Gas kommt in zahlreichen Anwendungsbereichen zum Einsatz – in Haushalten, der Industrie, im Gewerbe und im Mobilitätssektor. Bisher beruht die Nutzung überwiegend auf fossilem Erdgas. Im Zuge der Energiewende steht ein tiefgreifender Wandel bevor: Die sogenannte Gastransformation beschreibt den schrittweisen Übergang hin zu erneuerbaren und CO2-armen Gasen wie Biomethan, Wasserstoff und deren Derivaten. Diese sogenannten „neuen Gase“ sollen fossiles Erdgas perspektivisch ersetzen.
Dieses FAQ bietet einen Überblick über die wichtigsten Fragen rund um die heutigen und zukünftigen Gasanwendungen sowie über die zentralen Herausforderungen und Chancen im Rahmen der Gastransformation.
FAQ zu „Gasanwendungen im Zuge der Gastransformation“
Unter „Gasanwendungen“ wird die Nutzung von Gasen als Energieträger mit Hilfe von Geräten und Technologien verstanden. Neben Haushaltsanwendungen, wie zum Beispiel in der Gasheizung oder dem Gasherd, wird Gas auch in der Industrie, dem Gewerbe und der Mobilität eingesetzt. Hierbei wird aktuell vor allem fossiles Erdgas verwendet.
Die „Gastransformation“ bezeichnet den Übergang von der Verwendung fossilen Erdgases hin zu erneuerbaren und kohlenstoffarmen Alternativen. Dazu gehören die Gewinnung, der Transport und die Nutzung von Biomethan, Wasserstoff und seinen Derivaten sowie die Verwendung alternativer nicht gasförmiger Energieträger in allen Wertschöpfungsstufen. Diese Erdgasalternativen werden auch „neue“ Gase genannt.
Im Zuge der Gastransformation werden herkömmliche Gasanwendungen entweder technisch an die Nutzung neuer Gase angepasst oder ausgetauscht. Die Transformation kann auch dazu führen, dass vollständig auf Alternativen wie elektrische Anwendungen oder eine Fernwärmeversorgung umgestiegen wird.
Gasanwendungen werden derzeit in allen Endenergiesektoren verwendet, das heißt in der Industrie, im Verkehr, in Haushalten sowie im Gewerbe- und Dienstleistungssektor. Aktuell wird fossiles Erdgas vor allem zur Wärme- und Stromerzeugung, für Industrie und Gewerbeprozesse sowie teilweise in der Mobilität eingesetzt.
Zukünftige Gasanwendungen werden Wasserstoff, zum Teil Biomethan und synthetisches Methan oder andere Wasserstoff-Derivate nutzen. Diese Gasanwendungen werden vor allem in den schwer elektrifizierbaren Bereichen eingesetzt, beispielsweise in Teilen von Industrie und Gewerbe, Verkehr (zum Beispiel Flug-, Schiffs- und Schwerlastverkehr) sowie zur Absicherung der Strom- und Wärmeversorgung.
Ja, denn Biomethan ist aufbereitetes Biogas und lässt sich wie herkömmliches Erdgas verwenden. Eine Anpassung der Gasanwendung ist in diesem Fall nicht notwendig.
„Roh“-Biogas wiederrum entsteht bei der Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen und kann ohne Aufbereitung in den üblichen Gasanwendungen nicht eingesetzt werden. Eine Ausnahme ist die Verstromung über speziell dafür ausgelegte Blockheizkraftwerke (BHKW).
Biomethan macht heute eine geringe Menge (10,6 TWh im Jahr 2023) (PDF) der bisherigen Erdgasversorgung aus. Laut einer Metastudie des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) liegt das Biomethanpotenzial für 2030 bei rund 30 TWh pro Jahr (PDF). Das verfügbare Potenzial von Biomethan ist begrenzt, weshalb es nur zum Teil den zukünftigen Gasbedarf decken werden kann. In einem bestehenden Erdgasnetz kann Biomethan ohne weitere technische Anpassungen der Gasanwendungen und der Gasinfrastruktur genutzt werden. Die EU sieht eine Ausweitung der Biomethanproduktion vor (PDF).
Langfristig könnte Biomethan auch in sogenannten „Methan-Inselnetzen“ genutzt werden. Hierbei handelt es sich um lokale, unabhängige Versorgungsnetze, die Biomethan direkt vor Ort erzeugen, speichern und verteilen, ohne Anschluss an ein überregionales Gasnetz. Auch eine Kombination mit synthetischem Methan wäre möglich.
Herkömmliche Gasanwendungen können in der Regel nicht direkt mit Wasserstoff betrieben werden, da Wasserstoff andere physikalische, chemische und brenntechnische Eigenschaften als Erdgas hat. In der Regel ist ein Austausch der Endgeräte erforderlich, in einigen Fällen ist auch eine Umstellung auf den Betrieb mit Wasserstoff möglich. Sollten vorhandene Anwendungen umgestellt werden, so ist dies immer im Vorfeld von einem Fachbetrieb oder entsprechenden Prüfinstitutionen auf Umsetzbarkeit zu prüfen.
Verschiedene Untersuchungen, Forschungs- und Praxisprojekte an häuslichen und gewerblichen Bestandsanlagen zeigen, dass eine Wasserstoff-Beimischung von bis zu 20 Vol.-% im Erdgas oder Biomethan mit gegebenenfalls geringen Anpassungen möglich ist (PDF).
Bei einer Umstellung auf 100 Vol.-% Wasserstoff wird in der Regel ein Umstellset für die jeweilige Gasanwendung benötigt. Die erforderlichen Umstellsets befinden sich von den Herstellern in der Entwicklung und sind bereits für die kommenden Jahre als verfügbar angekündigt. Sie sollen mit geringem Arbeitsaufwand die Umstellung auf den Betrieb mit reinem Wasserstoff ermöglichen.
