Solarthermie ist der Partner für Wasserstoff zur Dekarbonisierung von Wärme

Die Welt ist an einem Punkt angelangt, an dem die Nutzung aller Möglichkeiten zur Eindämmung des Klimawandels die einzige Option ist: Um die globalen Energiesysteme zu dekarbonisieren, ist eine Kombination verschiedener Technologien für erneuerbare Energien erforderlich.  

In diesem Beitrag diskutieren wir die Rolle von Solarthermie-Technologien und Wasserstoff auf unserem Weg zu einer globalen Netto-Null-Kohlenstoffemission.  

Wir sind der Meinung, dass Wasserstoff zwar in Zukunft eine Rolle bei der Dekarbonisierung unseres Energiesystems spielen wird, insbesondere in den sogenannten „schwer zu reduzierenden“ Sektoren, dass aber Solarthermie im Vergleich zu wasserstofffähigen Kesseln für die thermische Energieerzeugung eine höhere CO2-Reduzierung ermöglicht. Daher muss Solarthermie im Mittelpunkt der Diskussion um die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung stehen.

Da mehr als die Hälfte des weltweiten Energiebedarfs in Form von Wärme anfällt, ist es von größter Bedeutung, dieses Problem systematisch anzugehen.

In vielen Gebäuden werden Gasboiler zur Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser eingesetzt. Die meisten aktuellen Gasboiler könnten durch eine kleine technische Modifikation einen geringen Anteil Wasserstoff im Gasgemisch aufnehmen, und viele große Hersteller bieten mittlerweile Gasboiler an, die einen Wasserstoffanteil von 20 % vertragen. Ältere Gasboiler müssen jedoch möglicherweise ausgemustert und durch neuere ersetzt werden. Da die britische Regierung Gasboiler für Neubauten bis 2025 verbieten will, müssen Alternativen gefunden werden.

Auf dem Weg zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung erwägen viele Regierungen, darunter auch die britische, die Möglichkeit, Wasserstoffgas mit ihrem Erdgasvorrat zu mischen. Bei einem Anteil von 20 % in der Erdgaszusammensetzung kann Wasserstoff laut verschiedenen Berichten [S1, S2, S3] die Kohlendioxidemissionen um 6 % senken. Der Unterschied ist jedoch nicht proportional, da Wasserstoff volumenmäßig nur ein Drittel des Brennwerts von Erdgas hat. Der prozentuale Rückgang ist gering und auf makroökonomischer Ebene kontraintuitiv, da wir eine maximale CO2-Reduzierung und Senkung der Kohlendioxidemissionen anstreben.  

Je nach Quelle kann die Emissionsreduktion von 6 % sogar noch geringer ausfallen. So führt beispielsweise die Verwendung von braunem Wasserstoff, der durch Dampfreformierung von Erdgas hergestellt wird, oder von grauem Wasserstoff, der durch Vergasung von Kohle oder Lignin gewonnen wird, zu einem Wasserstoffgas mit einem höheren CO2-Fußabdruck im Vergleich zu grünem Wasserstoff, der aus erneuerbarer Elektrizität – wie beispielsweise Windparks – hergestellt wird [S4].  

Die Produktion von grünem Wasserstoff leidet auch unter Ineffizienzen bei der Energieumwandlung. Grüner Wasserstoff beinhaltet die Erzeugung von erneuerbarem Strom zur Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse, der für Heizung oder Stromerzeugung verwendet wird [S5]. Da der Emissionsfaktor des Stromnetzes höher ist als der von Erdgas, ist es schwer zu rechtfertigen, grünen Strom für die Elektrolyse zu verwenden, anstatt ihn direkt zu verbrauchen, um die Dekarbonisierung voranzutreiben.  

Andererseits kann eine typische Solarthermieanlage oder ein hybrider Solar-Photovoltaik-Thermie-Kollektor (PVT) bis zu 50 % des Wärmebedarfs eines Gebäudes decken. Durch die Integration einer Solarthermieanlage kann der Gasverbrauch um 50 % gesenkt werden, was zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen um 50 % führt – achtmal mehr als die 6 % Reduzierung, die mit Wasserstoffgemischgas erreicht wird.  

Angesichts des derzeitigen Zustands der Infrastruktur und der Kosten ist es schwierig, Wasserstoff zum jetzigen Zeitpunkt als unverzichtbar für die thermische Energieerzeugung anzusehen, insbesondere im Vergleich zur Solarthermie-Technologie.  

Wasserstoff wird jedoch mit Sicherheit eine wesentliche Technologie auf dem Weg zur Netto-Null-Kohlenstoffemission und zur Eindämmung der globalen Erwärmung sein. Dies gilt insbesondere für die „schwer zu reduzierenden“ Sektoren wie den Schwerverkehr oder die Stahlindustrie, wo Wasserstoff zweifellos eine wichtige Rolle spielen wird.  

VirtuPVT von Naked Energy ist ein innovatives Design mit transformativer Solartechnologie, das die Dekarbonisierung sowohl im gewerblichen als auch im privaten Bereich ermöglicht. VirtuPVT ist die weltweit erste evakuierte Kraft-Wärme-Kopplungslösung mit der höchsten Energiedichte und Effizienz in modularer Bauweise. Virtu eignet sich auch für industrielle Anwendungen, die oft höhere Temperaturen erfordern als Projekte im privaten Bereich. Die Virtu-Technologie von Naked Energy liefert eine hohe Wärmequalität von bis zu 120 °C und eine hohe Energieausbeute auf relativ kleiner Fläche, wodurch sie sich für viele industrielle Prozesse eignet.  

Naked Energy ist ein britisches Design- und Ingenieursunternehmen, das weltweit führend im Bereich Solarthermie und Solar-PVT ist und sich zum Ziel gesetzt hat, die Energieversorgung nachhaltig zu verändern.Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, Heizung und Kühlung weltweit zu dekarbonisieren und so den Übergang zu einer CO2-neutralen Wirtschaft zu unterstützen. Die Lösungen von Naked Energy mit hoher Energiedichte sind aufgrund ihrer dezentralen Natur in der Lage, Wärme kostengünstig zu dekarbonisieren, und ihre Solar-PVT-Technologie liefert im Vergleich zu herkömmlicher Solarstrom- oder PV-Technologie bis zu 3,5-mal mehr Energie pro m2.

Referenzen:  

S1: IEA-GHGR&D, „Reduzierung der CO2-Emissionen durch Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas“, IEA-Forschungsprogramm zu Treibhausgasen, 2003.

S2: Z. McDonald, „Die Einspeisung von Wasserstoff in Erdgasnetze könnte für eine stabile Nachfrage sorgen, die der Sektor für seine Entwicklung benötigt“, S&P Global, 2020.

S3: J. Lalach; A. Bellini, „Wie wäre es mit sauberem, grünem Wasserstoff zu diesem Erdgas?“, Gowling WLG, 2021.

S4: „Grüne Wasserstoffproduktion: Überblick, Projekte und Kosten“, Wood Mackenzie, 2019.

S5: T. DiChristopher, „Wasserstofftechnologie hat im Wettlauf um Energiespeicherung einen Effizienznachteil“, S&P Global, 2021

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