Entwicklung einer Strategie für die langfristige Transformation des Hamburger Wärmenetzes

Abstract

Strategische Wärmeplanung kann einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung der städtischen Energieversorgung leisten. In Hamburg spielt dabei das städtische Wärmenetz eine bedeutende Rolle, da es nach dem Klimaplan der Stadt zukünftig mindestens 35% der Hamburger Wärmeversorgung bereitstellen soll. Die vorliegende Arbeit entwickelt deshalb eine Methodik zur Erstellung einer Transformationsstrategie hin zu einer erneuerbaren Versorgung des städtischen Wärmenetzes in Hamburg. Dazu werden aufbauend auf existierenden Studien und Tools zunächst der zukünftige Bedarf sowie die Potentiale für eine erneuerbare Wärmeerzeugung im Jahr 2050 bestimmt. Anhand verschiedener Bewertungskriterien erfolgt eine Einsatzpriorisierung der Erzeuger, mit der ein beispielhaftes Szenario einer erneuerbaren Wärmeerzeugung für das Jahr 2050 erstellt wird. Mit Hilfe einer Entscheidungsmatrix für die Ausbaureihenfolge der erneuerbaren Wärmeerzeuger wird dann ein beispielhafter Ausbaupfad erstellt, in dem nach dem gesetzlich festgeschriebenen Kohleausstieg im Jahr 2030 der Gasausstieg im Jahr 2040 erfolgt. Bis 2050 muss aufgrund der hohen Emissionen zudem die Restmüllverbrennung deutlich reduziert werden. Aufgrund der niedrigen Einspeisetemperaturen der erneuerbaren Wärmeerzeuger sollte außerdem eine deutliche Absenkung der Netztemperaturen angestrebt werden.

Strategic heat planning can contribute significantly to the decarbonization of urban energy supply. In Hamburg, the municipal district heating system plays an important role since according to the city’s climate plan it is supposed to supply at least 35% of Hamburg’s future heat demand. Therefore, the present work proposes a methodology for the development of a transformation strategy for a renewable district heating supply in Hamburg. Referring to existing studies and tools, this thesis estimates the future heat demand as well as the potentials for renewable heat generation in a first step. On the basis of selected assessment criteria, the heat generation technologies are prioritised concerning their merit order. This order serves as the basis for the development of an exemplary scenario for a renewable district heat supply in 2050. To develop an exemplary transformation path towards the considered supply scenario, the installation order of the renewable heat generators is determined with a decision matrix. Accoridng to this transformation path, the duty bound phase-out of coal in 2030 in the district heating system of Hamburg is followed by a gas phase-out in 2040. Until 2050, a drastic reduction of municipal waste incineration is necessary due to its high emissions. Because of the low feed-in temperatures of the majority of the renewable heat generators, the temperatures in the district heating system have to be reduced significantly in the long-term.