Mit „H₂-ready“ (wasserstofffähig) werden im Allgemeinen Produkte oder Technologien bezeichnet, die auf Grund ihrer Ausstattung in der Lage sind, sicher und effizient mit Wasserstoff als Energiequelle betrieben werden zu können. Eine Gasanwendung gilt in der Regel als „H₂-ready“, wenn diese technisch darauf vorbereitet ist – während ihrer Lebensdauer und mit nur geringem Umstellungsaufwand – mit 100 Vol.-% Wasserstoff betrieben werden zu können.
Der Begriff „H₂-ready 20 Vol.-%“ bezieht sich spezifisch auf Gasanwendungen, die für den Betrieb mit bzw. die Anwendung von einem Wasserstoffgehalt von bis zu 20 Vol.- % im Erdgas oder Biomethan vorbereitet sind bzw. damit betrieben werden können (PDF).
Die planungsverantwortlichen Stellen (in aller Regel die Kommunen) prüfen im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung, welche Wärmeversorgungsart sich in ihrem Gebiet zukünftig besonders gut eignen wird, und stellen dies im Wärmeplan dar. Der Wärmeplan beschreibt, wie die Wärmeversorgung in der Gemeinde im „Zieljahr“ ausgestaltet sein soll, also in dem Jahr, in dem spätestens die Umstellung auf eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung abgeschlossen sein soll. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Wärmeplanung kann die Gemeinde auch eine Entscheidung über die Einteilung eines Gebiets als Wasserstoffnetzausbaugebiet treffen, ohne dass dies zu der Pflicht führt, Wasserstoff in diesem Gebiet tatsächlich zu nutzen oder eine hierfür erforderliche Wasserstoffversorgungsinfrastruktur zu errichten, auszubauen oder zu betreiben.
Laut einer Handlungsempfehlung des BDEW können neue Gase daher im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung eine Rolle spielen, wenn in einem Gebiet eine Nachfrage bei gleichzeitigen entsprechenden lokalen Potentialen prognostiziert wird und das Gebiet tatsächlich bis 31.12.2044 vollständig mit grünem Gas betrieben wird. Bei der Wärmeplanung bedarf es der Zusammenarbeit von Kommunen und der Energiewirtschaft (PDF).
Zur Erreichung der Klimaziele soll mit Hilfe des GEG der Anteil von Erneuerbaren Energien zur Wärmeversorgung von Gebäuden erhöht werden (Artikel). Seit dem 1.Januar 2024 wird ein Anteil von 65% Erneuerbarer Energien oder unvermeidbarer Abwärme für die mit einer neuen Heizungsanlage bereitgestellten Wärme vorgeschrieben (FAQ). So soll auf einen im Jahr 2045 klimaneutralen Gebäudebestand hingearbeitet werden. Um die Vorgaben des GEG zu erreichen, werden fossile Energieträger sukzessive durch erneuerbare Energieträger abgelöst, wobei der Fokus auf Wärmepumpen und Fernwärmesystemen liegen wird.
Wasserstoff kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Drei wesentliche Verfahren sind:
Elektrolyseverfahren: Bei der Elektrolyse wird Wasser unter Einsatz von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Stammt der Strom dafür aus erneuerbaren Energiequellen (z. B. Wind oder Sonne) wird sogenannter „grüner“ Wasserstoff erzeugt – hierbei entstehen keine CO₂-Emissionen.
Reformierungsverfahren: Der Wasserstoff wird aus fossilem Erdgas per Reformierungsverfahren gewonnen. Hierbei spricht man von „grauem“ Wasserstoff. Wird das dabei entstehende CO2 mit dem Einsatz der Carbon-Capture-and-Storage-Technologie (CCS) abgeschieden und anschließend unterirdisch gespeichert, so spricht man von „blauem“ Wasserstoff.
Methanpyrolyse: „Türkiser“ Wasserstoff wird aus fossilem Erdgas produziert, das unter Zugabe von Hitze aufgespalten wird. Hierbei entstehen Wasserstoff und fester Kohlenstoff, der entweder gelagert oder für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann. Hierdurch gelangt kein CO2 in die Atmosphäre.
Wasserstoff kann zukünftig sowohl regional im Inland erzeugt werden als auch per Schiff (z.B. in Form von Ammoniak) oder per Pipeline nach Deutschland transportiert werden, denn Deutschland wird als Industrieland auch künftig auf Energieimporte angewiesen sein (PDF).
Wasserstoff wird zukünftig zum Großteil über das bereits von der Bundesnetzagentur (BNetzA) genehmigte Wasserstoff-Kernnetz (Transportnetz), das im Rahmen des Netzentwicklungsplans weiterentwickelt wird, transportiert. Anschließend wird der Wasserstoff über die zum Teil auf Wasserstoff umgerüsteten Verteilnetze bis zum Anwender verteilt.
Hinsichtlich des Gasanschlusses hat die EU detaillierte gesetzliche Vorgaben gemacht, die noch in nationales Recht umgesetzt werden müssen. Gasnetzbetreiber werden zukünftig auch die Möglichkeit haben, Teile von Gasnetzen – mit entsprechender Vorlaufzeit und Ankündigung – stillzulegen. Dafür müssen die Netzbetreiber Pläne erstellen, in denen sie entsprechende Netzteile anhand plausibler Daten ausweisen müssen. Darauf basierend können sie weitere Schritte zur Transformation der Gasverteilernetze aufsetzen (PDF).
