmemarkt
Ebenfalls Ende November 2020 widmete sich Bosch Thermotechnik in ihrem „ExpertTalk: Hydrogen in the heat market“ dem Thema, wie Europa als erster Kontinent klimaneutral werden kann – so wie es die Europäische Kommission mit dem Green Deal beschrieben hat. Als Experten von Bosch Thermotechnik beleuchteten Philipp Woerner, Koordination Wasserstoff, Tom Collins, Leiter des Projektfeldes Wasserstoff, und Daniel Gosse, Leiter der industriellen Heizkessel-Akademie, in einem online abgehaltenen, internationalen Tagungsformat Lösungen für Wasserstoff im Wärmemarkt – ob in Wohngebäuden oder in der Industrie.
So wurde der Prototyp des „H2-Ready“-Heizkessels als klimaneutrale Alternative für den Gebäudebestand vorgestellt. Erste Prototypen des wasserstofffähigen Heizkessels mit 30 kW Wärmeleistung werden seit 2017 an Prüfständen betrieben. Sie können zunächst mit herkömmlichem Erdgas oder einer Wasserstoff-Beimischung von bis zu 20 Prozent betrieben werden. Die Arbeitsweise des „H2-Ready“-Heizkessels gleicht einem gewöhnlichen Gas-Brennwertkessel. Er kann auf wetter- und benutzerbedingt schwankende Heizanforderungen schnell reagieren und er hat vergleichbare Abmessungen. Sobald eine flächendeckende Netzumstellung auf 100 Prozent Wasserstoff vollzogen wurde, lässt er sich mit wenigen Anpassungen innerhalb einer Stunde auf die vollständige Nutzung des grünen Gases umstellen (Abb. 4).
Und für den Energiepark Wunsiedel im Fichtelgebirge hat Bosch Industriekessel (eine Tochter von Bosch Thermotechnik) einen neuen Heizkessel aus der UT-L-Serie mit bis zu 5 MW Wärmeleistung als „H2-Ready“ geliefert. An dem Standort soll bis Ende 2021 eine Elektrolyseanlage von Siemens in Betrieb gehen und ausschließlich grünen Wasserstoff aus erneuerbaren Energien bereitstellen. Die Betreiberfirma des neuen Bosch-Heizkessels, die Gasversorgung Wunsiedel, setzt zunächst Erdgas ein, um das Sägewerk Gelo Timber mit Wärme zu versorgen. Ab Inbetriebnahme der Elektrolyse kann das Dienstleistungsunternehmen flexibel zwischen Erdgas- und Wasserstoff-Feuerung wechseln. Mit zunehmendem Ausbau der regenerativen Energien kann vermehrt auf Wasserstoff-Feuerung umgestellt werden – mit dem Ziel, die Wärmeerzeugung vollständig zu defossilisieren. Dazu hat Bosch den Wärmeerzeuger mit einem Zweistoffbrenner ausgestattet und seine Konstruktion auf den Betrieb mit Wasserstoff ausgelegt, um später einen schnellen Brennstoffwechsel zu verwirklichen. Anstelle von Kohlendioxid wird dann Wasserdampf als Abgas freigesetzt. Das Verfahren der Wasserstoffverbrennung ist gegenüber der Erdgasverbrennung deutlich komplexer, betont das Unternehmen. Dabei geht es neben der technischen Machbarkeit auch um erhöhte Sicherheitsanforderungen (Abb. 5).
Im Dezember 2020 unterstrich dann auch Viessmann Climate Solutions die Bedeutung von Wasserstoff für einen klimaneutralen Wärmemarkt. Mit dem Energieträger ließen sich sehr kurzfristig signifikante Erfolge bei der Verringerung der Kohlendioxid-Emissionen erzielen. Würden bei Nutzung der bestehenden Gasinfrastruktur dem Erdgas 20 Prozent Wasserstoff beigemischt, könnten die Treibhausgasemissionen um rund sieben Prozent pro Jahr verringert werden. „Ein schnell wirksamer und signifikanter Beitrag zum Klimaschutz.“
In einem Pilotprojekt im rheinland-pfälzischen Kaisersesch erprobe man ab Anfang 2023 „H2-Ready“-Brennwertgeräte im Praxisbetrieb. Basis der Geräte sind gasadaptive Wandgeräte für Erdgas mit einem vollvormischenden Oberflächen-Gasbrenner, berichtet das Unternehmen. Die gegenüber Erdgas deutlich abweichenden Verbrennungseigenschaften des Wasserstoffs erfordern insbesondere eine Neuentwicklung des Verbrennungs-, Flammenüberwachungs- und Regelsystems sowie eine Anpassung der Brenner-Komponenten. Voraussichtlich ab 2024 werden die Geräte in den Markt eingeführt. Sie sollen sich mit wenigen Handgriffen vom Betrieb mit Erdgas oder mit einem Erdgas/Wasserstoff-Gemisch auf den Betrieb mit reinem Wasserstoff umstellen lassen. Weitere Brennwertsysteme sowie Brennstoffzellen-Heizsysteme und Blockheizkraftwerke für die Nutzung von Wasserstoff seien derzeit in der Entwicklung (Abb. 6).
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