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Nominierung

Hamburger Wärmenetz der Zukunft

Die Umstellung des Wärmenetzes auf erneuerbare Energien in Großstädten wie Hamburg ist eine Mammutaufgabe. Die Wärmeversorgung macht in Deutschland zirka die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauches aus. Deswegen birgt sie so viel Potential für die Reduktion von klimaschädlichen Emissionen. Nina Kicherer, wissenschaftliche Mitarbeiterin am CC4E, entwickelte in ihrer Masterarbeit im Studiengang Renewable Energy Systems der HAW Hamburg eine langfristige Strategie für die Transformation des Hamburger Wärmenetzes. Die Masterarbeit entstand in ihrer Mitarbeit im Forschungsprojekt Smart Heat Grid Hamburg. Mit dieser Masterarbeit ist sie nun für den German Renewables Award des Cluster Erneuerbare Energien Hamburg nominiert. Wir haben mit ihr gesprochen und können Ihnen erste Einblicke in diese spannende Thematik geben.

Nina Kicherer, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt Smart Pro HeaT an der HAW Hamburg

Frau Kicherer, in Ihrer Masterarbeit haben Sie sich mit der Transformation des Hamburger Wärmenetzes beschäftigt – ein sehr komplexes und umfassendes Thema! Wie sind Sie auf die Thematik gekommen und wie sind Sie methodisch vorgegangen?

Wärmenetze spielen in der Dekarbonisierung des Wärmesektors insbesondere in Städten eine wichtige Rolle, da sie für eine zentrale und effiziente Wärmewende genutzt werden können. Das Hamburger Großwärmenetz wurde letztes Jahr von der Stadt zurückgekauft, sodass sich für die Stadt hier Handlungsmöglichkeiten für eine langfristige Transformation ergeben. Die bisherigen Pläne für den Ersatz der Hamburger Kohlekraftwerke in Wedel und Tiefstack sowie für den zukünftigen Netzausbau sind dafür aber noch nicht ausreichend. Darüber hinaus fehlt eine Strategie bis zum Jahr 2050. Generell gibt es zur Transformation von konkreten großen Bestandsnetzen noch nicht viele Publikationen, sodass ich dieses Thema sehr spannend finde. Ich wollte dabei aus einer wissenschaftlichen Perspektive beleuchten, wie die Transformation des Großwärmenetzes methodisch entwickelt werden kann.

Dazu habe ich mich an der Methodik zur strategischen Wärmeplanung orientiert, die in dem EU-Projekt Hotmaps entwickelt wurde. Dabei denke ich vom Ziel aus, d.h. ich habe mir überlegt, wie eine erneuerbare Wärmeversorgung im Wärmenetz im Jahr 2050 exemplarisch aussehen könnte und wie ein Ausbaupfad dorthin gestaltet werden kann. Die einzelnen Schritte meiner Arbeit sind dabei:

  1. Langfristige Ziele für das Wärmenetz definieren
  2. Zukünftigen Wärmebedarf und Potentiale erneuerbarer Wärmeerzeuger ermitteln
  3. Erstellung eines beispielhaften Versorgungsszenarios für 2050
  4. Aufbau einer exemplarischen Ausbaustrategie bis 2050
  5. Ableitung von allgemeinen Handlungsempfehlungen für den Transformationsprozess

Das Ergebnis Ihrer Masterarbeit ist eine langfristige Strategie für eine Transformation des Hamburger Wärmenetzes – können Sie in wenigen Sätzen erklären, wie eine solche Strategie aussehen könnte und zu welchem Resultat sie führt?

Eine zukünftig erneuerbare Wärmeversorgung wird wesentlich dezentraler aussehen, da viele kleine Anlagen Wärme erzeugen werden, wie zum Beispiel Anlagen für industrielle und gewerbliche Abwärme, Großwärmepumpe im Klärwerk Dradenau und in der Elbe sowie Solar- und Geothermie. Dabei müssen diese kleineren Anlagen durch den geplanten Netzausbau gleichzeitig einen perspektivisch höheren Wärmebedarf decken. Biomasseverbrennung, synthetischer Wasserstoff und elektrische Direktheizanlagen sollten dabei aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Brennstoffen und der hohen Kosten nur zur Abdeckung von Spitzenlasten eingesetzt werden. Die Entwicklung wird zunächst durch den gesetzlich festgelegten Kohleausstieg in der Hamburger Fernwärme bis 2030 bestimmt.

Die wegfallende Wärmeerzeugung kann dann zunächst durch den geplanten Energiepark Hafen sowie durch eine gesteigerte Auskopplung der Abwärme aus Müllverbrennung und Industrie ersetzt werden. Allerdings muss parallel kontinuierlich der Ausbau der erneuerbaren Erzeuger vorangetrieben werden, da zur Einhaltung der Hamburger Klimaziele zunächst schnellstmöglich der Gasausstieg und bis 2050 auch eine drastische Reduzierung der Emissionen aus der Restmüllverbrennung erfolgen müssen. Zur Integration der erneuerbaren Wärmeerzeuger muss außerdem eine schrittweise Absenkung der Netztemperaturen erfolgen, sodass die Vorlauftemperatur perspektivisch auf unter 100°C, am besten auf höchstens 90°C absinkt.

Inwiefern können die Ergebnisse Ihrer Arbeit nun dem städtischen Prozess hin zu einer erneuerbaren Wärmeversorgung helfen? Und welche Stakeholder sind dabei gefragt?

Die Stadt Hamburg muss zunächst eine verlässliche Datengrundlage für die Wärmeplanung schaffen, zum Beispiel indem detailliert der zukünftige Wärmebedarf und zukünftige Abwärmepotentiale bestimmt werden. Für eine kontinuierliche strategische Wärmeplanung sollte eine behördliche Struktur geschaffen werden, um die Wärmeplanung langfristig in der Energieplanung der Stadt zu verankern und sie flexibel an sich ändernde Rahmenbedingungen anpassen zu können. Die Wärme Hamburg GmbH spielt als Netzbetreiberin natürlich bei der Planung und Umsetzung eine wichtige Rolle. Außerdem sollten Wohnungsgenossenschaften und andere Gebäudebesitzer*innen in den Wärmeplanungsprozess mit einbezogen werden, da die Gebäudesanierung einerseits Energie spart und andererseits die Temperaturabsenkung im Netz ermöglichen.

Meiner Meinung nach ist die größte Herausforderung, die aktuelle zentrale Netzversorgung in eine dezentrale Struktur zu überführen und sich dabei nicht auf Brückentechnologien wie Gas oder Abfall zu verlassen, die langfristig keine Alternative für eine klimazielkonforme Wärmeversorgung darstellen. Insbesondere die drastische Reduzierung der Abfallverbrennung um über 80% bis 2050 gegenüber 2015 wird in Hamburg eine große Herausforderung werden.

(Das Interview führte Elvira Hinz vom CC4E)

Die Masterarbeit von Nina Kicherer wird in Kürze auf dem Opus-Server der HAW Hamburg zu finden sein.

Kontakt

HAW Hamburg / CC4E
Elvira Hinz
Referentin für Öffentlichkeitsarbeit
T +49 40 428 75 5850
elvira.hinz (@) haw-hamburg.de

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