Klimaneutrale Energie für Hamburg
TU Hamburg mit drei Projekten am Norddeutschen Reallabor beteiligt
29.04.2021
Das Norddeutsche Reallabor ist eines der größten Reallabore der Energiewende. Ziel der Länder Hamburg, Schleswig-Holstein und Mecklenburg-Vorpommern ist es, zukunftsfähige Lösungen für die Industrie, den Verkehr und die Wärmeversorgung auf Basis von grünem Wasserstoff zu entwickeln. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Hamburg sind in drei Arbeitsgruppen an dem Verbundvorhaben beteiligt und arbeiten an der ganzheitlichen, klimaschonenden Weiterentwicklung des Hamburger Energiesystems.
Integrierte Netzplanung von Strom, Gas und Wärme
TU-Professor Christian Becker, Leiter des Instituts für Elektrische Energietechnik, forscht gemeinsam mit seinen Partnern vom Institut für Technische Thermodynamik der TU Hamburg, der Helmut-Schmidt-Universität und der Technischen Hochschule Lübeck an der Planung für zukünftige integrierte Netzinfrastrukturen der Industriemetropole Hamburg. Dies geschieht in enger Kooperation mit den drei städtischen Energienetzbetreibern Stromnetz Hamburg, Gasnetz Hamburg und Wärme Hamburg. Auf Basis des realen und des prognostizierten Endenergiebedarfs, also der benötigten Energiemenge der unterschiedlichen Energieverbraucher, entwickelt Christian Becker eine Methodik und ein Modell für die integrierte Netzplanung der Energieträger Strom, Gas und Wärme. Dafür nutzen er und sein Team unter anderem rechnergestützte Verfahren und künstliche Intelligenz. „Mit unserer Forschung wollen wir günstige Verknüpfungspunkte der drei Energieträger ausfindig machen und der Stadt Hamburg Empfehlungen zum koordinierten Netzausbau vorlegen“, so der Energietechnik-Experte.
Neue Synergien von Power-to-Gas und Bioabfallbehandlung
Heute werden Bioabfälle über Gärprozesse zersetzt und in Biogas umgewandelt. Das Biogas wird in Biomethan oder Strom überführt und vielfältig genutzt. Der Power-to-X Ansatz des Projekts will den Überschussstrom in Biomethan umwandeln, damit das Gesamtverfahren optimieren und einen bekannten, erprobten und speicherbaren Energieträger generieren. „In dem Teilvorhaben ‚Synergien von Power-to-Gas und Bioabfallbehandlung’ wollen wir nicht nur Biowasserstoff erzeugen, sondern diesen in-situ nutzen, um CO2 biologisch zu methanisieren. Damit wird auch die Gesamtenergieausbeute signifikant gesteigert “, erklärt TU-Professorin Kerstin Kuchta von der Arbeitsgruppe Sustainable Resouce and Waste Management. „Dafür erproben und optimieren wir die angewendeten Prozesse und bewerten sie hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Aspekte“.
Aquifer-Wärmespeicher
Aquifere sind Gesteinskörper mit Hohlräumen, die tief unter der Erde ins Grundwasser führen. Durch Erwärmen des Grundwassers lässt sich Energie langfristig speichern. Aquifer-Speicher sind demnach saisonale Wärmespeicher, die dank ihres geringen Grundflächenbedarfs vor allem für dicht besiedelte Städte wie Hamburg interessant sind. Ziel der Arbeit ist es, ungenutztes Abwärme-Einspeisepotential aus den Sommermonaten in die Heizperiode zu verlagern und damit den Anteil CO2-neutraler Wärme im Fernwärmesystem zu steigern. In einem Großversuch will ein Forschungsteam des Instituts für Technische Thermodynamik den Aufbau und Betrieb eines Aquifer-Wärmespeichers mithilfe messtechnischer Kampagnen und modellbasierter Simulationen testen und optimieren.
Das Norddeutsche Reallabor wird mit insgesamt 52 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über einen Zeitraum von fünf Jahren gefördert. Die Reallabore der Energiewende sind ein Förderinstrument im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung. Ziel ist es, die Energieeffizienz zu steigern und erneuerbare Energien weiter auszubauen. So sollen langfristig die Treibhausgasemissionen um mindestens 80 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 gesenkt werden.
Weitere Informationen unter: https://www.energieforschung.de/spotlights/reallabore
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