Projekt

Derzeit basiert ein Großteil der Wärmeerzeugung in Wärmenetzen noch auf fossilen Energieträgern. Für das Erreichen der Klimaziele spielt deren Dekarbonisierung eine zentrale Rolle: Die Integration von Abwärme schont Ressourcen, senkt die Transformationskosten und diversifiziert die Erzeugung.

Die Herausforderungen: Die zukünftige klimaneutrale Wärmeversorgung über Wärmenetze erfordert die Erschließung neuer Potenziale, insbesondere aus zwei systemisch hochrelevanten, aber bislang untererforschten Quellen:

• Wasserstoffherstellung: Die Nutzung von Elektrolyse-Abwärme kann die Wasserstoff-Gestehungskosten senken und den Gesamtwirkungsgrad des Gesamtsystems steigern. Bislang wird sie jedoch weder bei der Standortwahl von Elektrolyseuren ausreichend berücksichtigt noch in sektorgekoppelten Energiesystemmodellen detailliert erfasst, weshalb eine Gesamtquantifizierung fehlt.
• Rechenzentren: Aufgrund ihrer kontinuierlichen Betriebsweise und hohen Rechenleistung produzieren private und gewerbliche Rechenzentren enorme Abwärmemengen, die mit dem Kapazitätswachstum weiter stark ansteigen. Trotz erster Praxisbeispiele, Abwärmeplattformen und Energieeffizienzregistern fehlen bisher fundierte Analysen zum Systemeffekt sowie eine Quantifizierung des zukünftigen Gesamtpotenzials in Deutschland.

Das Gesamtziel des Verbundprojekts SAPHyR besteht in einer umfassenden, integrierten Untersuchung der Abwärme aus der Wasserstoffherstellung sowie aus Rechenzentren zur Einspeisung in Wärmenetze. Dazu zählt die Analyse des Potenzials zur Einspeisung in Wärmenetze, Auswirkungen auf das gesamte Energiesystem sowie standortbezogene Kontextfaktoren. Zudem werden die aktuellesn rechtlichen Rahmenbedingungen bewertet und Handlungsempfehlungen abgeleitet, z. B. zur Identifikation zukünftiger Standorte für eine strom- und wärmenetzdienliche Planung.

Um diese Lücken zu schließen, adressiert SAPHyR vier zentrale Forschungsfragen:

• Wie hoch ist das technische und standortspezifische Potenzial für die Wärmenetzeinspeisung in Deutschland?
• Welche Effekte hat die Abwärmenutzung auf das gesamte Energiesystem?
• Unter welchen Bedingungen ist die Nutzung wirtschaftlich?
• Wie müssen die rechtlichen Rahmenbedingungen für eine praktische Umsetzung angepasst werden?

Die Beantwortung der Forschungsfragen erfolgt basierend auf vier methodischen Grundpfeilern:

• Methodische Innovation: Verbesserte Abbildung der Abwärme aus Elektrolyseuren und Rechenzentren zur Einspeisung in Wärmenetze in Energiesystemmodellen. Das Projekt kann dabei auf dem sektorgekoppelten Energiesystemmodell Enertile und dem GIS-Modell für Wärmenetzpotenziale und Verteilkosten DisCo aufbauen. Daneben wird das Modell SPIDER für detaillierte Stromnetzbetrachtungen eingebunden.
• Systemischer Blickwinkel: Die Abwärmenutzung künftiger Abwärmequellen unter Berücksichtigung des Gesamtsystems ermöglicht die Abbildung von Synergieeffekten mit anderen Energiequellen und Sektoren. Die Systemeffekte der Abwärmenutzung auf das Gesamtsystem (zum Beispiel Reduktion der Gesamtsystemkosten) sollen hier analysiert werden.
• Räumliche Detailanalysen: Analysen mit räumlich hoch aufgelösten Potenzialen sowie des Wärmenetzausbaus. Mithilfe des Modells DisCo und des Modells DINO zur Identifikation des Einflusses der Abwärmenutzung aus Elektrolyseuren und Rechenzentren auf das gesamte Energiesystem und innerhalb einzelner Wärmenetze.
• Rechtswissenschaftliche Untersuchungen: Analyse und Bewertung der einschlägigen rechtlichen Rahmenbedingungen zur Verbesserung der Abwärmenutzung aus Elektrolyseuren und Rechenzentren und zur rechtlichen Steuerung der Standortwahl.

Das Fraunhofer ISI setzt als Verbundkoordinator den Fokus auf die Nutzung und Weiterentwicklung zweier Modelle: DisCo und Enertile. Das Modell DisCo wird zur verbesserten Abbildung von räumlich verfügbaren Abwärmepotenzialen für Wärmenetze genutzt. Ferner soll das Energiesystemmodell Enertile um die bisher nicht enthaltene Abbildung der Abwärme aus Elektrolyseuren und Rechenzentren zur Einspeisung in Wärmenetze erweitert werden. Darüber hinaus verantwortet das Fraunhofer ISI die Gesamtbewertung der Potenziale und Effekte auf das Energiesystem und das Ableiten von Handlungsempfehlungen.

Mai 2026 bis April 2029

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)

• Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln gGmbH (EWI)
• Stiftung Umweltenergierecht 
• Deutsche Unternehmensinitiative Energieeffizienz e. V. (DENEFF)