Die Fördertests sind abgeschlossen – wie liefen diese eigentlich ab? Was bedeuten die Ergebnisse? Und: Wie soll das Geothermie-Kraftwerk in Zukunft funktionieren? Zu diesen und weiteren Fragen laden wir alle Wilhelmsburgerinnen, Wilhelmsburger und Interessierte herzlich zu einer Info-Veranstaltung ein!
Wann: Am Dienstag, den 26. September von 16:30 – 18 Uhr Wo: Im Energiebunker Wilhelmsburg, Neuhöfer Straße 7
Referenten sind unter anderem Michael Prinz, Geschäftsführer der Hamburger Energiewerke, und Dr. Carsten Hansen, Geologe und Projektmanager Forschung. Es wird genug Raum für Diskussionen und Ihre Fragen geben. Zur besseren Planung bitten wir um eine formlose Anmeldung unter: info@iw3-hamburg.de.
Im Anschluss an die Veranstaltung bieten wir ab 18 Uhr Führungen durch den Energiebunker an. Wenn Sie teilnehmen wollen, ist Ihre Anmeldung unter info@iw3-hamburg.de erforderlich.
Wer leider keine Zeit hat zu kommen: Die Vorträge werden aufgezeichnet und im Anschluss auf unserer Homepage veröffentlicht.
Wir freuen uns auf Sie!
Der Energiebunker an der Neuhöfer Str. 7 in Wilhelmsburg. Hier findet die Info-Veranstaltung statt.
Die Fördertests sind mittlerweile abgeschlossen und die Ergebnisse liegen vor: Aus der Sandsteinschicht in über 1.300 Metern Tiefe kann zukünftig 48 °C warmes Thermalwasser gefördert werden. Aufgrund der Ergebnisse der Fördertests und dem derzeitigen technischen Planungsstand der Geothermie-Anlage rechnen unsere Experten mit einer geothermalen Wärmeleistung von rund 6 Megawatt. Rein rechnerisch lassen sich damit über 4.700 Haushalte versorgen. Durch den Einsatz einer geplanten mehrstufigen Wärmepumpenanlage kann die gewonnene Wärmeenergie und damit auch die Anzahl der versorgten Haushalte auf rechnerisch über 6.000 Haushalte erhöht werden.
Mittels eines Wärmetauschers wird dem 48 Grad Celsius warmen Thermalwasser Wärme entzogen und auf den Heizwasserkreislauf übertragen. Durch den Einsatz einer effizienten Wärmepumpenanlage wird das Heizwasser auf das je nach Jahreszeit erforderliche Temperaturniveau der Fernwärme gebracht.
„Wir setzen in Hamburg alles Machbare um, damit die Wärmewende vorangetrieben wird und wir unsere Klimaziele erreichen. Mit dem erfolgreichen Geothermie-Projekt der städtischen HEnW in Wilhelmsburg werden wir einen weiteren Baustein zur umweltfreundlichen Energiegewinnung nutzen. … Ich gehe davon aus, dass die Geothermie als Technologie perspektivisch zur Dekarbonisierung in Hamburg und der Metropolregion beitragen wird.“
Jens kerstan, Sneator für umwelt, klima, energie und agrarwirtschaft
Entscheidend für das Gelingen des Geothermie-Projekts: Die Fördertests. Blick aus der Vogelperspektive auf den Bohrplatz während der Fördertests
Mit der neuen Geothermie-Anlage soll das Wärmenetz Wilhelmsburg weiter ausgebaut werden, um fossile Wärmeerzeuger zu verdrängen. Dafür werden die bereits existierenden zwei Wärmenetze – Energiebunker und Energieverbund – zusammengeschlossen, schrittweise verdichtet und ausgebaut. Der Bau der Betriebsanlagen am Geothermie-Standort soll im Frühjahr 2024 starten, der erforderliche Leitungsbau hat bereits begonnen. Ab 2025 können in Hamburg-Wilhelmsburg Haushalte mit Wärme aus der neuen Geothermie-Anlage versorgt werden!
