Sachverständigenbüro MRICS Dipl.-Ing. (FH) Michael Sauter
© MRICS Dipl.-Ing. (FH) Michael Sauter Januar 2023
Die einzige Alternative um zukünftig autark zu werden - heißt Wasserstoff! Wasserstoff (H²) wird der alternative Energieträger in der Zukunft sein. Die Umsetzung gelingt mit einem Strom - und Heizungssystem in Verbindung mit einem Elektrolyseur und einer Brennstoffzelle ! Die weiteren Bausteine sind neben der dazu notwendigen Photo-Voltaik-Anlage, ein Elektroly- seur zur Gewinnung des Wasserstoffs aus demineralisiertem Trinkwasser, einen Wasserstoff- speicher (Tank) für den gewonnenen Wasserstoff, sowie eine Brennstoffzelle. Die PV-Anlage muss so groß gewählt werden, dass der Stromverbrauch z. B. für ein EFH ca. 5.000 kWh und für den Heizbedarf ca. 15.000 kWh (Bauweise ab ca. 2015) gedeckt wird. Das bedeutet, man muss eine PV-Anlage mit ca. 20.000 kWh installieren. Kann man die PV-Anlage für den Heizungsbedarf nicht installieren, dann benötigt man am Ende noch eine Wärmepumpe, z. B. mit einen Eisspeicher, um die notwendige Heizenergie zu regenerieren. Hierbei wird das Ziel verfolgt, den durch die PV-Anlage gewonnenen Strom in Wasserstoff umzuwandeln und diesen langfristig zu lagern. Auch wenn der Wasserstoff flüchtig ist, Sonne für die PV-Anlage kostet für eine Nachspeisung des Wasserstoffs kein Geld. Der Elektrolyseur und die Brennstoffzelle liefern die notwendige elektrische Energie und Abwärme (Prozesswärme), die direkt in das Gebäude eingebracht werden kann. Solche Systeme sind bereits marktfähig vorhanden und deren Entwicklungen und Lösungen schreiten immer weiter voran. Weitere Info‘s können Sie bei C.A.R.M.E.N. e.V. erfahren: https://www.carmen-ev.de/tag/wasserstoff/ Im Grunde genommen geht bei der Aufspaltung von H2O nur sehr wenig Energie, bzw. bei der Herstellung von Wasserstoff, verloren. Bei der Aufspaltung von Wasser entstehen aus dem zur Verfügung gestellten Strom (kWh) aus einer PV-Anlage ca. 65 % H2 (Wasserstoff), ca. 30 % O (Sauerstoff) und ca. 30 % Abwärme, mit einer Temperatur von 60° C bis 80°C. Im ersten Schritt verliert man nur ca. 5 % an Energie. Vielen ist dieser Umstand nicht bekannt und deshalb wird behauptet, diese Aufspaltung sei nicht wirtschaftlich. Zum Nulltarif gibt es diese Systeme nicht, aber dafür wird man unabhängig! Zudem entsteht bei der Aufspaltung Sauerstoff mit ca. 30 % und einem enormen Marktwert, von ca. 1.250 €/to. Dieser Sauerstoff kann aber nur als Chemikalienhändler verkaufen und die Anlage entsprechend ausgelegt wird. Zudem muss dann die Anlage eine gewisse Größe haben. Es gibt bereits komplette und gebrauchsfertige Systeme, d. h. Elektrolyseure und Brennstoff- zellen, am Markt. Diese Anlagen rechnen sich erst für mehrere oder größere Gebäude - evtl. im Verbund, als ein Quartierslösung - und mit der entsprechenden Größe der PV-Anlage. Aber nur mit diesen Anlagen wird man zukünftig absolut unabhängig von den gängigen Energieträgern wie Strom, Gas, Öl oder Holz werden. Die Fa. HomePowerSolution bietet bereits „Stromspeichersysteme“ für EFH an, mit denen man dann 100 % stromautark wäre. Die Investition liegt hier bei ca. 70.000 € bis 100.000 €, ohne PV-Anlage Auch kann man davon ausgehen, dass PV-Anlagen eine Nutzungsdauer von ca. 30 - 40 Jahren haben. Derzeitige Ergebnisse zeigen, dass 20 Jahre alte PV-Anlagen nur sehr geringe Verluste haben, die in einer Größenordnung von ca. 2 - 4 % vorhanden sind. Auch stelle ich fest, dass aufgrund der Erderwärmung sogar noch höhere Leistungen, wie angegeben, erwirtschaftet werden. Ziel muss es zukünftig sein, dass man sich aus der Abhängigkeit der Energiewirtschaft befreit. Dazu muss aber die Politik endlich entspechende Gesetze schnellstmöglichst für den Verbraucher auf den Weg bringen, damit in erster Linie der Einsatz von PV-Anlage wieder richtig interessant wird und das beginnt damit, dass man den