Mainzer Netze: Klima­freund­liche Energie durch Wasser­stoffDer Hoff­nungs­träger der Energie­wende

Was macht Wasserstoff zum Energieträger der Zukunft? Im Abschnitt Klimaschutz  haben wir es bereits angerissen: Wasserstoff ist als Hoffnungsträger der Energiewende in aller Munde – für die Zukunft der Energieversorgung und unser alltägliches Leben. Aber warum eigentlich? Klimafreundlich hergestellter Wasserstoff ermöglicht es, die CO2-Emissionen dort deutlich zu verringern, wo Energieeffizienz und die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nicht ausreichen. Mit Wasserstoff können fossile Energieträger in Industrie, Wärmeversorgung und Schwerlastverkehr schrittweise ersetzt werden. Durch dieses enorme Einsparpotenzial sorgt der vielfältig einsetzbare Energieträger also dafür, dass die Klimaziele schneller erreicht werden können. Darum spielt das Thema Wasserstoff natürlich auch bei den Mainzer Netzen längst eine zentrale Rolle.

Was ist Wasser­stoff?Was macht ihn zum Hoff­nungs­träger?

Ein Film des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (bdew) beleuchtet das Thema Wasserstoff sehr gut und anschaulich. Schauen Sie selbst.

H2-Schriftzug aus Blättern

Was ist Wasserstoff und was macht ihn zum Hoffnungsträger?Ein Film des bdew

Welche Vor­teile bietet Wasser­stoff?

Ein idealer Energieträger ist Wasserstoff unter anderem, weil er sich als komprimiertes Gas oder tiefgekühlte Flüssigkeit leicht transportieren und relativ einfach speichern lässt. Er steht zu allen Tages- und Jahreszeiten zur Verfügung und ist als Bestandteil des Wassers in großen Mengen vorhanden. Da er nicht wassergefährdend ist, kann der saubere Energieträger auch in Trinkwasserschutzgebieten zum Einsatz kommen. Ein weiterer Vorteil: Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht wieder Wasser und er kann dadurch maßgeblich zum Klimaschutz beitragen. Wasserstoff kann als Energieträger breit gefächert eingesetzt werden: als Kraftstoff in Fahrzeugen, als Energie in Industrie und Gewerbe, zur Beheizung von Gebäuden. Durch diese vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten trägt Wasserstoff langfristig zu einer klimaneutralen Energieversorgung bei.

Besonders klima­freund­lich: Grüner Wasser­stoff

Auch in Zukunft wird die Energiewirtschaft eine zentrale Rolle einnehmen: Sie liefert den grünen Strom, beispielsweise aus Windkraft und Photovoltaik, mit dem künftig ein wesentlicher Anteil des benötigten Wasserstoffs hergestellt werden kann. Der Ausbau regenerativer Energien ist wesentlich, um emissionsfreien Wasserstoff herstellen zu können. Denn wenn grüner Strom verwendet wird, um mittels Elektrolyse Wasserstoff herzustellen, ist er klimaneutral.

 

Wie funktioniert ein Elektrolyseur und wozu wird die Brennstoffzelle verwendet? Mehr dazu im folgenden Video.

Energiepark der Mainzer Stadtwerke AG

Wie wird Wasserstoff mit Erneuerbaren Energien erzeugt?Ein Film des bdew

Was ist eine Brenn­stoff­zelle?

Brennstoffzellen erzeugen aus umweltschonendem Wasserstoff ganz ohne Verbrennung Wärme und Strom – und erzielen dabei hohe Wirkungsgrade. Die Entwicklung der Brennstoffzellen-Technologie basiert auf der Idee einer möglichst unabhängigen Versorgung. Brennstoffzellen-Heizungen existieren in verschiedenen Ausführungen: Grundsätzlich wird zwischen Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Brennstoffzelle unterschieden.
  • Welche Vorteile hat eine Brennstoffzellen-Heizung?

    Die Brennstoffzelle gilt als das Energiesystem der Zukunft. Entsprechend ist die Brennstoffzellen-Heizung für Menschen, die sich innovativ und umweltschonend mit Energie versorgen wollen, die richtige Wahl:

     

