Das Herz des IW³-Geothermie-Projekts schlägt in der Tiefe: Etwa 450 Meter unter Wilhelmsburg wird künftig ein spezialisiertes Pumpensystem das etwa 48 Grad Celsius warme Thermalwasser, das aus einer tiefer liegenden Sandsteinschicht aufsteigt, an die Oberfläche befördern. Im Vorfeld der Installation in Hamburg wurde die Pumpe nun unter realistischen Bedingungen getestet. Das IW³-Team reiste dafür zum Halliburton-Standort ins niederländische Emmen.
Die Thermalwasserpumpe, die im Bohrloch zum Einsatz kommt, ist eine elektrisch angetriebene Tauchkreiselpumpe – Electric Submersible Pump (ESP) genannt. Die robuste Konstruktion ist nicht nur aus hitzebeständigen Materialien gebaut, um einzelne Komponenten und den Motor zu schützen, sie verfügt außerdem über eine digitale Sensorik und Remote-Monitoring, um einen möglichst reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Sie ist insgesamt etwa 20 Meter lang und hat einen Durchmesser von 18 Zentimetern. Sie wird vor Ort zusammengebaut, per Kran in das Bohrloch eingesetzt und schrittweise nach unten abgelassen. Im Betrieb muss sie eine kontinuierliche Förderrate von etwa 135–140 Kubikmetern pro Stunde aufrechterhalten.
Alle Tests erfolgreich absolviert
In Emmen führte das Team umfassende Versuche durch: Hydraulische Tests untersuchten die Förderrate und Druckverhalten unter verschiedenen Betriebspunkten. Thermische Tests kontrollierten das Temperaturverhalten und Wärmeverhalten in kritischen Komponenten. Bei Monitoring-Tests wurde die digitale Sensorik und Remote-Überwachung überprüft. Außerdem wurden die Sicherheits- und Notfall-Funktionen umfassend getestet. Die Pumpe zeigte in allen Bereichen eine stabile Leistung, zuverlässige Datenerfassung und sichere Betriebseigenschaften.
Diese Gründlichkeit kommt nicht von ungefähr: Besonderer Wert wird auf robuste Technik gelegt, die Motor, Antrieb und Pumpenkomponenten jahrelang störungsfrei funktionieren lässt, da sie für größere Instandsetzungsarbeiten aus der Tiefe geborgen werden muss.
Herausforderung Entsandung frühzeitig bedacht
Das Thermalwasser wird aus einer feinsandigen Sandsteinschicht gefördert. Das bedeutet, dass mit dem Wasser auch kleinste Sandpartikel an die Oberfläche gelangen – ein bekanntes Problem in der Geothermie, das aber bei sorgfältiger Planung zu beherrschen ist.
Genau hier zeigt sich die Vorausschau der IW³-Planer: Sie haben nicht nur die Pumpe selbst mit einem Hochfluss-Einlassdesign geplant, das feine Sande wirksam vom Motor fernhält. Zusätzlich ist über Tage eine mehrstufige Filteranlage vorgesehen, die die Wasserqualität sicherstellt, bevor das Wasser in den Kreislauf der Wärmepumpe gelangt. Diese Kombination aus hochwertiger Pumpentechnik und durchdachter Filterung ist entscheidend für die Betriebssicherheit.
Auf in die nächste Phase
Mit dem erfolgreichen Probelauf in Emmen werden die nächsten Schritte eingeleitet: Die Pumpe wird für den Transport vorbereitet und voraussichtlich Ende August/Anfang September nach Hamburg geliefert. Zeitgleich kommt ein Container mit Anlagentechnik an – darin sind Frequenzumrichter und Steuerungselektronik untergebracht, die mit der Leitwarte verbunden werden. Der Container wird neben der Bohrung aufgestellt. Anschließend wird die Pumpe in der Förderbohrung installiert.
Bei der Installation in rund 450 Metern Tiefe kommt der Anlage ein natürlicher Effekt zugute: Das Thermalwasser lagert zwar in rund 1.300 Metern Tiefe, doch der natürliche Lagerstättendruck im Reservoir drückt es im Bohrloch von selbst bis auf etwa 50 Meter unter Geländeniveau nach oben. Die Pumpe muss das Wasser also nicht aus der vollen Tiefe fördern, sondern nur noch das letzte Stück an die Oberfläche bringen – das hält den Stromverbrauch der Anlage gering und verbessert ihre Energiebilanz deutlich.