Unter dem Dach des Norddeutschen Reallabors werden eine Reihe von Forschungs- und Erprobungsvorhaben umgesetzt. Diese Teilvorhaben (TV) der NRL-Partner sind unterschiedlichen Arbeitsgruppen (AG) zugeordnet. Durch diese Struktur wird den Projektpartnern ein gemeinsamer Rundum-Blick auf die Energiewende ermöglicht, um den Transformationspfad zur Klimaneutralität ganzheitlich zu betrachten. Die nachfolgende Übersicht gibt einen Einblick in die NRL-Teilvorhaben, die sich bereits in der Umsetzung befinden.
Die Planung, Durchführung und Steuerung des Norddeutschen Reallabors und seiner Teilvorhaben erfordert eine effiziente Organisationsstruktur. Aufgrund des gesamtsystemischen Ansatzes über viele Technologiefelder entsteht ein hoher Steuerungs- und Koordinationsaufwand. Das Projektmanagement Office (PMO) dient als organisatorische Einheit, um die NRL-Leitungsgremien bei der operativen Umsetzung des Gesamtprojekts zu unterstützen.
Mike Blicker (Projektkoordinator, CC4E/HAW Hamburg)
Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg), hySOLUTIONS
Das Projektmanagement Office (PMO) stellt transparente Informationsflüsse innerhalb des NRLs sicher und fördert die arbeitsgruppenübergreifende Vernetzung der Partner. Zu den weiteren Aufgaben zählt die Koordination des Berichtwesens für das NRL als Förderprojekt, die Aktivitätenverfolgung in den Teilvorhaben und die (fach-)öffentliche Verwertung der Projektergebnisse.
Beteiligte Partner
CC4E/HAW Hamburg, hySOLUTIONS
Die NRL-Arbeitsgruppe „Netze & Infrastrukturen“ (AG 1) setzt sich zum Ziel, die Aufnahme von Energieträgern aus erneuerbaren Energien in die Verteilernetze zu erhöhen, um alle Sektoren mit grüner Energie versorgen zu können. Für die nötige Transformation der Energienetze im norddeutschen Raum soll – beispielhaft anhand einzelner regionaler Hubs – eine Roadmap entworfen werden. Dabei steht insbesondere die Entwicklung einer integrierten Netzplanung von Strom- und Gasnetzen im Fokus, um eine sektorenübergreifende Energiewende möglich zu machen.
Michael Dammann (Gasnetz Hamburg)
Volker Höfs (HanseGas)
Gasnetz Hamburg, Hamburger Energiewerke, Helmut Schmidt Universität der Bundeswehr (HSU), Technische Universität Hamburg (TUHH), Technische Hochschule Lübeck (THL), WEMAG
Stromnetz Hamburg, Gasunie, HanseGas, Schleswig-Holstein Netz, TenneT, 50Hertz, Grenzstrom Bürgerwind
In dem Projekt Integrierte Netzplanung (iNeP) werden eine Planungsmethodik, ein Planungsmodell und ein entsprechendes Planungstool entwickelt, indem eine koordinierte, integrative Netzplanung (Strom-, Gas- und Wärmenetz) einschließlich der Power-to-x Anlagenkopplung für Hamburg dargestellt wird.
Beteiligte Partner
Gasnetz Hamburg, Stromnetz Hamburg, Hamburger Energiewerke, TUHH, HSU/Distributed Energy Laboratory (DLab), THL
Dieses Verbundprojekt aus den Teilvorhaben „Stromnetze und Infrastruktur“ & „Systemdienliche Elektrolyse“ zeigt die Wichtigkeit einer ganzheitllich gedachten Sektorenkopplung. Überschussstrom wird für den Betrieb eines Elektrolyseurs genutzt und der daraus gewonnene grüne Wasserstoff für weitere Sektoren zur Verfügung gestellt (Mobilität, Wärme, Gas).
Beteiligte Partner
WEMAG
In der Arbeitsgruppe „Gesamtsystemintegration“ (AG 2) werden die Rückwirkungen der im NRL betrachteten Technologien auf das Gesamtsystem untersucht. In diesem Zusammenhang sollen auch Strategien entwickelt werden, die die stärkere Nutzung von Sektorkopplungstechnologien ermöglichen. Ein wesentlicher Meilenstein der AG 2 ist eine simulative Potenzialanalyse der entwickelten Technologien und ihrer neuartigen Betriebsführungen.
