Eine Wärmeversorgung mit hohen Anteilen erneuerbarer Energie, insbesondere Solarenergie benötigt saisonale Speicher, die überschüssige Wärme aus dem Sommer für die Nutzung im Winter speichert. Dafür bieten sich Aquiferspeicher an, die Wärme in wasserführenden Schichten tief unter der Erde speichern, um sie im Winter nutzen zu können. Aquiferspeicher sind für dicht besiedelte Gebiete wie Hamburg besonders interessant, da sie wenig Raum benötigen. Der Einsatz dieser Technologie im Hamburger Fernwärmenetz wird aktuell intensiv geprüft.
Sammelbezeichnung für energiehaltiges Pflanzenmaterial oder andere natürliche organische Reststoffe. Die in diesen Stoffen gespeicherte Energie entstand durch das Wachstum der Pflanzen mit Hilfe der Sonne, die dafür CO2 aus der Atmosphäre aufnahmen. Wird Biomasse verbrannt, wird auch nur dieses CO2 wieder frei, weshalb die Klima-Bilanz sehr viel besser ist als bei Öl und Kohle. Es gibt viele Arten von Biomasse: Holz, landwirtschaftliche Reststoffe wie Stroh und selbst Bioabfall werden in Kraftwerken verfeuert.
Kurz BHKW. Ein meistens relativ kleines Kraftwerk, das gleichzeitig Strom und Heizwärme liefert und deshalb sehr effizient arbeitet. BHKW bestehen aus einem Verbrennungsmotor oder einer Turbine, die einen Generator zur Stromerzeugung antreiben. Die Abwärme wird zugleich zur Heizung von Gebäuden oder Warmwasseraufbereitung genutzt. BHKW können einzelne Gebäude oder ganze Straßenzüge und Siedlungen versorgen. Als Brennstoff dient heutzutage meist Erdgas oder Biogas.
Eispeicher sind unterirdische Betonbehälter, die mit Wasser gefüllt werden. Mit Beginn der Heizperiode entzieht ein Wärmetauscher die im Wasser vorhandene Wärme und leitet sie weiter an eine Wärmepumpe. Diese Wärme lässt sich für die Heizung und zur Warmwasserversorgung nutzen. Das gespeicherte Wasser kühlt dabei ab und gefriert allmählich. Die Nutzung der sogenannten Kristallisationswärme, die dem Wasser beim Gefrieren entzogen wird, ist beim Eisspeicher der entscheidende und namensgebende Effekt. Das entstehende Eis taut im Sommer wieder auf, lässt sich dabei als Kältequelle nutzen und speichert Energie für die Nutzung im Winter. Mit Eis zu heizen und zu kühlen, ist besonders effizient. In Hamburg gibt es (Stand Mitte 2019) rund 20 Eisspeicherheizungen.
Der „Energiebunker“, ein ehem. Flakbunker aus dem Zweiten Weltkrieg, steht im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg und wurde zu einem Ökokraftwerk umgebaut. Seit 2015 versorgt er ein Quartier zum Teil mit erneuerbarer Wärme. Die Solarkollektoren und -zellen des Energiebunkers fangen die Sonnenstrahlen ein. Auf seinem Dach: eine Solarwärmeanlage. Photovoltaik an seiner Südseite erzeugt Strom. Ein benachbartes Industriegebiet liefert Abwärme in den Energiebunker. Die Wärme wird dort gespeichert und an die Verbraucher weitergeleitet. Der zwei Millionen Liter große Wärmespeicher sorgt dafür, dass immer genügend Wärme für das Quartier vorhanden ist.
Ein großes und weitverzweigtes Leitungsnetz, das Wärme innerhalb einer Region oder Stadt verteilt, um damit gleichzeitig viele Gebäude zu heizen. Rechtlich gesehen ist Fernwärme die gewerbliche Wärmelieferung durch ein Wärmenetz, welches Grundstücksgrenzen überschreitet. Die Wärme kommt dabei als warmes Wasser oder Dampf durch meist unterirdisch verlegte Rohre zu den Verbrauchern. Ein Fernwärmesystem bietet mehrere Vorteile: Die Effizienz von Kraftwerken wird durch Auskopplung von Wärme gesteigert. Abwärme aus Industrie und Gewerbe lässt sich durch den Anschluss an ein Fernwärmesystem nutzen. Klimaneutrale Wärmequellen und erneuerbare Energien können erschlossen und in das Fernwärmesystem integriert werden. In den Wohngebieten fallen weniger Immissionen aus Heizanlagen an, da angeschlossene Gebäude keine eigene Heizanlage benötigen. Zudem ist die Wärmeversorgung über Fernwärme komfortabel und wenig störungsanfällig.
