Geothermie in Hamburg
Geothermie ist bei den Hamburger Energiewerken weit mehr als nur eine erneuerbare Energiequelle: Sie ist ein wichtiger Baustein für eine klimafreundliche und grundlastfähige Fernwärme in Hamburg. Gemeinsam mit Wind- und Solarenergie ist sie die dritte erneuerbare Energie, die wir in unserer nachhaltigen Energieversorgung nutzen. Ihr großer Vorteil: Erdwärme steht unabhängig vom Wetter ganzjährig und rund um die Uhr zur Verfügung – eine verlässliche Grundlage für eine klimafreundliche, städtische Wärmeversorgung. Mit unseren geothermischen Projekten schaffen wir die Basis für eine zukunftssichere, CO₂-neutrale Fernwärme in Hamburg.
Geothermie: Technologien in der Wärmeversorgung
Wir binden Geothermie gezielt in die Hamburger Wärmeversorgung ein, um nachhaltige, CO₂-neutrale Wärmequellen in die bestehende Infrastruktur zu integrieren. Das Wärmenetz Wilhelmsburg und unser Quartier Neue Mitte Stellingen sind zwei Beispiele, wie wir den Anteil fossiler Brennstoffe deutlich senken und die Wärmeerzeugung klimafreundlich umgestalten.
Die geothermische Wärme wird mithilfe von Wärmepumpen auf die erforderliche Temperatur gebracht und direkt ins Fernwärmesystem oder in das Heizsystem des Quartiers eingespeist. So nutzen wir eine kontinuierlich verfügbare, umweltfreundliche Energiequelle, die einen Beitrag zur Dekarbonisierung Hamburgs leistet – und gleichzeitig die Versorgungssicherheit langfristig stärkt.
Die beiden Projekte setzen auf zwei entscheidende Technologien: tiefe Geothermie und oberflächennahe Geothermie. Dabei nutzt die oberflächennahe Geothermie den Untergrund bis zu einer Tiefe von zirka 400 Metern. Die hydrothermale Tiefengeothermie nutzt Reservoire von über 400 Metern, in denen Thermalwasser zirkuliert.
Beide spielen eine wichtige Rolle in der klimafreundlichen Wärmeversorgung der Stadt.
Tiefe Geothermie in Wilhelmsburg: Teil des Forschungsprojekts IW3
Das Geothermieprojekt in Wilhelmsburg markiert einen wichtigen Meilenstein in der Nutzung geothermischer Wärme. Erstmals wird in Hamburg ein Projekt der tiefen Geothermie realisiert.
Auf Hamburgs größter Elbinsel Wilhelmsburg haben wir in rund 1.300 Metern Tiefe erfolgreich ein geothermisches Reservoir erschlossen. In einem hydrothermalen Kreislauf wird künftig das etwa 48 °C heiße Thermalwasser aus der mächtigen Sandsteinschicht gefördert. Übertage wird die Wärme entzogen und mittels einer effizienten Wärmepumpenanlage auf die Temperatur des Heizwassers erhöht. Mit der Geothermie-Anlage soll die Fernwärmeversorgung in Wilhelmsburg weiter ausgebaut werden, um fossile Wärmeerzeuger zu verdrängen. Dafür werden die bereits existierenden zwei Wärmenetze– Energiebunker und Energieverbund – zusammengeschlossen, schrittweise verdichtet und ausgebaut.
Zwei Bohrungen sind notwendig, um die Erdwärme aus über tausend Metern Tiefe zu fördern. Das warme Thermalwasser gelangt über die Förderbohrung nach oben, wo ihm im Heizhaus die Wärme entzogen wird. In einem mehrstufigen, effizienten Wärmepumpenprozess wird die Temperatur auf die erforderlichen 75 bis 85 °C angehoben, bevor die Wärme an den Heizwasserkreislauf abgegeben wird. Aufgrund des mehrstufigen Wärmepumpenprozesses kann die gewonnene Wärmeenergie und damit auch die Anzahl der versorgten Haushalte von rechnerisch ursprünglich 4.700 auf über 6.000 erhöht werden. Das abgekühlte Thermalwasser wird über die Injektionsbohrung zurück in den Entnahmehorizont geleitet. Da die beiden Bohrungen nach zirka 400 Metern Tiefe seitlich abgelenkt sind, liegen deren Enden in der geothermischen Schicht mehr als 1.000 Meter auseinander. Das abgekühlte Wasser kann sich daher durch die Hitze des Erdkerns wieder erwärmen, während es sehr langsam wieder dem Entnahmehorizont zuströmt.
- Tiefe der Produktionsbohrung: ca. 1.400 Meter
- Tiefe der Injektionsbohrung: ca. 1.300 Meter
- Mächtigkeit der Sandsteinschicht: ca. 130 Meter
- Alter der Gesteinsschicht: 45 Millionen Jahre
- Thermalwasser-Temperatur: zirka 48 °C
- Förderrate: ca. 140 m³/h
- Geothermale Wärmeleistung: zirka 6 MW
- Wärmepumpenanlage aus zwei 4-stufigen Wärmepumpen
- Wärmepumpenanlage: 8 MW Leistung, COP von bis zu 4,5 (W48/W75)
- Temperaturanhebung des Fernwärmewassers auf 75 bis 85 °C
- Versorgte Haushalte mittels Geothermie: rechnerisch über 6.000
Das Geothermie-Projekt ist Teil des Forschungsprogramms IW³– Integrierte WärmeWende Wilhelmsburg, das eine nahezu CO₂-freie Wärmeversorgung für die umliegenden Wohnquartiere anstrebt. IW³ gehört zu den „Reallaboren der Energiewende“ aus dem Programm NextGenerationEU, mit dem die Umsetzung von Innovationsvorhaben im Industriemaßstab gefördert wird. Die Hamburger Energiewerke arbeiten dabei gemeinsam mit verschiedenen Partnern an der Erforschung und praktischen Umsetzung der innovativen Geothermie-Technologie.
Gefördert durch das Bundeswirtschaftsministerium stellt das IW3-Vorhaben einen bedeutenden Schritt in der Erkundung geothermischer Energie in Norddeutschland dar.
Erfahren Sie mehr zum IW3 Forschungsprojekt und unserem Geothermieprojekt.
Oberflächennahe Geothermie im Quartier „Neue Mitte Stellingen“: Modell für die Zukunft
Im Quartier „Neue Mitte Stellingen“ setzen wir auf oberflächennahe Geothermie. Insgesamt 11 Erdwärmesonden in etwa 35 Metern Tiefe liefern die Grundlast für die Wärmeversorgung. Die gewonnene Erdwärme wird über eine Wärmepumpe aufbereitet und versorgt die Bewohner mit Heizwärme und Warmwasser.
Für die Wärmepumpe als Grundlasterzeuger nutzen wir ergänzend die Abwärme der Gebäude und des Blockheizkraftwerks, welches perspektivisch auch mit Wasserstoff betrieben werden soll. Eine Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher liefert Ökostrom, was das Quartier besonders energieeffizient und umweltfreundlich macht.
Das Projekt steht exemplarisch für eine ökologische Energieversorgung der Zukunft. Die intelligente Kombination von unterschiedlichen erneuerbaren und klimaneutralen Energiequellen erlaubt es, fossile Energie zu reduzieren. Das Blockheizkraftwerk garantiert die Wärmeversorgung und liefert zusammen mit der PV-Anlage Strom für die Mieter des Quartiers.
Wärmeversorgung ist stets lokal. Das Quartier Neue Mitte Stellingen ist ein gutes Beispiel, wie oberflächennahe Geothermie ihren Beitrag in der Wärmewende leisten kann. Ein maßgeschneiderter Mix aus unterschiedlichen Technologien ist der Erfolgsgarant für lebenswerte Quartiere in Hamburg – und ein wichtiger Beitrag für eine klimafreundliche Stadtentwicklung.
Erfahren Sie mehr über unseren Ausbau Dezentraler Netze.
Vorteile der Geothermie im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen
Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Solarenergie bietet Geothermie entscheidende Vorteile: Als Energiequelle liefert sie unabhängig von Wetter und Tageszeit kontinuierlich Wärme. Sie ist damit grundlastfähig und eignet sich ideal für die stabile Versorgung urbaner Wärmenetze wie in Hamburg-Wilhelmsburg.
Ein weiterer Vorteil ist der geringe Platzbedarf, was Geothermie gerade unter den beengten Bedingungen städtischer Gebiete besonders attraktiv macht. Langfristig bietet die Erneuerbare Energie aufgrund der Unabhängigkeit von Lieferländern und steigenden CO2-Preisen stabile Energiepreise.
Laut einer Studie des Umweltbundesamtes kann das technische Potenzial der tiefen und mitteltiefen Geothermie jährlich rund 118 Terawattstunden (TWh) zur Wärmewende beitragen – ein klares Signal: Geothermie ist eine unverzichtbare Energiequelle der Zukunft.
Zukunftsperspektiven der Geothermie in Hamburg – Blaupause für Norddeutschland
Das Geothermieprojekt in Wilhelmsburg markiert einen bedeutenden Schritt für eine klimafreundliche Wärmeversorgung in Hamburg. Die erfolgreiche Erschließung des geothermischen Reservoirs und der geplante Ausbau des Wärmenetzes Wilhelmsburg leisten einen maßgeblichen Beitrag zur Reduktion von CO₂-Emissionen und zur Erreichung der Klimaziele der Stadt.
In den kommenden Jahren wollen wir die Integration geothermischer Wärme in das Fernwärmesystem weiter vorantreiben – mit dem Ziel, fossile Brennstoffe schrittweise zu ersetzen und die Abhängigkeit von importierter Energie deutlich zu verringern.