gewonnenen Strom aus einer PV-Anlage von einem Grundstück auf ein anderes weiterleiten kann. Dies wird aber derzeit von der Energiewirtschaft verhindert und blockiert! Wäre diese Weiterleitung möglich, dann könnten sich viele Eigentümer an einen Elektrolyseur anschließen. Dem Elektroylseur wird dann die überschüssige Energie aus der PV-Anlage zugeführt und somit wird damit Wasserstoff für die Wintermonate gespeichert. Der zweite Schritt wäre dann eine Nahwärmeversorgungsnetz für die „Einspeiser“ oder weitere Gebäudebesitzer. Die bei der Spaltung von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugte Prozess-wärme aus dem Elektrolyseur und auch die Prozesswärme im Winter aus der Brennstoffzelle werden dann dem Nahwärmeversorgungsnetz als Fernwärme zugeführt. Im Sommer dürfte dann die Prozesswärme aus dem Elektrolyseur ausreichen, das benötigte Warmwasser zu beheizen. Im Winter mit der Abwärme aus der Brennstoffzelle zusätzlich das Heizungswasser erwärmt. (Schaubild: © Michael Sauter) Beispiel: Wieviel Wasserstoff könnte man mit einer 150 kWp großen PV-Anlage, einem passsenden Elektrolyseur und einer Brennstoffzelle zu produzieren und speichern? Und wieviel Wärmeenergie fällt hierbei zusätzlich an? Ein mögliche Investitionsrechnung könnte wie folgt aussehen: Die PV-Anlage ist vorhanden. Der Strom wird in den Elektrolyseur eingespeist. Der dabei entstandene Wasserstoff wird in einen Tank gespeichert. Die Brennstoffzelle produziert in den Wintermonaten wiederum Strom und Abwärme für die „Einspeiser“. Gesamtinvestition - ohne PV-Anlage - ca. 350.000 €. Die jährliche nutzbare Energie die mit dem Elektrolyseur erzeugt wird, beträgt ca. 38.000 €. Das bedeutet aus heutiger Sicht, dass sich die Anlage in ca. 10 bis 12 Jahren ammoritisiert. (Schaubild: © Michael Sauter) Dieses System mit Wasserstoff kann als Batteriespeicher bezeichnet werden. Die jährlichen Wartungskosten betragen ca. 1 % der Investitionskosten. Über eine Erdwärmepumpe mit einer Leistungszahl (COP) von ca. 3,5 könnte man insgesamt ca. 62.000 kWh x 3,5 = 217.000 kWh gewinnen!! Angenommen eine EFH mit ca. 150 m² Wohnfläche, mit einem Verbrauch von 80 kWh/m² und Jahr entsprechen einem Wärmebedarf von ca. 12.000 kWh. Damit könnte man die Wärmeenergie von ca. 18 Häusern decken!! Könnte man den Sauerstoff noch mit vermarkten, dann würde die Amortisation in einer wesentlich kürzeren Zeit erfolgen. Wie bereits gesagt, man müsste Chemikalienhändler sein. Die Entwicklung dieser oder ähnlicher Systeme geht mit großen Schritten voran!!! Auch die Kosten werden damit weiter sinken! Thema STROMSPEICHER: Auf diesem Gebiet werden zur Zeit sehr viele neue Systeme entwickelt, die kurz vor der Markt-reife stehen. Auch hier werden in absehbarer Zeit Lösungen auf den Markt kommen, die eine deutlich längere Stromspeicherung wie die bisher üblichen Batteriesysteme ermöglichen. Hier brauchen wir noch etwas Geduld. Wenn diese Stromspeicher auf dem Markt kommen, dann wird die Unabhängigkeit vom Stromnetz weiter vorangetrieben. Ich bin überzeugt, dass in Zukunft jedes Gebäude nur noch mit einer PV-Anlage und einem Brennstoffzellenheizsystem, und/oder auch mit einem speziellen Batteriesystem versorgt werden kann! Aber wie kann sich die Politik gegen die Energiewirtschaft wie Öl, Gas und Strom behaup- ten??? Die starke Lobbyarbeit der Energiewirtschaft ist enorm und ver- und behindert den Fortschritt und den Ausbau mit PV-Anlagen massiv. Die Einspeisevergütung mit zur Zeit ca. 6,2 ct/kWh ist lächerlich, wenn auf der anderen Seite Strom für fast 50 ct/kWh verkauft wird. Jeder sollte seinen Wasserstoff selber herstellen können. Wir brauchen keine zentralen Energie-Versorger, die die Bürger weiterhin in einer Abhängigkeit festhalten. Wenn Sie dazu Fragen haben, stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung.
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