ERDWÄRME

Die Energie liegt unter unseren Füßen

Zusammen mit unserem Tochterunternehmen GTW (Geothermie Wilhelmsburg GmbH) planen wir im Rahmen des Projekts IW3 (Integrierte Wärmewende Wilhelmsburg) Erdwärme als natürliche Energiequelle in der Stadt nutzbar zu machen. Zunächst soll in Wilhelmsburg eine klimafreundliche dezentrale Wärmeversorgung entstehen, die komplett ohne fossile Energieträger auskommt.

 

Gut fürs Klima

Privathaushalte verwenden mehr als drei Viertel ihres Energieverbrauchs für die Wärmeversorgung, die zumeist noch über fossile Quellen abgedeckt wird. Hier schlummert also ein extrem großes Klimaschutz-Potenzial. Mit unserem Geothermie-Projekt wollen wir aktiv dazu beitragen, nicht nur die Strom-, sondern auch die Wärmeversorgung in Hamburg klimafreundlich zu gestalten.

Eine saubere Sache

Mit dem Begriff Geothermie oder Erdwärme bezeichnet man die unter der Erde gespeicherte Wärmeenergie. Mit zunehmender Tiefe steigt auch die Temperatur im Erdinneren, je näher man dem Erdkern kommt, der schätzungsweise Temperaturen bis zu 7.000 °C erreicht. Als Baustein der Energiewende wollen wir diese schier unerschöpfliche Energie unseres Planeten nutzbar machen.

Das haben wir vor

Wir planen die Errichtung einer Geothermieanlage, die heißes Thermalwasser aus dem Untergrund (in etwa 3.500 Metern Tiefe) an die Oberfläche fördert. Über Wärmetauscher wird die Energie dem Wasser entzogen und in ein eigens dafür geplantes regionales Wärmenetz eingespeist. Das abgekühlte Wasser wird dann zurück in die Erde geleitet. So werden zwei voneinander getrennte Wasserkreisläufe etabliert: Einerseits zur Wärmegewinnung in der Geothermie-Anlage und andererseits im Wärmenetz, das mittels Wasser die Wärme an die Haushalte verteilt.

"Mit IW3 liefern wir ein wegweisendes Konzept für die Wärmewende, die auf erneuerbaren Energien, insbesondere Erdwärme und einem lokalen Wärmemarktplatz beruht. Damit können wir in Kürze eine echte Alternative zur Wärmeversorgung aus fossilen Quellen anbieten."

MICHAEL PRINZ
Geschäftsführer HAMBURG ENERGIE

Kleine Anlage mit großer Wirkung

Ein großer Vorteil bei der Nutzung von Erdwärme ist der geringe Platzbedarf, was besonders im städtischen Bereich einen wichtigen Faktor darstellt – denn 99 % der Anlage befinden sich schließlich unter der Erdoberfläche. Der vorgesehene Standort unserer Geothermie-Anlage ist an der Alten Schleuse am Schlengendeich, in einem Gewerbegebiet, das zum Hamburger Hafen gehört. Bau und Betrieb der Anlage erfolgen somit quasi ohne die Anwohner der umliegenden Quartiere zu beeinträchtigen. Die ersten bauvorbereitenden Maßnahmen werden um den Jahreswechsel 2020/2021 herum beginnen, dann folgt die Bohrung. Die Fertigstellung des Projektes samt Heizhaus und Wärmeleitungsnetz ist für 2023 geplant.

Nutzung von Erdwärme

 

Die Grafik verdeutlicht, dass das Thermalwasser in einem geschlossenen Kreislauf zunächst an die Oberfläche gefördert und nach Entnahme der Wärmeenergie direkt wieder in das unterirdische Reservoir zurückgepumpt wird. Hier kann es sich von Neuem erwärmen. An der Oberfläche erfolgt die Verteilung der Wärme über einen weiteren getrennten Kreislauf.

Ein zukunftsweisendes Projekt

Die Errichtung der Geothermie-Anlage zur Nutzung von Erdwärme erfolgt im Rahmen des Projekts Integrierten Wärmewende Wilhelmsburg, kurz IW3. Damit verfolgen wir gemeinsam mit unseren Partnern das Ziel, eine zuverlässige und bezahlbare Wärmeversorgung von Bestands- und Neubauten weitgehend CO2-neutral zu gestalten. Dafür kombinieren wir verschiedene regenerative Energieerzeuger wie Windkraft, Solarthermie und Speichertechnologien miteinander – sowie zukünftig Erdwärme. Ein digitaler Wärme-Marktplatz bündelt alle lokalen Energieerzeuger und Verbraucher und ermöglicht so nicht nur eine besonders kosteneffiziente sondern auch klimafreundliche Versorgung von Gebäuden.

IW3 ist eines von deutschlandweit 20 Reallaboren der Energiewende:

Starke Partner

Wir freuen uns, Teil eines starken Partnernetzwerks zu sein, das gemeinsam dieses richtungsweisende Projekt umsetzen wird.

Als städtischer Ökostromversorger sind wir stolzer Konsortialführer und koordinieren das Gesamtprojekt IW3. Wir werden den Aquiferspeicher errichten und betreiben sowie einen digitalen Wärmemarktplatz entwickeln.

