Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit ist erstmals in der Leitstudie 2010 ausführlich auf die veränderten Bedingungen für die reale Echtzeitversorgung abseits von bloßen jährlich kumulierten Stromerzeugungszahlen eingegangen. Aus den Erkenntnissen der Leitstudien der beiden vergangenen Jahre resultieren die Forderungen erstens nach dem großflächigen Netzausbau zur überregionalen Verteilung fluktuierender Stromeinspeisung und -abnahme und zweitens zur Identifikation und Schaffung von Flexibilität und Speicherpotenzialen auf Erzeuger- und Verbraucherseite auf regionaler Ebene. 

SMART POWER HAMBURG greift die zweite genannte Forderung auf und macht innerhalb der städtischen Strukturen Hamburgs durch die intelligente Vernetzung von Stromerzeugern, -Verbrauchern, -Speichern, und –Netzen den Ausgleich soweit möglich, dass Erneuerbare Energien in die Echtzeitversorgung integriert werden können, oder die gewonnene Flexibilität Dritten angeboten werden kann. Eine mögliche Vermarktungsmöglichkeit in diesem Zusammenhang stellt der Regelenergiemarkt dar. Seit der Aufnahme der Direktvermarktung und der Marktprämie im EEG 2012 haben sich auf dem Regelenergiemarkt auch kleine, dezentrale Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien etabliert und beweisen damit ihre Eignung als flexible Kraftwerke. Dazu gehören unter anderem Blockheizkraftwerke, welche beispielsweise Gas aus Biogasanlagen verstromen. 

Flexibilität schaffen 
Große Städte bieten die räumliche Nähe von Erzeugern, Verbrauchern, Netzen und Speichern. SMART POWER HAMBURG wird gezielt die städtischen Infrastrukturen in Hamburg nutzen, um Flexibilität zu identifizieren, zu erschließen und zu bündeln. Um Flexibilität auf der Erzeugerseite zu schaffen wird SMART POWER HAMBURG Blockheizkraftwerke (BHKWs) nutzen. BHKWs stellen gleichzeitig Strom und Wärme bereit und werden häufig zur Wärmeerzeugung im Gewerbe bzw. großen Wohnanlagen eingesetzt. BHKWs werden in der Regel wärmegeführt betrieben. Das bedeutet, wann und mit welcher Leistung das BHKW läuft wird danach ausgerichtet, wie viel Wärme benötigt wird. Durch die zusätzliche Installation eines Wärmespeichers lässt sich die Strom- und Wärmeabnahme zeitlich entkoppeln. Dadurch kann der Betrieb des BHKWs am Strombedarf ausgerichtet werden. Neben Warmwasserspeichern an der Heizungsanlage selbst, versucht SMART POWER HAMBURG auch gezielt die städtische Infrastruktur als Wärmespeicher zu nutzen. Dazu gehört sowohl der sogenannte „Energiebunker“, welcher aktuell im Rahmen der Internationalen Bauausstellung im Stadtteil Wilhelmsburg von HAMBURG ENERGIE GmbH errichtet wird und einen 2.000 m³ Warmwasserspeicher beherbergt, als auch die Untersuchung der Eignung von Schwimmbädern und Wärmenetzen. 

Auf der Verbrauchsseite wird SMART POWER HAMBURG auf das Lastmanagement zurückgreifen. Durch Lastmanagement werden Stromverbraucher in einer Liegenschaft identifiziert, welche zeitlich flexibel agieren können. Ein klassisches Beispiel sind Kühlanlagen. Häufig sind sie dafür geeignet, um auf niedrigere Temperaturen als gefordert „vorzukühlen“. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, die Kühlanlage im Bedarfsfall für einen gewissen Zeitraum abzuschalten. 

Intelligenter Verbund als Dienstleister 
Kern des Projektes SMART POWER HAMBURG ist neben der Erschließung die intelligente Bündelung der Anlagen in einem „Virtuellen Kraftwerk“. Ein solches „Virtuelles Kraftwerk“ fasst die kleinen, dezentralen Stromerzeuger, -Verbraucher und –Speicher über geschützte Netzwerkverbindungen zusammen. Dadurch können Dienstleistungen untereinander angeboten werden, aber auch die Leistung der vielen kleinen Anlagen gebündelt werden. 

Mit der gebündelten Leistung können Märkte und neue lukrative Einsatzfelder erschlossen werden, die sonst Betreibern „großer Kraftwerke“ vorbehalten sind und erst durch die intelligente Vernetzung den einzelnen Teilnehmern zugänglich werden. Eine wesentliche technologische Herausforderung des Projektes ist es daher, eine umfassende informations- und kommunikationstechnologische Lösung zu entwickeln, die die komplexen Aufgaben der Leitzentrale abdeckt. Hierzu gehören unter anderem die Vernetzung der Anlagen, die zentrale Steuerung und das Anbieten der Leistungen auf dem Energiemarkt. 

Die Leitzentrale wird dabei so entworfen, dass sie flexibel, im Bedarfsfall erweiterbar und für alle Arten von Nutzern und Anlagen offen ist. Parallel wird an der Erfüllung der grundsätzlichen Anforderungen an die Betriebssicherheit, die Belastbarkeit und den Datenschutz gearbeitet.