Fraunhofer IEE-Studie: Effizienzvergleich von Wärmepumpe und grünem Wasserstoff (Power-to-Gas)

(22.6.2020) Wasserstoff spielt für die Erreichung der Klimaziele eine wichtige Rolle - darüber besteht inzwischen weitgehender Konsens. Sein Einsatz im Gebäudesektor macht laut einer aktuellen Studie des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) allerdings am wenigsten Sinn, denn der benötigte Strom zur Bereitstellung von Wasserstoff für die Gebäudewärme sei 500 bis 600% größer als die Menge, die für die Nutzung von Wärmepumpen zur Wärmeerzeugung benötigt würde.

Grünen Wasserstoff (per Power-to-Gas) nicht verheizen!

Das Erzeugungspotenzial für grünen Wasserstoff in Deutschland ist laut der Studie auf 50 bis 150 TWh begrenzt - damit wäre der prognostizierte Bedarf für 2050 nicht annähernd zu decken. Um darüber hinaus den Erdgasanteil für die Gebäudewärme mit Wasserstoff zu decken, stiege die Nachfrage um weitere 25 bis 60%. Aus Sicht der Forscher sei deshalb die direkte Nutzung von elektrischer Energie die einzig mögliche Option für die Dekarbonisierung der häuslichen Wärmeproduktion.

Die Forscher sind außerdem zu dem Schluss gekommen, dass eine Versorgung mit Wärmepumpen die Nachfrage von Wasserstoff um 150 bis 400 TWh jährlich entlaste, und betonen, dass Wasserstoff für die Gebäudewärmeversorgung hinsichtlich Effizienz und Infrastrukturanforderungen am schlechtesten abschneidet.

Hinzu komme, dass es bis zur flächendeckenden Erzeugung von Wasserstoff aus Wind- oder Solarstrom noch ein weiter Weg sei. Die Wärmepumpentechnologie stehe dagegen schon jetzt bereit und das Potenzial sei riesig, wenngleich es noch zu oft ungenutzt bleibe - insbesondere auch in den Bundesländern, die einen großen Anteil an der Erzeugung erneuerbaren Stroms aus Windanlagen haben. So liegt in Schleswig Holstein der Anteil an Wärmepumpen im Neubau bei gerademal ca. 25% also weit unter dem Bundesdurchschnitt (Stand 2018) - und im Bestand noch um ein Vielfaches niedriger.

Andererseits wurden im nördlichsten Bundesland 2017 fast 3.000 GWh aus erneuerbarem Strom abgeregelt. „Warum in einem Land mit einem Überschuss an grünem Strom nicht mehr Wärmepumpen eingesetzt werden, ist vollkommen unverständlich. Wärmepumpen könnten schon heute einen wesentlich höheren Beitrag zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors leisten“, konstatiert Dr. Martin Sabel, Geschäftsführer des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP).

Zur Erinnerung: Bislang sind in Deutschland ca. 970.000 Wärmepumpen installiert. Das ist nur ein Bruchteil der insgesamt ca. 21 Millionen Heizungssysteme - siehe auch Beitrag „Wärmepumpenabsatz 2019: schwungvoller Start und zunehmende Zurückhaltung“ vom 2.2.2020. Insbesondere im Bestand sollte ein Umdenken stattfinden, denn in den meisten Fällen ist ein Heizungstausch mit Wärmepumpe möglich und stellt die klimafreundlichste Lösung dar. In Zusammenhang mit der aktuellen Diskussion um die Rolle von Wasserstoff im Dekarbonisierungsprozess ist deshalb eine differenzierte Betrachtung der unterschiedlichen Sektoren notwendig, um zu entscheiden, wo der Einsatz von grünem Wasserstoff sinnvoll ist und wo heute schon Alternativen zum Gelingen der Wärmewende vorhanden sind.

Strombedarf für Wärmepumpen ist gedeckt

Der zusätzliche Strombedarf für Wärmepumpen kann laut Analyse fast ausschließlich aus nationalen regenerativen Energiequellen gedeckt werden. Das Stromnetz käme aus Sicht der Autoren der Fraunhofer-Studie mit der zusätzlichen Belastung zurecht - u.a. weil sich durch Wärmepumpen Energie speichern lässt. Mit ihrer Analyse stützen die Wissenschaftler im Wesentlichen die Linie der Bundesregierung. In den vorliegenden Entwürfen der Nationalen Wasserstoffstrategie spielt der Wärmemarkt eher eine untergeordnete Rolle - siehe auch Beitrag „Bundesregierung verabschiedet Nationale Wasserstoffstrategie“ vom 14.6.2020.

Befreiung von der EEG-Umlage für Wärmepumpenstrom?

Im Rahmen der Wasserstoffstrategie wird diskutiert, ob Strom, der zur Erzeugung von grünem Wasserstoff nötig ist, von der EEG-Umlage befreit werden soll. Dieser Gedanke macht Sinn und wirft die Frage auf, ob nicht auch der Strom, der zur Erzeugung von Erneuerbarer Wärme über Wärmepumpen benötigt wird, von der Umlage befreit werden sollte. „Die Energieträgerpreise sind nach wie vor der größte Hemmschuh für die Wärmewende und den Markthochlauf der Wärmepumpe“, so Dr. Sabel. Die Senkung des Strompreises sei ein wichtiger Impuls für einen nachhaltigen Aufschwung der Konjunktur und für die industriepolitische Neuausrichtung der Heizungsindustrie im Sinne der Klimaziele - siehe auch Beittag „PwC-Studie im BWP-Auftrag zu Marktanteilen, Nachfragen und Strategien rund um Wärmepumpen“ vom 14.6.2020.