Lucas Jürgens (CC4E/HAW Hamburg)
Dr. Sebastian Wende-von Berg (Fraunhofer IEE)
Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg), Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE), Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES), Technische Hochschule Lübeck (THL), Universität Hamburg (UHH)
Gasunie, Stadtwerke Lübeck, Travenetz
Ziel des Projekts „Gesamtsystemsimulation“ ist es, die bestehenden Energieinfrastrukturen und Demonstratoren simulativ und zusammenfassend abzubilden. Hierdurch kann frühzeitig ein Augenmerk auf evtl. Auswirkungen auf das (sich verändernde) Energiesystem gerichtet und es können die notwendigen Konzepte/Szenarien für die Zukunft abgeleitet werden.
Beteiligte Partner
CC4E/HAW Hamburg, Fraunhofer IEE, Fraunhofer IWES, THL
ResIKT plant und befasst sich mit verschiedenen Bedrohungsszenarien im Bereich der informationstechnischen Sicherheit im Kontext der Wasserstofferzeugung und Sektorenkopplung. Die Digitalisierung des Energiesektors bietet die Chance, Sicherheitsaspekte von Beginn an einzuplanen.
Beteiligte Partner
UHH
Im Teilvorhaben „Datenintegration und -analyse“ werden sowohl die Datenanforderungen der geplanten Simulation als auch die projektweit vorhandenen Daten der relevanten Anlagen zusammengeführt und bewertet.
Beteiligte Partner
CC4E/HAW Hamburg
Die Arbeitsgruppe „Industrielle Transformation, gesellschaftliche Teilhabe & Transfer“ (AG 3) erforscht, welche Wirkungsfaktoren die industrielle Transformation beschleunigen können. Auf Basis von Szenarien über die Marktentwicklungen von Sektorenkopplungstechnologien werden hier insbesondere Leitstrategien zur Unterstützung des Markthochlaufs im norddeutschen Raum entwickelt. Auch der Wissenstransfer in Netzwerke und Fach-Communities ist in der AG 3 angesiedelt.
Dr. Sandra Meyer-Ghosh (CC4E/HAW Hamburg)
Hubert Grimm (Industrieverband Hamburg)
Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg)
Erneuerbare Energien Hamburg Clusteragentur (EEHH), Industrieverband Hamburg (ivh), Handelskammer Hamburg, Deutscher Gewerkschaftsbund (DGB) Nord, egw:wirtschaftsförderung, Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH) / Landeskompetenzzentrum Wasserstoff-Forschung Schleswig-Holstein (HY.SH), Regionale Kooperation Westküste / Projektgesellschaft Norderelbe mbH
Das Teilvorhaben begleitet die technologischen Vorhaben des NRL mit gesellschaftlich-sozioökonomischen Fragestellungen. Es 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.
Beteiligte Partner
CC4E/HAW Hamburg
In dem Teilprojekt „B2B-Transfer“ werden Instrumente der Kommunikationswissenschaft eingesetzt, um die Zielgruppen mit einzelnen Projekten, Innovationen und Ergebnissen vertraut zu machen. Um die gesteckten Ziele zu erreichen, soll auf einen Mix an Instrumenten gesetzt werden. Die EEHH GmbH wird durch diese Maßnahmen eine Funktion als Erstanlaufstelle für potenzielle Interessenten einnehmen und eine gezielte Weiterleitung von Anfragen an passende Konsortialmitglieder vermitteln.
Beteiligte Partner
EEHH
Die NRL-Arbeitsgruppe „Volkswirtschaft, Arbeitsmarkt & Qualifizierung“ (AG 4) betrachtet die volkswirtschaftlichen Potenziale der im Norddeutschen Reallabor entwickelten Technologien. Dabei werden unter anderem Auswirkungen auf die Arbeitsnachfrage in der Modellregion modelliert und Finanzierungspotenziale für nachhaltige Geschäftsmodelle identifiziert.
Prof. Dr. Jens-Eric von Düsterlho (CC4E/HAW Hamburg)
Andreas Lagemann (Hamburgisches WeltWirtschaftsInstitut (HWWI))
Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg), Hamburgisches Weltwirtschaftsinstitut (HWWI)
Deutscher Gewerkschaftsbund (DGB) Nord
Die ökonomischen Auswirkungen einer Power-to-Gas-Infrastruktur für den norddeutschen Raum werden in diesem Projekt analysiert. Einen Schwerpunkt bildet die modellgestützte Bewertung der volkswirtschaftlichen Potenziale, den zweiten Schwerpunkt die Bewertung der aktuellen Marktsituation im Finanzsegment „Sustainable Finance“. Hieraus werden Finanzierungspotenziale identifiziert.