Wird unterschieden in Tiefengeothermie und oberflächennahe Geothermie. Die Tiefengeothermie nutzt die natürliche Erdwärme in Tiefen ab etwa 400 Metern. Die Erdkruste wird mit zunehmender Tiefe immer wärmer, was sich bei geeigneten örtlichen Bedingungen zum Heizen von Gebäuden oder sogar zur Stromerzeugung ausnutzen lässt. Durch Tiefenbohrungen werden mehrere hundert oder sogar tausend Meter tiefliegende Wasserschichten angezapft, deren Temperatur bei weit mehr als 100 Grad Celsius liegen kann. Es kann aber auch Oberflächenwasser in die Tiefe gepumpt werden, damit es sich dort im Gestein erhitzt und dann in einem Kreislaufsystem wieder nach oben gepumpt werden. Bei der oberflächennahen Geothermie nutzen Wärmepumpen die Umweltwärme aus dem Erdreich. Sie liefern eine eher niedrige Heiztemperatur, die sich für Neubauten oder für energetisch sanierte Bestandsgebäude eignet.
GuD steht für Gas- und Dampfturbinen. Ein GuD-Kraftwerk ist eine sehr energieeffiziente Anlage, in der hintereinandergeschaltete Gas- und Dampfturbinen zur Stromerzeugung genutzt werden. In GuD-Kraftwerken wird Gas verbrannt, um eine oder mehrere Turbinen anzutreiben. Das Prinzip ist dasselbe wie bei einem Flugzeugtriebwerk. Die sehr heißen Turbinenabgase werden aber nicht einfach in die Atomsphäre geblasen, sondern zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt und zusätzliche Turbinen zur Stromerzeugung bewegt. Heißwasser und Dampf können außerdem zur Fernwärmeversorgung abgezweigt werden, was GuD-Kraftwerke insgesamt noch effizienter macht. Sie werden dann als GuD-KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) bezeichnet.
Oder kurz KWK beschreibt das Prinzip von gekoppelter (also gleichzeitiger und technisch abhängiger) Erzeugung von Strom und Wärme. Im Vergleich zur getrennten Erzeugung von gleichen Mengen Strom und Wärme bedarf es bei der KWK weniger Brennstoff. Das spart Primärenergie und entlastet das Klima. Kraft-Wärme-Kopplung wird in großen Kraftwerken ebenso eingesetzt wie in kleinen lokalen Blockheizkraftwerken. Anlagen, die ihre Energie zu einem Teil ohne Brennstoffe wie Erdgas gewinnen oder erneuerbare Energie integrieren und besonders flexibel sind, gelten als „Innovative KWK-Systeme“. Sie nutzen zum Beispiel Erdwärmesonden oder eine Wärmepumpe und Wärmespeicher.
Der kleine Bruder der Fernwärme. Die in Kraftwerken erzeugte Wärme wird in der unmittelbaren Umgebung zur Beheizung von Gebäuden oder zur Warmwasseraufbereitung benutzt, womit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Der Unterschied zur Fernwärme besteht technisch gesehen nur in den deutlich überschaubareren Dimensionen.
Das Branchennetzwerk Erneuerbare Energien Hamburg bringt Politik, Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft zusammen. Zu den Zukunftstechnologien, denen sich das rund 180 Mitglieder starke Netzwerk widmet, zählen neben der Windenergie an Land und auf See die Wärmeversorgung, die Sektorkopplung und die Energiespeicherung.
Im länderübergreifenden Großprojekt „Norddeutsche EnergieWende 4.0“ zeigen 60 Partner, wie die Gesamtregion um Hamburg mit 4,5 Millionen Einwohnern bereits 2035 zu 100 Prozent mit regenerativem Strom versorgt werden kann.
Photovoltaik-Anlagen produzieren aus Sonnenlicht elektrischen Strom. Sie bestehen aus zahlreichen einzelnen Solarzellen, in denen dünne Schichten aus Hightech-Material –meist Silizium-Halbleiter – unter Lichteinwirkung elektrische Energie erzeugen.
Eine Technologie, bei dem Strom aus erneuerbaren Energien meist in einer Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff (und über weitere Schritte synthetisches Methan) eingesetzt und so ein speicherfähiger Energieträger erzeugt wird. Überschüssiger Strom etwa aus Windparks oder Solaranlagen wird in Zeiten hoher Produktion aus dem Netz abgezweigt, um in großem Maßstab Wasserstoff oder synthetisches Erdgas zu erzeugen. Im Gegensatz zu Batteriespeichern ermöglicht Power-to-Gas-Technologie das Speichern von großen Mengen Energie über einen langen Zeitraum (Saisonale Speicherung), allerdings auf Kosten von nicht zu vernachlässigenden Umwandlungsverlusten. In einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Welt spielt Power-to-Gas aber eine entscheidende Rolle, da bestimmte Bereiche der Industrie, des Verkehrs oder auch die Stromerzeugung während einer Dunkelflaute, wo kein Wind weht und nicht die Sonne scheint, auf einen speicherfähigen – klimaneutralen – Brennstoff angewiesen sind.
