Aquifer-Wärmespeicher
Ein zentrales Ziel des Reallabors ist die Zusammenführung der verschiedenen Energieerzeuger zu einem Wärmeverbundsystem. Wichtiger Baustein dafür ist der vorgesehene Aquifer-Wärmespeicher.
Dieser unterirdische Speicher wird in 200 bis 400 Meter Tiefe gebaut und sorgt dafür, dass überschüssige Wärme in den warmen Sommermonaten nicht ungenutzt verpufft. In dem Aquifer-Wärmespeicher kann die anfallende Wärme von Solarthermie, Industrieabwärme und insbesondere der Geothermie (Link zu Das Projekt > Geothermie) zwischengespeichert werden, bis sie in den kälteren Monaten wieder gebraucht wird. Der Aquifer-Wärmespeicher bietet damit die Möglichkeit einer saisonalen Zwischenspeicherung, ohne den begrenzten Raum in städtischen Quartieren zusätzlich zu beanspruchen.
Der geplante Aquifer-Wärmespeicher besteht aus zwei Brunnen, der sogenannten Brunnendublette, und einer oberirdischen Anlage mit einem Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme. Zunächst wird kaltes Grundwasser aus einem Hilfsbrunnen gefördert, auf Temperaturen von bis zu 85 °C aufgeheizt und über den Produktionsbrunnen in den gleichen Grundwasserleiter gegeben. Dort wird die Wärme so lange gespeichert, bis sie wieder benötigt wird. Wenn es soweit ist, wird das heiße Grundwasser zurückgefördert, die Wärme oberirdisch entzogen und das abgekühlte Wasser wieder in den Hilfsbrunnen gegeben.
Die eingeleitete Wärme bleibt weitgehend innerhalb des Speichers erhalten. Allerdings führt der Kontakt des erwärmten Wassers mit kühlem Grundwasser in den Randbereichen des Speichers zu einem Wärmeverlust, der auf ca. 20 % geschätzt wird. Eines der Ziele des Vorhabens ist es, die Effizienz eines solchen Speicherbetriebs zu erfassen und zu verbessern. Die grundsätzliche Funktion eines Aquifer-Wärmespeichers konnte bereits auf einem Gelände von HAMBURG WASSER (Link zu www.hamburgwasser.de/privatkunden/unternehmen/presse/unterirdischer-waermespeicher-erfolgreich-getestet) im Hafen erfolgreich getestet werden. In Wilhelmsburg wird dieser aber erstmalig in ein komplexes Wärmeversorgungssystem eingebunden.
Der Untergrund der Elbinsel Wilhelmsburg eignet sich deshalb so gut für die Errichtung eines Aquifer-Wärmespeichers, weil es hier sogenannte untere Braunkohlesande gibt. Hierbei handelt es sich um ein tiefer gelegenes Grundwasserstockwerk, das großflächig durch dicke Ton-Schichten abgedeckt ist. Wegen ihrer starken Versalzung sind diese Bereiche in Wilhelmsburg nicht für die Trinkwassergewinnung geeignet, sodass sie optimal zur Erprobung der saisonalen Wärmespeicherung genutzt werden können.