Beteiligte Partner
CC4E/HAW Hamburg, HWWI
Die Untersuchung der innovativen Markt- und Geschäftsmodelle im Norddeutschen Reallabor ist Aufgabe der Arbeitsgruppe „Neue Märkte, Geschäftsmodelle & Regulatorik“ (AG 5). Auch die rechtlichen Rahmenbedingungen sind hier von Interesse. Aus der Analyse sollen konkrete Handlungsoptionen zum Abbau regulatorischer Hemmnisse abgeleitet werden.
Oliver Antoni (Stiftung Umweltenergierecht)
Prof. Dr. Jens-Eric von Düsterlho (HAW Hamburg)
Stiftung Umweltenergierecht, Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg), Hochschule Flensburg, Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE)
Nur wenn ein wirtschaftlich ausreichend attraktiver Betrieb möglich erscheint, werden zukünftig auch außerhalb eines Reallabors die für die Erreichung der Transformationsziele erforderlichen Investitionen getätigt werden. Dieses Teilprojekt befasst sich daher mit den Herausforderungen der Regulatorik und neuer Markt- und Geschäftsmodelle. Handlungsempfehlungen werden hierbei abgeleitet.
Beteiligte Partner
Stiftung Umweltenergierecht, CC4E/HAW Hamburg, Hochschule Flensburg, Fraunhofer IEE
Herzstück der Wasserstoff-Aktivitäten des Norddeutschen Reallabors ist die Arbeitsgruppe „Wasserstofferzeugung“ (AG 6). Die beteiligten NRL-Partner arbeiten an der Wasserstofferzeugung in der norddeutschen Modellregion als Basis für die regionale Grundversorgung mit grünem Wasserstoff. Neben der Errichtung von Elektrolyseuren geht es auch um die Bündelung von Erzeugung, Verteilung und Nutzung von Wasserstoff. So sollen lokale Wertschöpfungsketten aufgebaut und die regionale Wirtschaft gestärkt werden.
Marleen Marks (HanseWerk/HAzwei)
Dr. Georg Pangalos (Fraunhofer IWES)
HAzwei, Stadtreinigung Hamburg, WEMAG
HanseWerk, Energie des Nordens, Flughafen Hamburg, Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES), Grenzstrom Bürgerwind, KMW Wind to Gas energy, Stadtwerke Lübeck, Technische Universität Hamburg (TUHH)
Fokus des Teilvorhabens ist die Realisierung eines 25 MWel-Großelektrolyseurs im Hamburger Hafengebiet. Ziel ist dabei die schrittweise Erschließung verschiedener Verbrauchssektoren (insb. Industrie und Mobilität). Die Anlage soll dabei als zentraler Produktions-Hub von grünem Wasserstoff fungieren und die wachsende Wasserstoff-Nachfrage im Hamburger Umfeld bedienen.
Beteiligte Partner
HAzwei
In diesem Teilvorhaben werden die Synergiepotentiale für Power-to-X an einer Bioabfallbehandlungsanlage mit Vergärungsstufe, Biomethanerzeugung und -einspeisung in das Erdgasnetz mit besonders geringem verfahrenstechnischem Aufwand untersucht. Hierbei soll Wasserstoff aus einem neu zu errichtenden Elektrolyseur mit einer vorhandenen Bioabfallbehandlungsanlage gekoppelt werden.
Beteiligte Partner
Stadtreinigung Hamburg AöR und TUHH
Ziel des Teilvorhabens ist die Errichtung und der systemdienliche Betrieb eines Elektrolyseurs mit einer Leistung von fünf Megawatt in Mecklenburg-Vorpommern. Mithilfe dieser Power-to-Gas-Technologie wird die grüne Energie aus der Region über das chemische Element Wasserstoff für andere Sektoren (Mobilität, Wärme, Gas) nutzbar gemacht und führt hierdurch zu entsprechenden CO2-Einsparungen im Vergleich zur konventionellen Wasserstofferzeugung.
