e.systeme21

Als Norbert Unterharnscheidt die e.systeme21 GmbH gründete, hatte er bereits eine beeindruckende Karriere hinter sich: Auf Anstellungen als Steuerberater und Wirtschaftsprüfer folgten Vorstandsposten bei Großunternehmen wie Voith und Hugo Boss. Weitere Vorstandstätigkeiten bei Sinosol (Deutsch-Chinesisches-Unternehmen für PV-Systeme) und Rothenberger (Werkzeughersteller für SHK-Handwerk) brachten ihn in Kontakt mit PV-Technik und Handwerk. PV-Anlagen haben Norbert Unterharnscheidt besonders fasziniert: „Man muss nur einmal investieren und hat dann – dank der Sonne – langfristig Energie, ohne weitere Kosten.“ Auch aus diesem Grund hat er sich 2013 selbst dazu entschieden, den Handwerksbetrieb e.systeme21 für die Planung und Installation von PV-Anlagen in Ulm zu gründen. Dabei war es Norbert Unterharnscheidt ein besonderes Anliegen, Komplettlösungen für die Energieversorgung von Gebäuden anzubieten, u.a. bestehend aus PV-Anlagen, Batteriespeichern, Wärmepumpen und Ladestation für E-Autos.

Eine zentrale Herausforderung der PV-Branche ergibt sich in Deutschland aus den Jahreszeiten. Im Sommer wird meist zu viel Strom produziert und im Winter zu wenig. Wie könnte ein Ausgleich geschaffen werden? Lithium-Ionen-Batteriespeicher, wie sie derzeit bereits verbaut werden, eignen sich zwar gut für den Wechsel von Tag und Nacht, aber nicht für den Wechsel von Sommer und Winter. Laut Norbert Unterharnscheidt sind diese Batteriespeicher mit Speicherkosten von ca. 100-200 Euro pro kWh bei der Langzeit-Speicherung nicht wirtschaftlich. Bei der Suche nach Alternativen wurde er auf die Wasserstofftechnik aufmerksam. Kurz erklärt: Im Sommer kann überschüssiger PV-Strom und Wasser in einem Elektrolyseur zur Herstellung von grünem Wasserstoff und Sauerstoff genutzt werden. Der Energieträger Wasserstoff lässt sich dann über Monate hinweg in Stahlflaschen speichern. Im Winter kann dann mit Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle wieder Strom und Wärme erzeugt werden. Ein Vorteil dieser Technologie sind die geringen Speicherkosten beim Wasserstoff. Laut einer früheren Kalkulation von Norbert Unterharnscheidt betragen diese nur ca. 30 Euro pro kWh und hängen im Wesentlichen vom Weltstahlpreis ab. Motiviert durch dieses Potenzial setzte sich Norbert Unterharnscheidt über Jahre für die Wasserstoffnutzung ein. 2019 gründete er gemeinsam mit anderen Unternehmern die Wasserstoff-Initiative für Bayern und Baden-Württemberg „H2 Süd“. 2020 entschloss er sich selbst ein Wasserstoffprojekt anzugehen: Den Umbau des eigenen Firmengebäudes! In Kombination mit der energetischen Sanierung (Dämmung, LED, …) sollte im Gebäude Wasserstofftechnik verbaut werden. Die anspruchsvollen Ziele lauteten Energieautarkie und CO₂-Neutralität des Firmengebäudes. Darüber hinaus sollten in dem Pilotprojekt viele technische Daten gesammelt und ausgewertet werden, um die eigene Expertise weiter auszubauen.

Nach der Entscheidung für das Wasserstoffprojekt im Jahr 2020 begann die Detailplanung. Wie viel Heiz- und Kühlenergie wird nach der energetischen Sanierung benötigt? Und wie wird sich der Strombedarf des Unternehmens (EDV, Beleuchtung usw.) zukünftig entwickeln? Auf Basis dieser und weiterer Fragen wurde eine Excel-Simulation ausgearbeitet, um alle Komponenten für das gesamte System auszulegen und aufeinander abzustimmen: PV-Anlage, Wärmepumpe, Lüftungsanlage, Elektrolyseur, Energiespeicher, Brennstoffzelle etc. Aus Kosten- aber auch aus Platzgründen wurde dabei versucht, den Wasserstoffbedarf so gering wie möglich zu halten. Als Anfang 2022 der Umbau begann, wurde eine weitere Herausforderung erkennbar: Die komplexe Anlage aus vielen Einzelmaschinen benötigt eine passgenaue Steuerung – Und die gab es nicht zu kaufen. Daher entschloss sich Norbert Unterharnscheidt, die Steuerung innerhalb von e.systeme21 selbst zu entwickeln.

