SAPHyR

Ein Großteil der Wärmeerzeugung in Wärmenetzen basiert derzeit noch auf fossilen Energieträgern. Für die Dekarbonisierung der Wärmenetze spielt die Integration von Abwärme eine zentrale Rolle. Bereits im Jahr 2024 leistete unvermeidbare Abwärme mit 14 Prozent (18 TWh) den größten Beitrag zum grünen Anteil der Wärmenetzerzeugung. Zwei Abwärmequellen werden künftig hohe systemische Relevanz haben, sind bislang aber kaum erforscht: Abwärme aus der Wasserstoffherstellung sowie aus Rechenzentren. Beide Quellen bieten das Potenzial, Wasserstoff-Gestehungskosten zu senken bzw. den Betrieb von Rechenzentren wirtschaftlicher zu gestalten – gleichzeitig fehlt bislang eine gesamtsystemische Betrachtung ihres Beitrags zur Wärmewende.

Das Projekt SAPHyR untersucht diese beiden Abwärmequellen aus drei Perspektiven: (1) systemische Analysen mit Energiesystemmodellen, (2) standortspezifische Analysen mit einem Wärmenetzmodell sowie (3) eine rechtswissenschaftliche Analyse der bestehenden Rahmenbedingungen und Hemmnisse. Dazu werden die Modelle Enertile, DisCo, SPIDER und DINO der Projektpartner Fraunhofer ISI und EWI gekoppelt und um die Abbildung von Abwärme aus Elektrolyseuren und Rechenzentren erweitert.

Projektziele

• Quantifizierung des technischen und wirtschaftlichen Potenzials der Abwärmenutzung aus Elektrolyseuren und Rechenzentren für Wärmenetze in Deutschland sowie der Auswirkungen auf das gesamte Energiesystem
• Identifikation geeigneter, systemdienlicher Standorte für Elektrolyseure und Rechenzentren unter Berücksichtigung von Stromnetz, Wärmenetzen und Abwärmenutzung
• Ableitung von Entscheidungsgrundlagen für Politik, Wirtschaft und Forschung zur Anpassung rechtlicher Rahmenbedingungen für eine verbesserte Abwärmenutzung

Leitfragen

• Wie hoch ist das technische, standortspezifische Potenzial für die Abwärmenutzung von Elektrolyseuren und Rechenzentren in Wärmenetzen in Deutschland?
• Was sind die Systemeffekte dieser Abwärmenutzung auf das gesamte Energiesystem, insbesondere auf das Stromnetz und die Fernwärmeversorgung?
• Unter welchen Bedingungen ist die Abwärmenutzung wirtschaftlich?
• Wie müssen die rechtlichen Rahmenbedingungen angepasst werden, damit die Abwärme in der Praxis auch tatsächlich genutzt wird?

Die Rolle des EWI in SAPHyR

Das EWI arbeitet bei „Arbeitspaket 2 – Systemische Analyse der Abwärme aus Elektrolyseuren und Rechenzentrum“ mit und übernimmt Leitung und inhaltliche Arbeiten bei „Arbeitspaket 3 – Standortspezifische Analyse von Abwärme aus Elektrolyseuren und Rechenzentren“.

• Weiterentwicklung des EWI-eigenen Stromnetzmodells SPIDER um Fernwärmepotenziale und weitere Restriktionen (z. B. Wasserstoff- und Datennetz), um stromnetzdienliche Standorte von Elektrolyseuren und Rechenzentren unter Berücksichtigung der Abwärmenutzung zu identifizieren
• Erweiterung des EWI-eigenen Fernwärmemodells DINO um den endogenen Betrieb von Elektrolyseuren sowie von Rechenzentren, um die kostenoptimale Wasserstoffproduktion und den kostenoptimalen Rechenzentrumsbetrieb bei gleichzeitiger Abwärmenutzung zu bestimmen
• Definition und Analyse von bis zu vier praxisnahen Fallstudien realer Fernwärmenetze zur Untersuchung der Wirtschaftlichkeit der Abwärmenutzung unter Berücksichtigung unterschiedlicher rechtlicher Rahmenbedingungen
• Bereitstellung der Szenariobasis und umfangreicher Ergebnisse als Open-Access-Datensätze für die Nutzung in weiteren Modellen und Analysen