Gemeinsam forschen und Projekte umsetzen
Die Hamburger Hochschulen weisen ein besonderes und komplementär verteiltes Forschungspotenzial auf und decken mit unterschiedlichen Schwerpunkten gemeinsam das Gebiet der Energieforschung nahezu vollständig ab.
Unsere Kompetenzfelder
Unsere Kompetenzfelder sind Energieinfrastruktur, Stromsystem, Wärmesystem, Mobilitätssystem sowie gesellschaftliche, wirtschaftliche und rechtliche Aspekte. Zu diesen Kernkompetenzen forschen wir kontinuierlich und demonstrieren neue wissenschaftliche Erkenntnisse in Anwendungsfeldern.
Durch den Energieforschungsverbund Hamburg werden verschiedene Forschungsideen – schwerpunktmäßig unsere Kompetenzfelder betreffend – aus Hochschulen und Wirtschaft zusammengeführt und zu potenziellen neuen Fachprojekten ausgearbeitet. Somit können gezielt neue und umfassende Verbundförderanträge hervorgebracht werden, die wesentlich zur Realisierung der Energiewende beitragen. Dazu kooperieren wir bei unserer Arbeit eng mit dem Cluster Erneuerbare Energien Hamburg.
Energieinfrastruktur
Der Ausgangspunkt des Transformationsprozesses von bestehenden Energiesystemen hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung ist die Integration von Anlagen zur Bereitstellung erneuerbarer Energien, wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen, Elektrolyseure und Biomasseheizkraftwerke. Neben den Forschungsschwerpunkten in den Bereichen Solar-, Wind- und Bioenergie (Biomasse/Biogas), spielt grüner Wasserstoff als Energieträger im EFH eine zentrale Rolle. Grüner Wasserstoff entsteht, wenn in einem Elektrolyseur Wasser unter Einsatz von regenerativ erzeugtem Strom in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet wird. Im sogenannten Power-to-Gas-Verfahren kann grüner Wasserstoff unter Einsatz von CO2 aus der Atmosphäre (z. B. durch Direct-Air-Capture-Anlagen) zu Methan synthetisiert oder im Power-to-Liquid-Prozess zu Methanol oder Ammoniak umgewandelt werden. Wasserstoff kann somit sowohl im gasförmigen als auch im flüssigen Aggregatzustand bereitgestellt, gespeichert und transportiert werden. Insbesondere in der Industrie wird grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle einnehmen, da wichtige Ausgangsstoffe der Chemieindustrie zukünftig in großen Mengen klimaneutral hergestellt werden könnten.
Stromsystem
Deutschland nutzt eine Vielzahl von Energiequellen zur Stromzeugung. Dazu gehören erneuerbare Energien wie Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft und Biomasse sowie konventionelle Energieträger. Das Stromsystem ist ein komplexes Netzwerk von Anlagen und Technologien zur Erzeugung, Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie. Es besteht aus Kraftwerken, Übertragungsleitungen, Verteilnetzen und Verbrauchern. Aufgrund umfassender Kenntnisse und Erfahrungen im Bereich der elektrischen Energietechnik sind wir in der Lage, komplexe Zusammenhänge im Stromnetz zu verstehen und zu analysieren. Unsere Fachkompetenz ermöglicht es, effiziente Lösungen zur Optimierung und Modernisierung von Stromnetzen zu entwickeln und umzusetzen. Wir sind vertraut mit den verschiedenen Energiequellen und Technologien im Stromsystem und können innovative Ansätze zur Integration erneuerbarer Energien in das Netzwerk entwickeln. Diese Expertise ermöglicht die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen, um den steigenden Energiebedarf zu decken und den Anforderungen des Klimawandels gerecht zu werden.
Wärmesystem
Da die Wärmeversorgung einen großen Anteil des Energieverbrauchs ausmacht, ist es dringend notwendig, eine nachhaltige und umweltschonende Versorgung herzustellen. Unsere Vorhaben beschäftigen sich mit der Entwicklung intelligenter Konzepte für alle Ebenen des Wärmenetzes bzw. wie mit intelligenten Wärmeabnehmern die Gesamtsystemeffizienz und der Anteil erneuerbarer Strom- und Wärmeerzeugung erhöht werden kann. Dabei werden Flexibilitätspotenziale in Gebäuden identifiziert und durch geeignete Konzepte nutzbar gemacht.
Mobilitätssystem
Der Verkehrssektor ist für rund ein Viertel der CO2-Emissionen in Hamburg verantwortlich. Es werden u. a. die Entwicklung und der Ausbau der Ladeinfrastruktur für batterieelektrische Fahrzeuge untersucht. Außerdem wird betrachtet, wie sich das Nutzungsprofil des gewählten Transportmittels auf die Flexibilitäten (Strom) auswirkt und wie sich die E-Fahrzeuge innerhalb des Stromnetzes systemdienlich/-freundlich verhalten können. Praktische Ansätze sind die Verschiebung von Ladezeiträumen in geeignetere Tageszeiten sowie die Anpassung der Gesamtladeleistung zu bestimmen Zeiten. Die Hamburger Hochschulen forschen auch an erneuerbaren Kraftstoffen, wie Biokraftstoffen oder synthetischen Kraftstoffen, die beispielsweise aus grünem Wasserstoff hergestellt werden. Neben dem Straßenverkehr werden auch Anwendungen im Schiffs- und Flugverkehr erforscht, da diese Sektoren besonders schwer mit batterieelektrischen Antrieben zu elektrifizieren sind.
Gesellschaftliche, wirtschaftliche und rechtliche Aspekte
Die Transformationsprozesse der Energieinfrastruktur, Wärmeversorgung, Strom- und Mobilitätssysteme wirken sich auf die Gesellschaft, die Wirtschaft, den Arbeitsmarkt, die Industrie und die Politik aus. Hierfür ist es notwendig, die wachsende Komplexität der Herausforderungen der Energiewende als gesamtgesellschaftliche Aufgabenstellung zu begreifen und in integrierte, inter- und transdisziplinäre Ansätze zu überführen. Durch die gesellschaftliche Transformation sollen die an der Energiewende beteiligten gesellschaftlichen Perspektiven und Interessen für die schnelle, ökologische und sozial nachhaltige Zielumsetzung berücksichtigt werden. Zur Beschleunigung der industriellen Transformation wird erforscht, wie die industrielle Nutzung und damit der Markthochlauf von Sektorenkopplungstechnologien am Beispiel von Wärme, Verkehr und Industrie durch eine gezielte Beteiligung relevanter Stakeholder in der Projektregion unterstützt werden kann. Für die Abschätzung von nachhaltigen Investitionen bzgl. Sektorkopplung und Wasserstoff werden die Marktsituation und der regulatorische Rahmen hinsichtlich möglicher Potentiale und Änderungsbedarfe bewertet. Die Erfolgsfaktoren und Hemmnisse für ausgewählte Geschäftsmodelle werden unter Berücksichtigung von Umweltschutzfaktoren aufgestellt.