„Die Forschung zur Geothermie in Hamburg-Wilhelmsburg hat uns auch wissenschaftlich sehr weit vorangebracht. Wir haben eine geologische Formation entdeckt, die wir für die mitteltiefe Geothermie weiterentwickeln können. Die Projekte in Schwerin und Potsdam haben ebenfalls Gesteine mit 40 bis 60 Grad Celsius Erdwärme mitteltief erschlossen und sie zeigen: Hierin liegt die Zukunft der Wärmeversorgung in Deutschland.“
Inga moeck, Professorin für Geothermie an der Georg-August-Universität Göttingen, leitet das wissenschaftliche Begleitprogramm mesoTherm
Kurz und knapp: Die Fakten
Tiefe der Produktionsbohrung: ca. 1.400 Meter
Tiefe der Injektionsbohrung: ca. 1.300 Meter
Mächtigkeit der Sandsteinschicht: ca. 130 Meter
Alter der Gesteinsschicht: 45 Mio. Jahre
Thermalwasser-Temperatur: 48 °C
Förderrate: ca. 140 m³/h
Geothermale Wärmeleistung: ca. 6 MW
Wärmepumpeneinsatz zur Temperaturanhebung des Fernwärmewassers: 75-85 Grad Celsius, je nach Jahreszeit
Mehrere Wochen dauerten die sogenannten Fördertests an der Alten Schleuse. Mithilfe dieser Tests können wir erstmals verlässlich die Temperatur des Thermalwassers und die Förderrate bestimmen – und damit letztendlich auch die Wärmeleistung der geothermischen Quelle. Die Ergebnisse sind wie erwartet positiv!
Momentan sind wir dabei, mit den Ergebnissen das Wärmekonzept für Wilhelmsburg fertigzustellen, das wir voraussichtlich in Kürze der Öffentlichkeit präsentieren wollen.
Zwei Mitarbeiter des Projekts bei der Durchführung. Die Tests selbst erfordern nicht viel Personal – nur Geduld und Sorgfalt.Die Ergebnisse der Tests sind für das weitere Gelingen des Projekts von entscheidender Bedeutung. Allerdings braucht es für den Aufbau der Tests oberirdisch nicht viel Equipment. Das wesentliche Equipment ist unter der Erde. Die Thermalwasserförderpumpe befindet sich 400 Meter tief in der Bohrung.Ein sogenanntes Messwehr von oben: Hier strömt das warme Thermalwasser durch. Über eine Wasserstandsmessung kann die Förderrate bestimmt werden.
Untersuchungen des Themalwassers vor Ort …
… um Parameter wie zum Beispiel die elektrische Leitfähigkeit und den pH-Wert zu bestimmen.Das warme Thermalwasser aus dem Untergrund – die dunkle Färbung entsteht aufgrund des Eisengehalts.
Für die Durchführung der Fördertests auf dem Bohrplatz haben wir bereits die Filterrohre eingebaut. Die Bohranlage, die wir dafür benötigt haben, ist inzwischen wieder abgebaut und die weiteren Vorbereitungen laufen für die in Kürze startenden Fördertests.
Die Filterrohre warten auf dem Bohrplatz auf ihren Einsatz.
Blick in die Röhre: Die Filterrohre sind jeweils ca. 9 Meter lang
Insgesamt wurden Filterrohre auf einer Länge von ca. 80 Metern eingebaut
Ein Kran hebt die einzelnen Rohre hoch …
… bevor sie auf der Bohranlage …
… miteinander verschraubt werden.
Blick von oben auf den Bohrplatz mit Kran und Bohrturm. Nach dem Einbau der Filterrohre wurde die Anlage wieder abgebaut.
Noch liegt der Bohrplatz im Winterschlaf, doch der Eindruck täuscht: Unsere Expertinnen und Experten arbeiten unermüdlich daran, dass es in Kürze weitergeht. Als nächstes stehen der Einbau der Filterrohre und der Fördertest an. Danach können wir erstmals verlässlich sagen, mit welcher geothermischen Wärmeleistung wir in Wilhelmsburg rechnen können. Aber wie genau funktioniert dieser Fördertest?
Einbau der Filterrohre
Im März wird zunächst ein sogenanntes Workover Rig auf dem Bohrplatz aufgestellt. Man kann sich das wie eine kleinere, mobile Bohranlage vorstellen. Damit werden wir die spätere Förderbohrung erneut befahren und von losem Gesteinsmaterial befreien, das sich eventuell am Boden der Bohrung angesammelt haben könnte. Denn Rohre wurden nur bis zum obersten Bereich unseres geothermischen Reservoirs eingebaut. In das Reservoir – also den Bereich, wo die Sandsteinschicht am durchlässigsten ist – werden anschließend die Filterrohre eingebaut.