Beteiligte Partner
WEMAG AG
Mit dem Projekt Windgas Haurup macht die Energie des Nordens überschüssigen Windstrom dank der Power-to-Gas Technologie speicherbar. Auch die Weiternutzung von Windparks, für die die EEG-Förderung ausgelaufen ist, fließt in das Projekt ein. Das Projekt war bereits Teil des Programms Norddeutsche EnergieWende 4.0 (NEW 4.0), in dessen Rahmen Technologien mit besonderem Nutzen für die Energiewende in der Praxis erprobt wurden.
Beteiligte Partner
Energie des Nordens
Im Wind-to-Gas-Park in Brunsbüttel nutzt KMW Wind to Gas Energy überschüssigen Strom von fünf Windenergieanlagen, wandelt ihn mit einem Elektrolyseverfahren in Wasserstoff um und macht die Energie so speicherungsfähig. Bis zu 450 Kubikmeter Wasserstoff produziert die Power-to-Gas-Anlage pro Stunde und speist das Gas entweder ins Erdgasnetz ein oder liefert es an eine benachbarte Wasserstofftankstelle. Das Projekt war bereits Teil des Programms Norddeutsche EnergieWende 4.0 (NEW 4.0).
Beteiligte Partner
KMW Wind to Gas energy
Am Standort Bremerhaven errichtet das Fraunhofer IWES als Teil der sogenannten „Hydrogen Labs“ ein Elektrolyseur-Testfeld. Der Schwerpunkt der Forschung liegt auf dem Zusammenspiel von Windenergieanlagen mit der elektrolytischen Wasserstofferzeugung.
Beteiligte Partner
Fraunhofer IWES
Die NRL-Arbeitsgruppe „Mobilität“ (AG 7) zielt darauf zu zeigen, wie eine vollständig „grüne“, also emissionsfreie Mobilität durch den Einsatz von Wasserstoff als Energieträger möglich wird. Dazu werden Vorhaben entlang der gesamten Wertschöpfungskette umgesetzt – von der Beschaffung von H2-Linienbussen über den Einsatz von wasserstoffbetriebenen Abfallsammelfahrzeugen bis hin zum Betankungskonzept. Die Förderpartner werden durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert.
Peter Lindlahr (hySOLUTIONS)
Hamburger Hochbahn, Flughafen Hamburg, Alphabet Fuhrparkmanagement, Schweriner Abfallentsorgungsgesellschaft (SAS), WEMAG, Stadtreinigung Hamburg, Nahverkehr Schwerin, hySOLUTIONS
Entsorgungsbetriebe Lübeck, Verkehrsbetrieb Hamburg-Holstein (vhh), Stadtwerke Schwerin, Clean Logistics, Lübecker Hafengesellschaft
Ziel des Teilvorhabens ist die Umsetzung und Demonstration vollständig „grüner“, d.h. treibhausgasfreier, Mobilität im Individualverkehr. Dafür sollen emissionsfreie Fahrzeuge beschafft und eingesetzt werden. Diese Fahrzeuge werden im Rahmen einer Leasingvereinbarung eingesetzt um so die Alltagstauglichkeit grüner Mobilität zu demonstrieren. Die daraus gewonnen Erkenntnisse fließen in die Untersuchung der spezifischen Anforderungen an Geschäfts- und Betreibermodelle des Individualverkehrs und dessen Marktreife ein.
Beteiligte Partner
Alphabet Fuhrparkmanagement GmbH
Ziel des Teilvorhabens ist die Umsetzung und Demonstration vollständig „grüner“, d.h. treibhausgasfreier, Mobilität im ÖPNV. Dafür sollen emissionsfreie Fahrzeuge beschafft und eingesetzt werden. Diese Fahrzeuge werden im Regelbetrieb eingesetzt um so die Alltagstauglichkeit grüner Mobilität zu demonstrieren. Die daraus gewonnen Erkenntnisse fließen in die Untersuchung der spezifischen Anforderungen an Geschäfts- und Betreibermodelle des ÖPNVs und dessen Marktreife ein.
Beteiligte Partner
Hamburger Hochbahn, Verkehrsbetrieb Hamburg-Holstein GmbH, Nahverkehr Schwerin GmbH
Ziel des Teilvorhabens ist die Umsetzung und Demonstration vollständig „grüner“, d.h. treibhausgasfreier, Mobilität in der Abfallentsorgung & Stadtreinigung. Dafür sollen emissionsfreie Fahrzeuge beschafft und eingesetzt werden. Diese Fahrzeuge werden im Regelbetrieb eingesetzt um so die Alltagstauglichkeit grüner Mobilität zu demonstrieren. Die daraus gewonnen Erkenntnisse fließen in die Untersuchung der spezifischen Anforderungen an Geschäfts- und Betreibermodelle der Abfallentsorgung & Stadtreinigung und dessen Marktreife ein.
