Im Rahmen eines innovativen Energiekonzepts wird ein Hafenbecken als natürliche Wärmequelle und -senke für den Kühl- und Heizbetrieb umliegender Bürogebäude genutzt. Oberflächengewässer wie Hafenbecken, Seen oder Flüsse eignen sich aufgrund ihrer thermischen Speicherfähigkeit hervorragend als Grundlage für wasserbasierte Wärmepumpensysteme und können im Vergleich zu konventionellen Klimaanlagen erhebliche Energieeinsparungen erzielen.
Zur Bewertung der thermischen Auswirkungen auf das Gewässer wurden thermische Simulationen durchgeführt, mit denen der Temperatureinfluss des Wärmeentzugs und der Wärmeeinleitung auf das Hafenbecken quantifiziert werden kann. Solche Simulationen sind essenziell, um sicherzustellen, dass die Wassertemperatur innerhalb ökologisch und behördlich zulässiger Grenzen bleibt und keine unerwünschten thermischen Schichtungen entstehen.
Ein besonderes Augenmerk wurde auf die hydraulische Auslegung der Zu- und Ableitungen an der Kaimauer gelegt. Thermische oder hydraulische Kurzschlüsse – also die direkte Rückführung von bereits temperiertem Wasser zur Ansaugstelle – würden die Effizienz des Systems erheblich mindern. Durch eine sorgfältige Positionierung und strömungstechnische Gestaltung der Ein- und Auslassbauwerke kann dieser Effekt zuverlässig verhindert werden.
Um übermäßig hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Hafenbecken zu vermeiden, wurde die Anzahl der Zu- und Ableitungen variiert und optimiert. Hohe lokale Strömungsgeschwindigkeiten können Sedimentaufwirbelungen verursachen, aquatische Lebewesen beeinträchtigen und zu erhöhtem Verschleiß an den technischen Anlagen führen. Eine Verteilung des Volumenstroms auf mehrere Einleitstellen reduziert diese Risiken und sorgt für eine gleichmäßigere Durchströmung des Beckens.
Die Ansaugkästen wurden gezielt dimensioniert, um den Einzug von Fischen und anderen aquatischen Organismen in das Leitungssystem zu verhindern. Hierbei kommen in der Praxis feinmaschige Rechen, Siebe oder spezielle Schutzgitter zum Einsatz, deren Durchströmungsgeschwindigkeit so gering gehalten wird, dass Fische nicht angesaugt werden. Entsprechende Grenzwerte für die Anströmgeschwindigkeit sind in wasserrechtlichen Regelwerken und Umweltauflagen verankert.
Abschließend wurde die biologische Verträglichkeit des Gesamtsystems untersucht. Dabei wurden mögliche Auswirkungen auf das Ökosystem des Hafenbeckens bewertet, insbesondere hinsichtlich Temperaturveränderungen, veränderter Sauerstoffverhältnisse und der Einschleppung gebietsfremder Organismen. Eine umweltverträgliche Planung stellt sicher, dass der Betrieb der Anlage im Einklang mit den wasserrechtlichen Genehmigungsanforderungen und den Zielen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie steht.