Hierbei handelt es sich um Rohre aus besonders korrosionsresistentem Stahl, die sehr dünne, horizontale Schlitze aufweisen. Diese Schlitze ermöglichen dem Thermalwasser in das Rohr einzuströmen, während Sandsteinpartikel zurückgehalten werden. Um die Filterrohre baut sich ein natürlicher Filterkuchen aus Sand auf.
Die Filterrohre wurden speziell für unser geothermisches Reservoir gefertigt. Da es sich hier also nicht um standardisiertes Equipment handelt, haben diese Komponenten mitunter lange Lieferzeiten. Nach dem Einbau der Filterrohre wird das Workover Rig wieder abgebaut.
In das verrohrte Bohrloch wird dann mithilfe von Kränen eine Thermalwasserförderpumpe eingebracht. Diese Pumpe – konkret eine Tauchkreiselpumpe – muss immer im Wasser hängen und wird deswegen auf einer Tiefe von circa 500 Metern befestigt. Der Wasserspiegel in der Bohrung liegt im Ruhezustand, wenn kein Thermalwasser gefördert wird, bei circa 60 Metern unter der Geländeoberfläche.
Nach dem Einbau der Filterrohre und der Thermalwasserförderpumpe erfolgt der eigentliche Fördertest: Aus der Produktionsbohrung wird das Thermalwasser stufenweise mit verschiedenen Förderraten nach oben gefördert, um sukzessive die Förderrate für den späteren Betrieb zu ermitteln. Diese Testarbeiten werden rund eine Woche dauern. Danach können wir sowohl die optimale Förderrate definieren als auch die genaue Temperatur des Thermalwassers. Anschließend simulieren wir den Betrieb einer künftigen Geothermie-Anlage mit dem sogenannten Zirkulationstest: Wir fördern Thermalwasser aus der Förderbohrung und leiten es über die Injektionsbohrung wieder zurück in den Untergrund, aus dem es kommt. Dafür wird das Thermalwasser obertägig erneut durch ein zusätzliches Filtersystem geleitet, in dem auch feinste Partikel aus dem Thermalwasser gefiltert werden. Damit stellen wir sicher, dass sich die Injektionsbohrung nicht durch Einlagerung von Feinmaterial nach und nach zusetzt.
Funktioniert alles wie geplant, ist nach dem Abschluss der Tests ein wichtiger Meilenstein erreicht und wir können die klimafreundliche Wärmeversorgung in Wilhelmsburg ganz detailliert ausrichten. Mit der dann noch ausstehenden finalen Investitionsentscheidung gibt es auch den Startschuss für den Bau des Heizhauses.
Auf leisen Pfoten schleichen die Säbelzahntiger durch die weite Steppe. Die Raubkatzen jagen in Rudeln, um große grasende Pflanzenfresser zu erbeuten. Warmer Wind streicht über die Graslandschaft Norddeutschlands, das Klima ist warm und fast tropisch – der Planet befindet sich in einem natürlichen Klimawandel.
Rund 45 Millionen Jahre später, 1847, wird ein Homo sapiens, der englische Geologe Charles Lydell, diese erdgeschichtliche Epoche nach der griechischen Göttin der Morgenröte Eos (griech. ἔος bzw. ἠώς und griech. καινός = „neu, ungewöhnlich“) nennen: Eozän.
Noch zu Beginn des Eozäns, vor etwa 56 Millionen Jahren, waren große Teile von Mitteleuropa Festland. Bis nach Skandinavien herrschte eine üppige Vegetation mit tropischen Bernsteinwäldern. Aus diesen Wäldern stammt übrigens der Bernstein, den wir heute an der Küste der Ostsee finden – diese jedoch entstand erst viel später, nach der nächsten Eiszeit.
Im Eozän dagegen bildete sich zunächst das Nordseebecken heraus, und weite Teile des heutigen mitteleuropäischen Tieflandes waren von der jungen Nordsee bedeckt. Dänemark existierte noch nicht als Landmasse und der Nordseestrand reichte von Belgien über die Niederlande, das nördliche Niedersachsen bis nach Polen, dort, wo heute Gdansk liegt.
