Als Trägermedium für den geplanten Aquiferwärmespeicher Tiefstack dient das Thermalwasser in der Gesteinsschicht. Bei Bedarf kann die eingespeicherte Wärme im Winter wieder hochgepumpt werden, um Hamburger Haushalte über das Fernwärmesystem mit CO₂-freier Wärme zu versorgen. Mit diesem Projekt wollen die Hamburger Energiewerke erste Betriebserfahrungen sammeln und die Eignung des Hamburger Untergrunds für diese Technologie erproben. Derzeitige Berechnungen gehen von einer Speicherleistung von 2,6 Megawatt und einer Kapazität von zirca fünf Gigawattstunden im Jahr aus, wodurch etwa 1.400 Tonnen CO₂-Emissionen in der Fernwärmeversorgung eingespart werden können.

„Mit dem Bohrstart für den Aquiferwärmespeicher setzen wir einen weiteren Baustein der Hamburger Energiewende an seinen Platz“, sagt Jens Kerstan, Senator für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft. „Statt industrielle Abwärme im Sommer ungenutzt verpuffen zu lassen, wollen wir sie tief unter der Erde speichern – um sie im Winter in Form von klimaneutraler Fernwärme zum Heizen zu nutzen. Hier trifft Klimaschutz Versorgungssicherheit, und das ist gut.“

1.300 Meter tiefe Bohrungen für Aquiferwärmespeicher Tiefstack

Aquiferspeicher sind unterirdische Speicher innerhalb von wasserführenden Gesteinsschichten. Sie bestehen aus einer Brunnendublette, also zwei Bohrungen, den späteren Hilfs- und Produktionsbrunnen, sowie einer oberirdischen Technikzentrale. Die Bohrungen in Tiefstack werden bis auf eine Tiefe von zirka 1.300 Meter reichen. Dort rechnen die Expert:innen mit den gleichen thermalwasserführenden Schichten aus Sandsteinen, die bereits am Geothermie-Standort Wilhelmsburg umfangreich untersucht wurden. Mittels eines Fördertests wird jede Bohrung hinsichtlich der erreichbaren Förderrate überprüft. Eine gute Förderrate in beiden Bohrungen ist erforderlich, um den Speicher betreiben zu können. Die zweite Bohrung erfolgt erst, sofern der Fördertest in der ersten erfolgreich ist. In den Sandsteinschichten liegen die beiden Bohrungen zirka 1.100 Meter auseinander, damit dazwischen ausreichend Wärme eingespeichert werden kann.

In der Einspeicherphase wird man zuerst Thermalwässer aus dem Hilfsbrunnen nach oben fördern. Danach soll bringt die klimaneutrale industrielle Abwärme das Thermalwasser auf Temperaturen von bis zu 85 Grad Celsius. Über den Produktionsbrunnen gelangt es dann in die Sandsteinschicht, die als Wärmespeicher fungiert. Dort bildet sich um die Produktionsbohrung eine Wärmeblase aus, innerhalb derer man die Wärme in der Gesteinsschicht speichert. Bei Bedarf kann man in der Heizperiode das heiße Thermalwasser zurückfördern und die Wärme über einen Sekundärkreislauf an das Fernwärmenetz übertragen. Der Sekundärkreislauf ist das Bindeglied zwischen Thermalwasser- und Fernwärmenetz und stellt sicher, dass diese beiden Medien nicht in Kontakt kommen. Das abgekühlte Thermalwasser wird in einem geschlossenen Kreislauf wieder in den Hilfsbrunnen zurückgeleitet. Sollten die Fördertests in beiden Bohrungen erfolgreich sein, ist oberirdisch der Bau einer Technikzentrale mit der Anbindung an das Fernwärmenetz geplant. Die Inbetriebnahme des Aquiferwärmespeichers soll dann in 2024 erfolgen. 

Der Aquiferwärmespeicher ist Teil des Konzepts Energiepark Tiefstack, mit dem das letzte Hamburger Kohlekraftwerk bis spätestens 2030 durch verschiedene klimaneutrale Wärmelösungen ersetzt werden soll. Dazu gehören vor allem Flusswasserwärmepumpen, die Wärme aus der Norderelbe und der Bille gewinnen sollen.

2.1.2023 | Quelle: BUKEA | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH