Fischabstieg

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Ein Fischabstieg ist die stromabwärtsgerichtete Migration von Fischen, wie sie insbesondere im Bereich von Wehr- und Wasserkraftanlagen diskutiert wird. Dem gegenüber steht die Fischtreppe oder der Fischpass (auch Fischwanderhilfe oder Organismenaufstieg, amtlich auch Fischweg genannt) als wasserbauliche Einrichtung an Fließgewässern zum Überwinden von Hindernissen stromaufwärts. Insbesondere bei der Genehmigung von Querbauwerken und Wasserkraftanlagen, aber auch im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie spielt das Thema Fischabstieg eine bedeutende Rolle.

Stand der Forschung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schematische Ansicht einer Bottom-Gallery, einer Spülrinne und eines Beckenpasses an einem Wasserkraftwerk.
Fischauf- und -abstiegshilfen an einer Wasserkraftanlage.

Der Fischabstieg wird zurzeit intensiv erforscht,[1][2][3][4] weil er auch als Forderung in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie erfasst ist. Jedoch sind genau wie beim Fischaufstieg die Erkenntnisse und Vorgaben vor allem an älteren Wasserkraftanlagen und Querbauwerken noch nicht ausreichend umgesetzt. An nicht durchgängigen Wasserkraftanlagen müssen Fische, wenn sie nicht über die Fischtreppe absteigen, bei der gewässerabwärts gerichteten Wanderung die Treibgutrechen und die Turbinen von Wasserkraftanlagen passieren. Für den Fall, dass die Fische durch den Rechen passen, kann der Abstieg durch die Turbine je nach Turbinentyp, -größe und -drehzahl mit einer erheblichen Mortalität verbunden sein. Die Fische, die aufgrund ihrer Körperproportionen nicht durch den Rechen passen, können die Wasserkraftanlage nicht passieren. Wenn Fische auf ihrem abwärts gerichteten Wanderweg mehrere Wasserkraftanlagen ohne Abstiegseinrichtung durchwandern müssen, ist ein völliger Ausfall der Migration oder der Population der Fische zu befürchten. Jedoch ist nicht – wie oft fälschlicherweise angenommen wird – die Turbine der ausschlaggebende Faktor für die Mortalität: der Erfolg der abstiegswilligen Fische hängt primär von der Gestaltung des Abwanderungssystems ab, das heißt von der Gestaltung der Kraftwerksperipherie.

Fischfreundliche Kraftwerksgestaltung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Feinrechen und Bypass[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Moderne Wasserkraftwerke sind daher bereits vom Aufbau her so gestaltet, dass ein verletzungsfreier Abstieg für alle migrationswilligen Lebewesen möglich ist. Eine angemessene Ausführung des Rechens als Feinrechen (Rechenstababstand schmaler als 20 mm) und ein Leitsystem zum Auffinden des Bypasses verhindern den Abstieg durch die Turbinenkammer. Leitrechen-Bypass-Systeme, die nach aktuellem biologischen Kenntnisstand ausgelegt sind, ermöglichen es den wandernden Lebewesen, den Bypass als Abstiegsmöglichkeit sicher aufzuspüren und verletzungsfrei an der Turbinenkammer vorbeizuschwimmen.[5] Zahlreiche Freilandstudien und Laboruntersuchungen weisen die Funktionsfähigkeit des Systems nach.[6][7][3][8][9][10]

Fischfreundliche Turbinen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch Kombination einer fischfreundlichen Gestaltung der Wasserkraftanlage mit einer fischfreundlichen Turbine, kann die Mortalität auch für die Lebewesen reduziert werden, die trotz des Feinrechens in die Turbine gelangen. Kriterien für fischfreundliche Turbinen sind unter anderem

  • geringe Anzahl an Laufradschaufeln (Verringerung der Kollisionswahrscheinlichkeit),
  • niedrige Drehzahlen (Verringerung von Kollisionswahrscheinlichkeit und -geschwindigkeit),
  • stumpfe Eintrittskanten (Verringerung des Verletzungsrisikos bei Kollisionen) sowie
  • spaltfreie Turbinen, das heißt ohne Spalte zwischen Laufradschaufel und -nabe, bzw. minimalen Spalten zwischen Laufradschaufel und Außenwand der Turbine (Verringerung des Verletzungsrisikos durch Einklemmen).[11]

Diese Kriterien werden zum Beispiel durch drehzahlvariable Propellerturbinen erfüllt. Anstatt verstellbarer Laufradschaufeln haben drehzahlvariable Turbinen feste Schaufeln. Anstatt der Verstellung des Schaufelwinkels wie bei Kaplanturbinen, wird die Drehzahl dem schwankenden Durchfluss angepasst.[12] Die aufwendige Mechanik zur Verstellung der Laufradschaufeln auf der rotierenden Welle entfällt damit bei drehzahlvariablen Turbinen und die Schaufelzahl kann beliebig gesetzt und reduziert werden (Minimum 3 Schaufeln). Außerdem ist die Verbindung zwischen Laufradnabe und -schaufeln komplett spaltfrei.

Auch moderne Wasserkraftschnecken mit integriertem Fischlift ermöglichen den Fischen ein gefahrloses Passieren in beide Richtungen.[13] Eine weitere Möglichkeit der fischfreundlichen Kraftwerksgestaltung ist das Schachtkraftwerk.

Kraftwerksbeispiele mit modernen Fischabstiegseinrichtungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wasserkraftanlage Halle-Planena[14][15][Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Wasserkraftanlage Halle-Planena liegt an der sächsischen Saale. Die Ausbauwassermenge ist 50 m³/s bei einer Fallhöhe von 2,36 m. Die Wasserkraftanlage verfügt über ein Leitrechen-Bypass-System, d. h. über einen horizontal angestellten Feinrechen mit horizontalen Rechenstäben und einer Leitwand an der Flusssohle. Die Ausrichtung des Rechens gegen die Strömung beträgt ca. 45°.[15] Die abstiegswilligen Lebewesen werden am Rechen oder der Leitwand entlang in Richtung eines Bypasses geleitet. Über den Bypass können sie an der Turbinenkammer vorbei ins Unterwasser absteigen.[16]

Wasserkraftanlage Rothenburg[15][Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Wasserkraftanlage Rothenburg liegt an der sächsischen Saale. Sie verfügt über ein Leitrechen-Bypass-System, d. h. über einen Horizontalrechen mit Bypass wie beim Kraftwerk Planena, über den die Lebewesen an der Turbinenkammer vorbei ins Unterwasser absteigen können. Die Ausbauwassermenge ist 68 m³/s bei einer Fallhöhe von 2,35 m.

Wasserkraftanlage Öblitz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Wasserkraftanlage Öblitz liegt an der sächsischen Saale und wurde 2017 in Betrieb genommen. Sie verfügt über ein Leitrechen-Bypass-System mit einem Horizontalrechen und Bypass, über den die Lebewesen an der Turbinenkammer vorbei ins Unterwasser absteigen können. Die Ausbauwassermenge liegt bei ca. 50 m³/s. Am Standort sind bis zu 26 Fischarten kartiert[17][18]. Zusätzlich zu den Fischabstiegseinrichtungen sind fischfreundliche Propellerturbinen installiert[19][20][21].

Schachtkraftwerk Großweil[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

siehe Schachtkraftwerk

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Bemessung und Gestaltung von Fischschutz- und Fischabstiegssystemen. Abgerufen am 2. Mai 2015 (PDF).
  2. Institut für angewandte Ökologie (Hrsg.): Untersuchungen zum Orientierungs- und Suchverhalten abwandernder Fische zur Optimierung der Dimensionierung und Anordnung von Fischschutzeinrichtungen vor Wasserkraftanlagen. Ethohydraulische Studien.
  3. a b Marius Heiß: Evaluation of innovative rehabilitation measures targeting downstream migrating Atlantic salmon smolt (Salmo salar) at a hydroelectric power plant in southern Sweden. 2015.
  4. Startseite – Forum Fischschutz & Fischabstieg | Forum Fischschutz & Fischabstieg. In: forum-fischschutz.de. Abgerufen am 23. September 2016.
  5. Leitrechen-Bypass-System nach Ebel, Gluch& Kehl. Abgerufen am 2. Mai 2015 (PDF).
  6. Ökologische Betrachtung des Fischabstiegs am WKW Halle Planena. Wasserkraftanlage Planena GmbH & Co. KG, abgerufen am 2. Mai 2016.
  7. Dipl.-Hydrol. Arne Gluch: Nachhaltigkeit an Wasserkraftanlagen Fischabstieg downstream fish passage. Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (LHW) Sachsen-Anhalt, abgerufen am 2. Mai 2016 (PDF).
  8. Dr. Armin Peter: Downstream migration - Biological improvement of Bypass System. Abgerufen am 2. Mai 2016.
  9. Einsatz des Leitrechen-Bypass-Systems nach Ebel, Gluch & Kehl an Wasserkraftanlagen – Grundlagen, Erfahrungen und Perspektiven. Springer Vieweg, abgerufen am 2. Mai 2015.
  10. Werner Dönni, Fischwerk, Kriens Lukas Boller, AquaPlus, Zug: Fischabstieg: Anlagen in Deutschland überzeugen. Dokumentation von zwei Anlagen an der Saale in Sachsen-Anhalt. WWF Schweiz, Abt. Umwelt & Ressourcen, Bereich Wasser, 2010, abgerufen am 20. Februar 2018 (PDF).
  11. Dr. Guntram Ebel: Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen. Handbuch Rechen- und Bypasssysteme. Hrsg.: Büro für Gewässerökologie und Fischereibiologie. 2013, ISBN 978-3-00-039686-1, 3.2 Fischschonende Turbinen, S. 133 ff.
  12. Fella Maschinenbau GmbH: DIVE-TURBINE - Drehzahlanpassung. In: www.dive-turbine.de. Abgerufen am 4. Mai 2016.
  13. Siehe Studie von B. Zeiringer von der Universität für Bodenkultur zur Fischverträglichkeit der Wasserkraftschnecke mit integriertem Fischlift in Neubruck (NÖ), die von der Firma Hydroconnect betrieben wird.
  14. Wasserkraftanlage Halle-Planena. Abgerufen am 20. Februar 2018.
  15. a b c Dr. Guntram Ebel: Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen. Handbuch Rechen- und Bypasssysteme. Hrsg.: BGF Büro für Gewässerökologie und Fischereikunde. Halle (Saale) 2013, ISBN 978-3-00-039686-1, S. 336 ff.
  16. Ökologische Betrachtung WKA Halle-Planena. Abgerufen am 20. Februar 2018.
  17. Norbert Finster: Überlandzentrale beteiligt sich an Wasserkraftwerk. Mainpost Regional, 28. August 2017, abgerufen am 20. Februar 2018.
  18. Bildergalerie Wasserkraftanlage Öblitz. Unterfränkische Überlandzentrale, abgerufen am 20. Februar 2018.
  19. Europas fischfreundlichstes Wasserkraftwerk geht ans Netz. zek Hydro, abgerufen am 20. Februar 2018 (PDF).
  20. Wasserkraftwerk Öblitz - Turbineneinbau. Abgerufen am 20. Februar 2018 (Video).
  21. Bildergalerie Wasserkraftanlage Öblitz beim Bau. Abgerufen am 20. Februar 2018.