An diesem Sandstrand der jungen Nordsee befindet sich auch das heutige Hamburg. Woher aber wissen die Forschenden nach Millionen von Jahren so genau, dass hier ein Sandstrand war? Sand ist ein typisches Ablagungsmaterial, das entsteht, wenn Berge und Gestein abgetragen werden: Überall dort, wo Flüsse ins Meer münden, wird auch Sand abgelagert. In der Sandsteinschicht, die wir geothermisch nutzen wollen, gibt es noch einen weiteren Hinweis auf die frühere Nordseeküste an diesem Ort: Das Wasser, das bei unseren ersten Fördertests zutage kam, war grünlich. Die Färbung entsteht durch das Tonmineral Glaukonit, ein Tonmineral, das nur in Küstenbereichen vorkommt und damit ein klarer wissenschaftlicher Beweis für den Übergang von der Landmasse zum Meer ist.
Was vor Jahrmillionen entstand, lässt sich heute hoffentlich für unsere zukünftige Energieversorgung nutzen – ein Gruß aus einem fernen, längst vergangenen Erdzeitalter.
Mit der zweiten Bohrung haben wir mittlerweile erfolgreich die vertikale Endtiefe von rund 1.460 Metern erreicht – damit sind die Bohrarbeiten in Wilhelmsburg abgeschlossen. Die ersten Container werden bereits vom Bohrplatz abtransportiert und auch der Bohrturm wird in den nächsten Wochen vollständig abgebaut.
Für die zukünftigen Fördertests reicht der Aufbau einer kleineren Anlage über den Bohrlöchern.
Erneut Bohrkerne gezogen
Nachdem wir mit der zweiten Bohrung den oberen Bereich der aussichtsreichen Sandsteinschicht erreicht hatten, konnten wir erfolgreich Rohre einbauen. Anschließend haben wir – wie bereits bei der ersten Bohrung – mehrere Gesteinsproben, also Bohrkerne, gezogen.
Die Bohrkerne werden nun im Labor gereinigt und weitergehend untersucht. Hierbei sind insbesondere die Porosität und Durchlässigkeit wichtige Parameter. So können wir weitere Informationen über unser Zielreservoir sammeln, die wir benötigen, um das geothermische Potenzial am Standort in Wilhelmsburg zu bewerten. Dabei helfen auch die Daten, die wir aus den Bohrloch-Messungen gesammelt haben.
Auf dem Bild ist zu sehen, wie der Bohrkern über die Rampe von der Bohranlage nach unten transportiert wird. Danach wird der Kern aus den Rohren befreit, fachmännisch markiert und in Meterstücke zersägt und mit genauen Tiefenangaben versehen in Kernkisten verschlossen und ins Labor geliefert.
Hier sieht man einen Bohrkern aus unserem geothermischen Zielreservoir!
Die grünliche Färbung rührt von dem Tonmineral „Glaukonit“ her, das in den Sandsteinen vorkommt.
Mit der zweiten Bohrung geht es gut voran: Wir sind bereits weit in den Gesteinsschichten des Tertiärs vorangekommen. Momentan werden Rohre eingebaut und zementiert. Wenn dieser Schritt abgeschlossen ist, werden wir unser Zielreservoir erneut durchbohren und untersuchen.
Die zweite Bohrung ist die Produktions- oder Förderbohrung: Sollte die Sandsteinschicht geothermisch nutzbar sein, soll darüber später das warme Thermalwasser gefördert werden.
Während die erste Bohrung bereits bei 1.300 Meter Tiefe die Sandsteinschicht erreichte, liegt das Zielreservoir bei der zweiten Bohrung etwas tiefer.
Rohre auf dem Bohrplatz: bereit für den Einsatz
Beide Bohrungen wurden nach einigen hundert Metern in einem Winkel von 45 Grad abgelenkt und liegen daher im Reservoir räumlich mehr als 1.000 Meter auseinander. Durch diese Distanz wird verhindert, dass das Thermalwasser, das abgekühlt in den Untergrund zurückgeleitet wird, über die Förderbohrung direkt wieder nach oben gepumpt wird (ein sogenannter hydraulischer Kurzschluss).
Stattdessen kann sich das abgekühlte Wasser erneut erwärmen, während es über mehr als einen Kilometer Strecke wieder auf die Förderbohrung zuströmt.
Die Grafik zeigt den groben Verlauf der thermalwasserführenden Sandsteinschicht: Die Produktionsbohrung soll das warme Thermalwasser aus zirka 1.300 Meter Tiefe fördern. Über die Injektionsbohrung soll es in einem geschlossenen Kreislauf wieder in das Reservoir zurückgeleitetwerden.
Rechtzeitig zum Start des Pressetermins gestern Vormittag hatte sich der morgendliche Regen verzogen: Rund zwei Dutzend Pressevertreter:innen, darunter auch mehrere TV-Teams, waren zum Bohrplatz nach Wilhelmsburg gekommen, um sich über die Neuigkeiten beim Geothermie-Projekt zu informieren. Auch Michael Pollmann, Staatsrat für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft, war wieder als Vertreter der Stadt Hamburg vor Ort, wie bereits beim Bohrbeginn im Januar.
Staatsrat Pollmann bei seinem Grußwort:
„Die Geothermie ist neben Wind und Sonne ein weiterer Baustein für eine erfolgreiche Energiewende. In Wilhelmsburg sind wir bei der ersten Geothermiebohrung in mittlerer Tiefe auf ein ausgesprochen vielversprechendes Thermalwasservorkommen gestoßen, welches Anlass zu der berechtigten Hoffnung gibt, dass wir hier und vielleicht auch an anderen Stellen die Geothermie für die Wärmewende einsetzen können.“
Großes Interesse der lokalen Medien bei dem Termin auf dem Bohrplatz
Auch Kirsten Fust von den Hamburger Energiewerken und Ingo Hannemann, Sprecher der Geschäftsführung bei HAMBURG WASSER richteten sich mit kurzen Grußworten an die Medienvertreter:innen
„Wir [sind] unserem Ziel einen großen Schritt nähergekommen, grundlastfähige und lokale Ökowärme für Hamburger Haushalte zu gewinnen. Jetzt gilt es, auch die zweite Bohrung sicher in die Tiefe zu führen und die Ergebnisse der Fördertests abzuwarten.“
Kirsten fust, geschäftsführerin der hamburger energiewerke
Anschließend wurden die Fragen der Presse beantwortet. Hier links im Bild Kerstin Müller, Geologin und Projektleiterin Geothermie.
Danach überreichten wir Staatsrat Pollmann ein Präsent …
… eine Geothermie-Grafik mit Gesteinsschichten und echten Gesteinsproben aus Wilhelmsburg.
Es ist soweit: In einer Tiefe von 1.300 Meter konnte unser Projektteam Thermalwasser in einer zirka 130 Meter mächtigen Gesteinsschicht nachweisen. Die wasserführende Sandsteinschicht ist rund 45 Millionen Jahre alt und war ursprünglich der Strandbereich der jungen Nordsee. Erste Fördertests haben die Durchlässigkeit des Sandsteins bestätigt, sodass jetzt die zweite Bohrung erfolgt.
Im Rahmen des wissenschaftlichen Begleitprogramms mesoTherm wurden mehrere Meter lange Gesteinsproben, sogenannte Bohrkerne, in unterschiedlichen Gesteinsschichten entnommen. Diese haben auch gezeigt, dass in Sandsteinschichten in über 3.000 Meter Tiefe keine ausreichenden Thermalwasservorkommen zur geothermischen Nutzung zu erwarten sind. Die Sandsteinschicht in 1.300 Meter Tiefe hat sich dagegen als besonders mächtig erwiesen. Sie wurde daher anhand von Bohrkernen und hydraulischen Tests erstmalig auf ihr geothermisches Potenzial untersucht.
In einer Tiefe von 1.300 Metern ist generell mit einer Thermalwasser-Temperatur in einer Bandbreite von 45-50 Grad Celsius zu rechnen.
Unser Projektteam arbeitet zurzeit an verschiedenen technischen Lösungen, die auch den Einsatz von Wärmepumpen berücksichtigen – mit abschließenden Ergebnissen ist im Herbst dieses Jahres zu rechnen.
Rückblick: Die wichtigsten Stationen der Erkundungsbohrung
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