Das Projekt IW3 in Wilhelmsburg ist ein „Reallabor der Energiewende“ und zeigt, wie dezentrale, CO₂-neutrale Wärmeversorgung im urbanen Raum realisiert werden kann. Es dient als Blaupause für weitere Städte und Gemeinden in Norddeutschland, die Geothermie als Teil ihrer Wärmewende nutzen möchten.
Unsere Bohrungen leisten einen wertvollen Beitrag zur wissenschaftlichen Erkenntnis über die tiefengeothermische Nutzung im Norddeutschen Becken. Mit unserem Forschungsprojekt setzen wir uns intensiv dafür ein, die geothermische Wärmeversorgung langfristig auszubauen und zu sichern.
Antworten auf die häufigsten Fragen zu unserem Geothermie-Projekt
Geothermie bezeichnet die Nutzung von Erdwärme, also der thermischen Energie, die unter der Erdoberfläche gespeichert ist. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Erdinneren, und in etwa 5.000 bis 7.000 Metern Tiefe erreicht der Erdkern Temperaturen von bis zu 7.000 °C. Für uns bei den Hamburger Energiewerken ist Geothermie ein wichtiger Baustein der Energiewende. Wir wollen diese nahezu unerschöpfliche Energiequelle nutzen, um eine klimafreundliche Wärmeversorgung zu schaffen.
Geothermie gilt heute als eine zentrale Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur Klimaneutralität. Neben dem bayrischen Molassebecken und dem süd-mitteldeutschen Oberrheingraben zählt das Norddeutsche Becken zu den drei geologischen Regionen in Deutschland, die für die Nutzung von Erdwärme geeignet sind.
Die HAMBURG ENERGIE Geothermie GmbH, ein Tochterunternehmen der Hamburger Energiewerke, realisiert das Geothermie-Projekt in Hamburg-Wilhelmsburg. Ziel ist es, mit der klimafreundlichen Wärmequelle die Grundlagen für eine nachhaltige, geothermiebasierte Wärmeversorgung zu schaffen.
Ein wichtiger Partner ist das Verbundprojekt mesoTherm, das federführend von der Georg-August-Universität Göttingen zusammen mit der Geothermie Neubrandenburg GmbH (GTN) und dem Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) durchgeführt wird. Gemeinsam haben wir daran gearbeitet, das geothermische Potenzial in Hamburg zu erschließen.
Unter unseren Füßen liegt ein wahrer Energieschatz: Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur, und diese Erdwärme wollen wir als nachhaltige Lösung zur Wärmeerzeugung für Hamburg nutzen. Fast zwei Drittel des Energieverbrauchs von Privathaushalten entfallen auf die Wärmeversorgung, die häufig noch aus fossilen Quellen wie Kohle, Öl oder Erdgas stammt. Geothermie bietet hier ein enormes Klimaschutz-Potenzial.
Unser Ziel ist es, für Wilhelmsburg eine klimafreundliche, dezentrale Wärmeversorgung zu etablieren, die ohne fossile Energieträger auskommt – und Geothermie ist ein entscheidender Schritt in diese Richtung.
Geothermie ist nicht überall problemlos nutzbar. Daher haben wir den Untergrund in Wilhelmsburg intensiv untersuchen lassen. Seismische Erkundungen und geologische Analysen haben bestätigt, dass der geologische Untergrund hier ideal für die Nutzung von Erdwärme ist. Diese Untersuchungen und Bewertungen wurden in Zusammenarbeit mit führenden Forschungsinstituten und den zuständigen Behörden durchgeführt.
Geothermie ist eine CO₂-freie Energiequelle. Die einzigen Emissionen entstehen durch den Betrieb der Anlagen und die Erschließung des geothermischen Reservoirs. Diese Emissionen sind jedoch im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Gas oder Kohle sehr gering. Durch den Einsatz von Geothermie leisten wir einen wichtigen Beitrag zur CO₂-Reduktion und zur Erreichung der Klimaziele Hamburgs.
Nein, denn unsere Geothermiebohrungen gehen auf eine Tiefe von 1.300 Meter, um natürlich versalzene Thermalwässer zu fördern. Es handelt sich also nicht um Grundwasser, das zur Trinkwassergewinnung genutzt werden könnte.
Das Thermalwasserreservoir, das wir geothermisch nutzen wollen, ist von den Schichten, die zur Trinkwassergewinnung genutzt werden, durch mehrere hundert Meter mächtige Tone und Tonsteine getrennt. Diese Tone und Tonsteine stellen eine wirkungsvolle hydraulische Barriere dar. Das Thermalwasser, dass wir im geschlossenen Kreislauf wieder in die geothermisch genutzte Schicht zurückleiten, erwärmt sich bei der Durchströmung dieser Schicht wieder. Damit sind lange Nutzungsdauern der geothermischen Anlage von mehreren Jahrzehnten möglich.
