Wasserstoffheizkessel
Technology Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Allgemein ist das Prinzip des Wasserstoffkessels ähnlich dem der gewöhnlichen Heiz- und Dampfkessel – lediglich Brennertechnologie, Sensorik und Steuerung müssen angepasst werden. In der Brennkammer des Kessels wird durch die Verbrennung von Wasserstoff Wärme erzeugt, die Abgase der Brennkammer, hauptsächlich Wasserdampf, werden durch Rohre im Kessel mehrfach umgeleitet und anschließend abgeführt. Die Wärme aus der Verbrennung und den Abgasen wird an das Wasser abgegeben, das die Brennkammer und Abgasrohre umströmt – so erreichen diese Kessel Wirkungsgrade von bis zu 95 %. Meist sind Wasserstoffheizkessel als Zweistoffbrenner ausgestattet, so kann neben Wasserstoff auch beispielsweise Erdgas verbrannt werden.
Eingesetzt werden Wasserstoffkessel für die Erzeugung von Prozess- oder Fernwärme für Industrie und Gebäude. Wichtig beim Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff ist der höhere Volumenstrom aufgrund des geringeren Heizwerts pro Volumeneinheit und die Bildung von Stickoxiden aufgrund der höheren Flammtemperatur von Wasserstoff.
SWOT analysis
Strengths
- Substitution fossiler Brennstoffe durch Verwendung von grünem Wasserstoff
- Verbrennung mit Luft führt zur gänzlichen Vermeidung der CO2-Emissionen
- Wasserstoff kann lokal erzeugt, gespeichert und eingesetzt werden, was zu mehr Versorgungsunabhängigkeit von Unternehmen führen kann
- Hohe Heizleistung, somit auch für ältere Gebäude geeignet
- Umrüstung von modernen Dampf- und Heizkesseln auf Wasserstoff einfach und schnell möglich
- Absicherung vor perspektivisch steigenden CO2-Preisen
- Hohes CO2-Einsparpotential durch Dekarbonisierung der Prozesswärme und somit große Wirkung auf Erreichung von Nachhaltigkeitszielen der Unternehmen
Weaknesses
- Entstehung von Stickoxiden bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Luft
- Bisher keine ausreichende Infrastruktur für die Wasserstoffversorgung, insbesondere für große Abnehmer
- Sehr geringe Gesamteffizienz über die Prozesskette inkl. Wasserstoffherstellung und Transport
- Besondere Komponenten und Sicherheitsvorkehrungen für den Umgang mit Wasserstoff erforderlich
- Bisher nur vereinzelte Anwendung – meist wird Wasserstoff nur in geringen Mengen Erdgas beigemischt
- Konkurriert mit alternativen Methoden der direkten Elektrifizierung, wie Hoch- bzw. Höchsttemperaturwärmepumpen, die unabhängig von der Wasserstoffverfügbarkeit effizient betrieben werden können
- Hohe Betriebskosten aufgrund des Preises für Wasserstoff
Opportunities
- Mit der zunehmenden Skalierung können die technischen Fortschritte der Wasserstofftechnologien die Wirtschaftlichkeit verbessern
- Der Ausbau der Wasserstoffproduktion kann perspektivisch zu einer besseren Verfügbarkeit und günstigeren Preisen führen
- Bei Wasserstoff Erzeugungsengpass kann auf alternative Brennstoffe oder auf Heizen mit Elektrizität umgestellt werden
- Für Hochtemperatur-Prozesswärme ergeben sich bei Wasserstoff, anders als bei alternativen Brennstoffen wie Kunststoffabfällen oder Biogas, weniger Nutzungskonkurrenzen und es gibt höhere theoretische Verfügbarkeiten
- Alternative bei Gebäuden, die nicht für Wärmepumpen geeignet sind
- Förderung durch öffentliche Programme möglich
Threats
- Höhere Sicherheitsanforderungen könnten sich negativ auf die Akzeptanz auswirken
- Neue Anforderungen an technische Ausstattung (Brenner, Sensorik, Diffusionsdichtheit, Entstehung von Stickoxiden)
- Entwicklung des Wasserstoffpreises und der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur noch mit Ungewissheit verbunden
- Insbesondere bei niedrigeren Temperaturniveaus gibt es effizientere strombasierte Technologien
Erfolgsbeispiel
Es gibt erste Pilotprojekte in denen Feldtests mit dieser Technologie durchgeführt werden. Dabei werden beispielsweise Wohngebäude oder Industriekomplexe über Wasserstoff versorgt. Aufgrund der häufig fehlenden Infrastruktur wird diese Technologie jedoch noch nicht flächendeckend eingesetzt.
Pilotprojekte geben jedoch die Möglichkeit Erkenntnisse zu gewinnen und diese in zukünftigen Projekten einzusetzen.
Zum Erfolgsbeispiel
Technologieanbieter
Möglicher Technologieanbieter aus Baden-Württemberg: Robert Bosch GmbH