    • Brennstoffzellen erzeugen vor Ort gleichzeitig elektrische und thermische Energie.
    • Sie ermöglichen eine besonders schadstoffarme Energieerzeugung.
    • Dabei sichern sie eine hohe Effizienz und einen hohen Wirkungsgrad durch kalte Verbrennung.
    • Es sind kaum bewegliche Teile verbaut, entsprechend handelt es sich um besonders verschleiß- und wartungsarme Geräte.
    • Brennstoffzellen sind zudem leichter als Akkumulatoren.
    • Sie sind zuverlässiger und leiser als Generatoren und arbeiten effizienter als Verbrennungsmotoren.
    • Installation, Betrieb und Wartung sind nicht komplizierter als bei einem Gas-Brennwertkessel.
    • Zahlreiche Hersteller bieten diese innovative Technologie bereits an.
  • Wo werden Brennstoffzellen bereits erfolgreich eingesetzt?
    Mit gutem Beispiel geht man in Japan voran: Dort ersetzt die Brennstoffzellentechnik bereits Stück für Stück die herkömmlichen Heizungssysteme. Bereits 2010 kamen hier die ersten serienreifen Brennstoffzellen-Systeme für Einfamilienhäuser auf den Markt. Nicht zuletzt eine staatliche Förderung der Systeme sorgte für einen reißenden Absatz: Die Käufer erhielten einen Zuschuss von umgerechnet etwa 10.000 Euro. Das japanische Innovationsministerium schätzt vor allem die dezentrale Stromversorgung, die durch Brennstoffzellen möglich wird, was im Falle Japans besonders in Hinsicht auf die regelmäßigen Erdbeben einen großen zusätzlichen Vorteil darstellt.
  • Plant die Mainzer Netze GmbH eine Umstellung von bestehenden Gasnetzgebieten auf grünen Wasserstoff zum Anschluss von H2-Ready-Heizungsanlagen?   
    Im aktuellen Gesetzesentwurf zur Wärmeplanung ist eine Umstellung von ausgewählten Gasnetzgebieten auf grünen Wasserstoff grundsätzlich vorgesehen. Auch der Wärmemasterplan 2.0 für Mainz sieht in engbebauten Gebieten mit bestehenden Gasverteilnetzen eine Umstellung dieser Netze auf grünen Wasserstoff als sinnvolle Lösung an.
    Die Mainzer Netze GmbH hat für die von ihr betriebenen Gasnetzgebiete eine Wasserstoff-Transformationsplanung erstellt und diese Planung den vorgelagerten Ferngasnetzbetreibern mitgeteilt.
    Allerdings ist für eine konkrete Umstellung in einem Gebiet eine entsprechende Wärmeplanung der Kommune mit einer verbindlichen Festlegung erforderlich. Diee Wärmeplanung muss die Stadt mMainz bis Mitte 2026 erstellen.
    Zusätzlich sieht der Gesetzesentwurf vor, dass die Bundesnetzagentur die Transformationsplanung für Wasserstoff-Netzgebiete genehmigen muss, da die ausreichende Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff noch nicht sichergestellt ist. Insofern kann die Mainzer Netze GmbH heute keine verbindliche Auskunft zu künftigen Wasserstoff-Netzgebieten geben.

Ganz einfach: Speicher­ung und Trans­port von Wasser­stoff

Deutschland verfügt über eine umfangreiche Erdgasinfrastruktur. Diese kann ideal genutzt werden, um Wasserstoff zu speichern und über die vorhandenen Erdgasleitungen zu transportieren, wie das folgende Video veranschaulicht:
Person hält kleine halbe Weltkugel mit daraus wachsendem Baum in der Hand

Gasinfrastruktur: Vorhandene Potenziale für Wasserstoff nutzen!Ein Film des bdew

  • Wie viel Wasserstoff wird im Erdgasversorgungsnetz der Mainzer Netze beigemischt?
    In einem Teil des Erdgasversorgungsnetzes der Mainzer Netze mischen wir bereits 10 % Wasserstoff bei. Unser Erdgasnetz weist aber durchaus mehr Potenzial auf. Damit der Hoffnungsträger Wasserstoff in Zukunft eine einflussreiche Anwendung auf dem Wärmemarkt finden kann, muss nun von der Politik der passende Rechtsrahmen geschaffen werden. Klar ist: Sowohl Technologien als auch Know-how sind vorhanden, um die Erdgasleitungen auf Wasserstoff anzupassen und den Weg für eine größere Wasserstoffbeimischung im Erdgas zu ebnen. Auch in den technischen Branchenverbänden unter Federführung des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs (DVGW) wird intensiv an einer Erhöhung des Wasserstoffanteils gearbeitet.
  • Gutes Beispiel: Wasserstofftaugliches Erdgasversorgungsnetz im Mainz-Ebersheim

    Bei der Vorbereitung der Einspeisung von Wasserstoff in unser Erdgasversorgungsnetz im Mainzer Stadtteil Ebersheim wurden sämtliche Elemente des Netzes bis hin zu den angeschlossenen Erdgasgeräten in den Haushalten auf ihre Wasserstofftauglichkeit überprüft. Dabei zeigte sich: Praktisch die gesamte installierte Infrastruktur ist ganz ohne Anpassungen in gewissem Umfang wasserstofftauglich. Auch die Umstellung der Erdgasversorgung auf bis zu 10 % Wasserstoffbeimischung verlief ohne Störungen in der Versorgung. Nach mehreren Jahren Betriebserfahrung können wir feststellen, dass der Betrieb des Netzes mit 10 % Beimischung völlig problemlos ist.

    Technisch wäre eine Erweiterung der Wasserstoff-Mischgas-Versorgung auf das gesamte Netz sofort möglich – allerdings stehen derzeit eichrechtliche Vorgaben sowie die noch fehlende Anpassung industrieller Produktionsprozesse einer Ausweitung im Netz entgegen. Um die Umstellung der Versorgung auf regenerative Erdgase trotzdem schnell voranzubringen, untersuchen wir mit den Mainzer Netzen derzeit, inwieweit sich Netzbereiche aus dem Gesamtnetz abteilen lassen, um diese mit Mischgas zu versorgen. Nach derzeitigem Stand gibt es erfolgsversprechende Ansätze, bereits kurzfristig weitere Teilnetze mit Mischgas versorgen zu können.

  • Zusätzliches Potenzial durch Langzeitspeicher
    Deutschland verfügt zudem über die größten Erdgasspeicherkapazitäten der EU. Entsprechend kann überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien problemlos in Form von Wasserstoff zwischengelagert werden. Im Winter kommt es regelmäßig zu längeren Perioden mit starker Bewölkung und einer Windflaute bei sehr kalten Außentemperaturen, der sogenannten kalten Dunkelflaute: Der Wärmebedarf ist dann sehr hoch, gleichzeitig wird kaum erneuerbare Energie erzeugt. Batteriespeicher können die Energie für diese Zeiträume von bis zu mehreren Wochen nicht überbrücken. In Erdgasspeichern hingegen kann erneuerbarer Wasserstoff beziehungsweise erneuerbares Erdgas perspektivisch über eine lange Zeit gespeichert werden – und sie genau dann für Wärmezwecke oder für die Versorgung thermischer Kraftwerke bereitstellen, wenn sie benötigt werden.

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