Wie müssen die Leitungsnetze der Stadt Hamburg geplant und ausgebaut werden, damit für Industrie, Verkehr und Haushalte eine zuverlässige Versorgung mit erneuerbaren Energien gewährleistet werden kann? Diese Frage wollen die städtischen Leitungsbetreiber Hamburger Energienetze und Hamburger Energiewerke beantworten. Im Norddeutschen Reallabor arbeiten sie gemeinsam mit der Technischen Universität Hamburg, der Helmut-Schmidt-Universität und der Technischen Hochschule Lübeck an Methoden und Instrumenten, um die Energienetze der Zukunft als Gesamtsystem zu planen.

Wie kann die Energieversorgung in Städten treibhausgasärmer, resilienter und langfristig tragfähig gestaltet werden? Mit dieser Frage befasste sich das EU-geförderte Forschungsprojekt mySMARTLife, in dem europaweit innovative Lösungen für nachhaltige Stadtquartiere erprobt wurden. Auch die Hamburger Energienetze waren Teil des Projekts und sammelten dabei wertvolle Erkenntnisse für die Wärmeversorgung von morgen.

Im BMWK-geförderten Projekt „HyReflexS“ erforschen die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, das Helmholtz-Zentrum Hereon und Capgemini Engineering Deutschland zusammen mit den Hamburger Energienetzen und der Hamburger Hochbahn den Einsatz von Wasserstofftechnologien zur Notstromversorgung von elektrifizierten Busbetriebshöfen. Im Projekt mit mehrjähriger Laufzeit werden steuerbare Elektrolyse- und Brennstoffzellensysteme unter Einbindung von Wasserstoffspeichern auf Metallhydridbasis zu einem integrierten Regelkraftwerk verknüpft. So sorgt „HyReflexS“ direkt für eine Kopplung der Sektoren Strom, Gas und Mobilität mit Hilfe einer Power-to-Gas-Anlage, die reversibel betrieben werden kann. Das ermöglicht in einem Demonstrator, Wasserstoff ähnlich wie eine Batterie im Energiesystem einzusetzen und neue Flexibilitäten zum Ausgleich der fluktuierenden Energiemengen zu ermöglichen.

Wasserstoff muss nicht unbedingt per Elektrolyse produziert werden. Im Projekt MEDEA, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, haben die Hamburger Energienetze mit den Forschungspartnern CC4E der HAW Hamburg und iplas Innovative Plasma Systems GmbH an einer innovativen Lösung – der Niedertemperatur-Plasmacracking-Technologie – gearbeitet. Und das mit guten Ergebnissen: Die Plasmalyse kann festen Kohlenstoff und H₂ aus Methan mittels Mikrowellenplasma gewinnen. In Versuchsreihen haben die Forscher dafür optimale Parameter im Anlagenbetrieb ermittelt. Das Verfahren ermöglicht die Umwandlung von Gasen in Wasserstoff und festen Kohlenstoff. Biogas, Erdgas, LNG und andere Kohlenwasserstoffgemische dienen als Grundlage. Als Rückstand bleibt pulverförmiger Kohlenstoff, der als Rohstoff in verschiedenen Industrieprozessen eingesetzt werden kann. Die flexible und skalierbare Betriebsweise macht die Plasmalyse aus Sicht der Projektpartner zu einem möglichen Baustein für die Weiterentwicklung der Wasserstoffproduktion.

Dass sich Wasserstoff und Erdgas problemlos mischen lassen, haben die Hamburger Energienetze im Rahmen ihres mySMARTLife-Förderprojekts nachgewiesen. Doch wie lassen sich daraus Erdgas und Wasserstoff wieder entmischen? Für Tankstellen von Erdgas- und Wasserstoffautos, aber auch für andere Kundensegmente, kann dieser Prozess entscheidend sein. Die Hamburger Energienetze wollen als assoziierter Partner des Projekts H₂Sep die Möglichkeiten einer membranbasierten H₂-Abtrennung nach H₂-Speicherung und Transport in der Erdgasinfrastruktur in den kommenden Jahren genauer unter die Lupe nehmen. Auch Fragen zur Reinheit des so zurückgewonnenen Wasserstoffs stehen im Fokus. Das Projekt soll einen wichtigen Aspekt möglicher Leitungsabschnitte im Gas-Mischbetrieb untersuchen und so eine Zukunftsoption für solche Lösungen schaffen.

Erneuerbarer Wasserstoff (RFNBO) ist ein wichtiger Baustein der Energiewende, vor allem für Industrie und Wirtschaft. Welche Rolle er jedoch künftig in der Wärmeversorgung von Privathaushalten spielen kann, ist bisher kaum erforscht. Genau hier setzte das Pilotprojekt H₂-SWITCH100 an. Von 2023 bis 2025 wurde in Hamburg-Harburg untersucht, ob bestehende Erdgasleitungen grundsätzlich für den Betrieb mit Wasserstoff geeignet sind. Die Hamburger Energienetze prüften dazu die Materialien und Komponenten von insgesamt 16 Haus- und Gewerbeanschlüssen sowie das im Projektgebiet verlaufende Niederdruck-Gasnetz unter realen Bedingungen. Dabei wurde bewusst ein Gebiet ausgewählt, in dem Materialien und Komponenten unterschiedlichen Alters verbaut sind.