Fachausdruck für die Modernisierung bestehender Kraftwerke, der in der Praxis allerdings vor allem im Zusammenhang mit der Erneuerung von Windenergieanlagen verwendet wird. Durch den Abbau alter und den folgenden Aufbau aktuellerer Modelle mit größeren Rotoren und anderen technischen Neuerungen lässt sich die Ausbeute eines Windparks erhöhen, ohne dafür neue Standorte belegen zu müssen.
Damit die Energiewende gelingt, müssen sich erneuerbare Energien in allen Sektoren durchsetzen, nicht nur in der Stromerzeugung. Bislang ist der Ausbau der erneuerbaren Energien im Stromsektor am erfolgreichsten. Für weitere Fortschritte bei der Energiewende müssen die Sektoren Verkehr und Wärme damit „gekoppelt“ werden, etwa durch die Nutzung von Ökostrom für Elektrofahrzeuge. Wenn überschüssiger regenerativ erzeugter Strom genutzt wird, um Wasserstoff oder Methan zu erzeugen, nennen Fachleute das „Power to Gas“ (-> siehe separater Eintrag). Die Nutzung von industrieller Abwärme für Wohngebäude ist ein Beispiel für Sektorenkopplung ohne Strom.
Englischer Ausdruck; bedeutet intelligentes Netz. Gemeint ist, dass der Energiefluss im Stromnetz zwischen Kraftwerken, Übertragungsstationen, Speichern und Verbrauchern intelligent gesteuert wird. Dies erfolgt durch die Steuerung von Erzeugung und Verbrauch mittels moderner Kommunikationstechnologie. Ein Netzmanagement gibt es zwar auch heute schon, aber künftig wird diese Aufgabe anspruchsvoller, etwa weil das zunehmende Wind- und Solarstromangebot schwankt oder weil es immer mehr kleinere Blockheizkraftwerke gibt, die aufeinander abgestimmt werden müssen. Der Einsatz von "intelligenter" Technik soll dabei helfen und zugleich neue Wege zum Energiesparen eröffnen, etwa durch Verbrauchsoptimierung auf Empfängerseite.
In einer Solarthermie-Anlage wird Wasser oder eine andere Übertragungsflüssigkeit in speziell konstruierten Kollektoren durch die Sonne stark aufgeheizt. Diese Energie kann dann über einen Wärmetauscher weiter an das Heizungs- oder Warmwassersystem eines Hauses geleitet werden oder in einem Wärmespeicher zwischengespeichert werden. Solarthermieanlagen können auf Dächer, an Fassaden oder auch auf Freiflächen errichtet werden.
Zusammenschaltung von Blockheizkraftwerken, Solarthermie-Anlagen oder anderen lokalen Energieerzeugern und -speichern zu einer Art ferngesteuerten Kraftwerksverbund. Virtuelle Kraftwerke sollen die Koordinierungsprobleme lösen, die durch die Integration neuer, oft relativ kleiner Erzeugungsanlagen unterschiedlichen Typs in die Energienetze entstehen und können zugleich auch neue Formen der Energiespeicherung eröffnen. Die Grundidee ist, dass Energieversorger mit Hilfe von Computern und Internet diverse Klein-Kraftwerke zu einer Einheit zusammenfassen, die sie dann je nach Bedarf von einer Zentrale aus steuern können.
Wärmepumpen sind Wärmeerzeuger, die durch geringen Energieeinsatz, Wärme eines niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau bringen können. Dieses Prinzip kann genutzt werden um Gebäude effizient mit Wärme zu versorgen. Im Prinzip arbeiten sie wie ein „umgekehrter Kühlschrank“ oder eine umgekehrte Klimaanlage. Je nach Art der Pumpe dienen Luft, Wasser oder die Erde als Wärmequelle. Wärmepumpen gibt es in unterschiedlichen Größen, die sich für Häuser aller Größenklassen eignen, sogar für das Wärmenetz eines Quartiers. Wärmepumpen spielen für die klimafreundliche Wärmeversorgung der Zukunft eine entscheidende Rolle.
Eine Windenergieanlage (WEA) wandelt mit einem Rotor und einem Generator die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie um und speist sie in das Stromnetz ein. WEA können unterschiedliche Größen und Kapazitäten haben. Ende 2018 waren in Hamburg 67 Windräder installiert, die es zusammen auf eine Leistung von 123,2 Megawatt bringen.