Die Geothermie Wilhelmsburg GmbH plant die Umsetzung und den Betrieb der geothermischen Dublettenbohrung zur Förderung des Thermalwassers, dessen Energie in das Nahwärmenetz zur nachhaltigen Versorgung von Quartieren in Wilhelmsburg übertragen werden soll. Bei entsprechender Fündigkeit ist der Bau und Betrieb einer ORC-Anlage mit zusätzlicher Stromproduktion vorgesehen.

CONSULAQUA übernimmt im Projekt IW³ die Realisierung und Inbetriebnahme sowie betriebliche Erprobung des Hochtemperatur-Aquiferwärmespeichers (H-ATES). Dadurch wird die Grundlage für einen regulatorischen Rahmen zur Nutzung der H-ATES-Technologie im Rahmen der Wärmewende geschaffen.

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Das private Forschungsunternehmen entwickelt einen Rahmen für den Vertrieb von grünen Fernwärme-Produkten. Mit einem neuen Herkunftsnachweisregister soll künftig – ähnlich wie beim Ökostrom – grüne Fernwärme rechtssicher vermarktet werden können. Erlöse hieraus erleichtern die Refinanzierung neuer Projekte zur Erzeugung erneuerbarer Fernwärme.

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Die CAU hat in den letzten Jahren systematisch vier dynamische Forschungsschwerpunkte entwickelt, die auf der interdisziplinären Wechselwirkung unterschiedlicher Disziplinen basieren: Meereswissenschaften, Lebenswissenschaften, Gesellschaft, Umwelt und Kultur im Wandel sowie Nanowissenschaften und Oberflächenforschung.

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Die HAW Hamburg wird in IW³ die Einführung von Marktprinzipien in Wärmenetzen untersuchen. Dies umfasst sowohl die simulationsgestützte Entwicklung von Markplatzkonzepten als auch deren Umsetzung im Realbetrieb unter technischen Randbedingungen.

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"Dieses Projekt zeigt eindrücklich, was mit Gestaltungswillen und Kooperation möglich ist. Im Projekt IW3 zeigen wir, dass wirtschaftliches Handeln, Klimaschutz und Versorgungssicherheit keinen Widerspruch darstellen. Ich freue mich sehr über die Förderung und den breiten Zuspruch unseres Modellvorhabens hier in Hamburg."

THOMAS-TIM SÄVECKE
Geschäftsführer GTW

Häufig gestellte Fragen

Um die Erdwärme nutzen zu können, müssen wir bis in die Rhätsandsteinschicht vordringen, in der etwa 130 °C heißes Grundwasser (Thermalwasser) enthalten ist. Dieses geothermische Zielreservoir liegt in ca. 3.500 Metern Tiefe.

Um Erdwärme nutzen zu können, wird es zwei Bohrungen geben: Eine Produktions- oder Förderbohrung, über die das heiße Thermalwasser nach oben gepumpt wird und eine Injektionsbohrung, die das abgekühlte Wasser wieder zurück in die geothermisch genutzte Schicht tief unter der Erde leitet. Die Injektionsbohrung verläuft vertikal ca. 3.500 Meter in die Tiefe. Auch die Produktionsbohrung geht zunächst vertikal in die Erde, bevor sie in einer Tiefe von etwa 2.000 Metern abgelenkt wird. In der geothermisch genutzten Schicht (Rhätsandstein) liegen beide Bohrungen damit etwa 1.200 Metern auseinander. Durch diese Distanz wird verhindert, dass das in den Untergrund zurückgeleitete, abgekühlte Wasser erneut über die Förderbohrung nach oben gepumpt wird (sog. hydraulischer Kurzschluss) oder das Thermalwasserreservoir vorzeitig abkühlt.

Wir planen Anfang 2021 mit der ersten von zwei Bohrungen zu starten. Insgesamt haben wir für beide Bohrungen acht Monate eingeplant. Für den Zweck der Bohrung wird temporär ein etwa 55 Meter hoher Bohrturm aufgebaut, der nach Abschluss der Bohrungen wieder demontiert wird.

Geothermie ist nicht an jeder Stelle problemlos nutzbar. Im Rahmen der Planungen für unser Geothermie-Projekt haben wir den Untergrund in Wilhelmsburg deshalb von externen Experten detailliert untersuchen lassen. Bei seismischen Erkundungen haben wir Informationen über den tieferen geologischen Untergrund unter Wilhelmsburg gesammelt. Hierbei wurden Erdschichten erkannt, die sehr gut für die Nutzung von Erdwärme geeignet sind.

Selbstverständlich! Mit dem Forschungsvorhaben mesoTherm werden im Zuge der Bohrungen mehrere geologische Horizonte auf Ihre Speichereigenschaften und optimale geothermische Nutzbarkeit für Folgeprojekt in Norddeutschland untersucht. Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die Senkung des Fündigkeitsrisikos hydrothermaler Reservoire in der mitteltiefen Geothermie, denen bei der Wärmewende eine entscheidende Bedeutung zukommt.