Wärme
Wir entwickeln und bewerten energieeffiziente und klimafreundliche Wärmelösungen für Gebäude, Quartiere und industrielle Anwendungen.
Die Wärmewende steht heute stärker denn je im Mittelpunkt öffentlicher Diskussionen – oft emotional und kontrovers geführt. Unabhängig davon bleibt die Aufgabe klar: Eine klimafreundliche, verlässliche und bezahlbare Wärmeversorgung ist entscheidend für das Gelingen der Energiewende. Gerade im Wärmesektor liegen große, bislang nur teilweise erschlossene Potenziale für die Dekarbonisierung des Energiesystems.
Die Versorgung mit Wärme ist grundlegend anders strukturiert als die Stromversorgung. Im Gegensatz zur elektrischen Energie lässt sich Wärme aufgrund der hohen Verluste nicht sinnvoll über längere Strecken transportieren. Die Wärmeerzeugung muss also deutlich dezentraler und näher am Verbrauchsort angesiedelt sein als die Stromproduktion. Hierzulande verfügen die meisten Gebäude über eine eigene Wärmeerzeugung. Wenige Ausnahmen bilden Gebäude, die ihre Wärme aus Wärmenetzen beziehen. Derartige Versorgungssysteme gilt es weiter auszubauen und zu optimieren. Damit ist es möglich, die Wärmeversorgung auf erneuerbare Wärmequellen umzustellen, wie beispielsweise Geothermie, Solarthermie, Wärmepumpen, Abwärme aus Industrie und Gewerbe sowie Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) basierend auf nachwachsenden oder synthetischen Rohstoffen. Hier setzen mehrere Forschungsarbeiten am CC4E an.
Forschungsschwerpunkt des CC4E ist die Wärmenetztransformation. Dies beinhaltet vor allem die Entwicklung und Steuerung von intelligenten Wärmenetzen sowie die Erarbeitung von Transformationsstrategien in der Fernwärme hin zu einer vollständig erneuerbaren Versorgung. Die Kernkompetenz liegt in der Modellierung, der verteilten Simulation von thermischen Systemen und in der Entwicklung von Überwachungs-, Steuerungs- und Regelungsalgorithmen.
Vor diesem Hintergrund untersucht das CC4E wie z.B. flexible KWK-Anlagen so betrieben werden können, dass sie aktiv auf eine fluktuierende Stromnachfrage reagieren. Gleichzeitig prüfen Forschende, wie Wärmespeicherpotenziale mit Hilfe von städtischen Infrastrukturen erhöht werden können. Ein weiterer relevanter Bereich für die Steuerung der Bedarfs- bzw. Verbraucherseite ist ein intelligentes Demand Side Management. Dies erhöht Einsparpotenziale und kann erheblich zur Effizienzsteigerung des Wärmenetzbetriebs beitragen. In den vielfältigen Forschungsansätzen wird mit komplexen Simulationen gearbeitet, deren Ergebnisse zusätzlich in Feldtests erprobt werden.
Einen wichtigen Anwendungsschwerpunkt bildet zudem die Prozesswärmeberatung: In einem praxisnahen Beratungsangebot unterstützt das CC4E Hamburger Unternehmen dabei, ihre fossilen Prozesswärmebedarfe klimaneutral zu gestalten. Damit trägt das CC4E zur direkten Transformation regionaler Industrieprozesse bei.
Prof. Dr.-Ing. Hans Schäfers
T +49.40.219 04-3413