Beteiligte Partner
Schweriner Abfallentsorgungsges. mbH (SAS), Entsorgungsbetriebe Lübeck, Stadtreinigung Hamburg
Ziel des Teilvorhabens ist die Umsetzung und Demonstration vollständig „grüner“, d.h. treibhausgasfreier, Mobilität auf dem Vorfeld des Flughafens. Dafür sollen emissionsfreie Fahrzeuge beschafft und eingesetzt werden. Diese Fahrzeuge werden im Regelbetrieb eingesetzt um so die Alltagstauglichkeit grüner Mobilität zu demonstrieren. Die daraus gewonnen Erkenntnisse fließen in die Untersuchung der spezifischen Anforderungen an Geschäfts- und Betreibermodelle für Vorfeldverkehr der Flughäfen und dessen Marktreife ein.
Beteiligte Partner
Flughafen Hamburg GmbH
Innovative Lösungen zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung werden in der Arbeitsgruppe „Wärme/Quartiere“ (AG 8) umgesetzt. Neben der Erprobung neuer Heizkonzepte durch industrielle Abwärme geht es in der AG 8 auch darum, mögliche Synergien zwischen den Vorhaben zu erschließen, um die Wärmewende voranzutreiben. Ein wichtiges Element dabei ist der Bau eines Aquiferspeichers zur saisonalen Speicherung von Wärme.
Dr. Markus Ebert (CAU, Institut für Geowissenschaften)
Prof. Dr.-Ing. Arne Speerforck (TUHH, Institut für Technische Thermodynamik)
Hamburger Energiewerke, Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg), Aurubis, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Technische Universität Hamburg (TUHH)
Stadtwerke Schwerin, Müllverwertung Borsigstraße (MVB)
Ein Aquiferspeicher ist ein unterirdischer Speicher, der Wärme aufnimmt, hält und wieder abgeben kann. In den Sommermonaten kann so für die Wintermonate CO₂-neutral vorgesorgt werden. Dieses Speichermodell wird in diesem Teilvorhaben des Norddeutschen Reallabors umgesetzt und erprobt.
Beteiligte Partner
Hamburger Energiewerke, CAU, TUHH
In diesem Projekt sollen ab der Heizperiode 2024/2025 rund 20.000 Haushalte mit CO2-freier Industrieabwärme aus einem Nebenprozess der Kupferproduktion von Aurubis versorgt werden.
Beteiligte Partner
Aurubis
Bei diesem Projekt werden spezielle Wärmepumpen bei der Müllverbrennungsanlage Borsigstraße angebracht, mit denen Abluft der Anlage für die Fernwärme nutzbar gemacht werden kann. Hierdurch können knapp 35.000 Wohnungen bereits ab 2023 versorgt werden.
Beteiligte Partner
Müllverwertungsanlage Borsigstraße (MVB)
Die Arbeitsgruppe „Industrie“ (AG 9) erschließt Innovationspotenziale für die Sektorenkopplung und erprobt den Einsatz von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab. Dabei geht es auch um die Identifikation technischer Grenzen der Substitution fossiler Brennstoffe durch Wasserstoff und um die Stärkung der regionalen Industrie durch gezielten Kompetenzaufbau im Bereich der Sektorenkopplung.
Christian Hein (Aurubis)
Simon Brinkmann (Covestro)
Aurubis, Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)/Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg)
trimet, H&R Ölwerke Schindler, ArcelorMittal, Contitech, Covestro, Holborn Europa Raffinerie
In diesem innovativen Industrie-Projekt wird der Einsatz von Wasserstoff in der Kupferproduktion erprobt. Auf dem Aurubis-Werksgelände wird zudem ein Elektrolyseur die Steigerung der Sektorenkopplung zwischen Energiewirtschaft und Industrie unterstützen.
Beteiligte Partner
Aurubis, CC4E/HAW Hamburg
Bereits gegen Ende 2022 konnte die H&R Ölwerke Schindler eine neue Power-to-Liquid-Anlage am Standort Hamburg in Betrieb nehmen. Hiermit können synthesebasierte Alternativen zu fossilen Rohstoffen produziert werden, speziell synthetische Rohwachse und E-Fuels.
Beteiligte Partner
H&R Ölwerke Schindler GmbH