In den Umbau des eigenen Firmengebäudes wurden über 3 Jahre insgesamt ca. 1,3 Mio Euro investiert. Davon entfielen ca. 300.000 Euro auf die energetische Gebäudesanierung und weitere 300.000 Euro auf die komplette Wasserstoffanlage. Allein wäre das alles nicht möglich gewesen. Wichtige Partner waren die ostermeier H2ydrogen Solutions GmbH für die Wasserstofftechnik und die A-Schrof Gebäudetechnik GmbH für die Wärmepumpen-Einbindung.

Heute hat e.systeme21 ca. 30 Mitarbeitende und seit dem Baubeginn sind über drei Jahre vergangen. Für Norbert Unterharnscheidt war es in Bezug auf das eigene Wasserstoffprojekt eine sehr intensive Zeit mit einer „enormen Lernkurve“. Die Erkenntnisse sind für ihn „ein großer Schatz“. Das Firmengebäude ist mittlerweile energieautark und CO₂-neutral aber es hat nicht alles auf Anhieb funktioniert: Bei einigen Bauteilen gab es Probleme, da es sich um neue Technik und Prototypen handelte. Angaben auf Datenblättern wurden nicht eingehalten. Maschinen waren nicht langlebig genug. Und auch die selbst entwickelte Steuerung musste mehrfach optimiert werden, bis die ganze Anlage wirklich rund gelaufen ist. Trotzdem sagt Norbert Unterharnscheidt: „Ich habe mit der Entscheidung für Wasserstoff alles richtig gemacht!“ Denn er hat durch den Einsatz im eigenen Firmengebäude auch viele Nachweise erbracht: Die Technik funktioniert. Regulatorische Vorgaben werden eingehalten (TÜV, DEKRA, CE-Zertifikat). Und der Einsatz lohnt sich auch wirtschaftlich! Aber was kostet Energie aus Wasserstoff genau? Die Pilotanlage von e.systeme21 führt im Jahresdurchschnitt über alle genutzten Energiearten zu Kosten von ca. 25 Cent pro kWh. Diese Kosten wurden auf Basis der kalkulatorischen Abschreibung berechnet, d.h. die Anschaffungskosten und die laufenden Kosten der einzelnen Bauteile wurden auf die jeweilige Nutzungszeit verteilt (PV-Anlage: 40 Jahre, Batterie: 20 Jahre, Wasserstoffanlage: 10 Jahre usw.); danach wurden die Kosten innerhalb eines Jahres aufsummiert und durch die Energiemenge geteilt, die in dieser Zeit von der Anlage erzeugt wurde. Norbert Unterharnscheidt sieht die Entwicklung der Wasserstofftechnik aber noch lange nicht am Ende. Bereits heute sind Batterien, Elektrolyse-Stacks usw. deutlich günstiger als noch vor drei Jahren, wodurch sich die kalkulatorischen Abschreibungen und damit die durchschnittlichen Energiekosten (vor Kapitalkosten) für vergleichbare Anlagen bereits auf ca. 20 Cent pro kWh reduzieren würden. Mittelfristig hält Norbert Unterharnscheidt bei Wasserstoffanlagen sogar sinkende Energiekosten und Amortisationszeiten von acht bis zehn Jahren für wahrscheinlich.

Wasserstoffanlagen sollen bald auch das Produktportfolio von e.systeme21 erweitern. Norbert Unterharnscheidt möchte den Handwerksbetrieb zu einem Komplettanbieter für Wasserstoffanlagen entwickeln, der auch produktbegleitende Dienstleistungen wie Planung, Montage und Wartung abdecken kann. Darüber hinaus sind Contracting-Modelle angedacht, bei denen Kunden von einen Rundum-Sorglos-Service für die Wasserstoffanlage profitieren. Viele Interessenten für die Anlagen und den grünen Wasserstoff gibt es bereits. Die einen suchen einen passenden Energiespeicher für autarke Gebäude. Andere benötigen Wassersoff für den stofflichen Einsatz im Produktionsprozess, wie z.B. bei der Metallverarbeitung. Und wieder andere sehen in grünem Wasserstoff ein Produkt, dass sich auf alten PV-Anlagen erzeugen lässt, wenn die staatliche Förderung für PV-Strom ausläuft. An Einsatzbereichen für grünen Wasserstoff mangelt es nicht. Und vor dem Hintergrund steigender CO₂-Preise und wachsender Bedeutung von CO₂-Bilanzen könnten die Marktaussichten in Deutschland und den Nachbarländern kaum besser sein.

e.systeme21 hat im Jahr 2024 den baden-württembergischen Umweltpreis für Unternehmen in der Kategorie Handwerk erhalten. Im Zuge der Preisverleihung wurde ein Kurzfilm über das Unternehmen erstellt, in dem u.a. die Wasserstoffanlage zu sehen ist. Der Film ist inzwischen auf der Firmen-Homepage zu sehen.