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Die Wasserkraft ist die wichtigste einheimische Energiequelle in der Schweiz. Über 56% des Bedarfs an elektrischer Energie werden durch Wasserkraftwerke abgedeckt. Diese spielen auch für die Wanderung von Flussfischen eine Rolle. Insbesondere beim Flussabstieg brauchen die Tiere Hilfe, um ein Kraftwerk sicher zu passieren. Schon seit Jahren versuchen Forscher herauszufinden, wie sie Äsche, Barbe und Co. auf den richtigen Weg bringen können. Eine schnelle Lösung zeichnet sich noch nicht ab. Faktoren wie Wirtschaftlichkeit und Umsetzbarkeit spielen eine grosse Rolle. Und nicht zuletzt haben die Fische ihren eigenen Kopf.

Fische schwimmen entlang des Leitrechens. Quelle: VAW, ETH Zürich

Auf ihrer Wanderung durch die Schweizer Flüsse begegnen unsere heimischen Fische immer wieder Hindernissen. Begradigungen zur Landgewinnung, Verbauungen für die Infrastruktur, Bauten für den Hochwasserschutz und nicht zuletzt die Wasserkraftnutzung zur Energiegewinnung beeinträchtigen Flüsse und die darin lebenden Tiere. Für flussaufwärts migrierende Fische gibt es bereits seit Jahrzehnten Fischtreppen die sich sehr gut bewährt haben. Absteigende Fische orientieren sich an der Hauptströmung. Doch weil diese bei Kraftwerken meistens in die Turbinen oder über die Wehrfelder führt, braucht es für flussabwärts wandernde Fische einen anderen Weg, um unbeschadet durch das Wasserkraftwerk zu gelangen.

Kleine und grosse Wasserkraftwerke

Für kleine Wasserkraftwerke gibt es bereits gute technische Lösungen. Sogenannte Feinrechen bieten eine effektive Schutzvorrichtung für die Tiere. Doch wegen der oft hohen Strömungsgeschwindigkeiten und den grossen Mengen an Schwemmholz und Sedimenten sind solche Feinrechen an grossen Kraftwerken nicht einsetzbar. Ihre Reinigung lässt sich aktuell technisch nicht gewährleisten und somit wäre ein sicherer und ökonomischer Betrieb unmöglich. Tatsächlich sind für grosse Anlagen in der Schweiz und in ganz Europa zurzeit noch keine praxistauglichen und erprobten Lösungen verfügbar. Zwar sind bei grossen Flusskraftwerken auch die Turbinen gross und drehen sich langsam genug, so dass die Fische grösstenteils unbeschadet durchkommen. Trotzdem kommt es immer wieder zu Fischverletzungen, die es zu vermeiden gilt.

Zu diesem Zweck hat der Verband Aare-Rheinwerke (VAR) die Forschungsinstitute Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich sowie das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs (Eawag) mit der Untersuchung dieser Problematik beauftragt und es wurde im Jahr 2011 ein Forschungsprojekt gestartet. Ziel war es, eine technische Lösung zu finden, welche unsere einheimischen Fische auch an grossen Kraftwerksanlagen weg von den Turbinen und in ein Bypass-System lenkt.

Prinzip des Fischschutzes mit Leitrechen, Quelle: VAW, ETH Zürich

Ein Leitrechen für Äsche, Schneider und Co.

Das Forschungsprojekt lief über vier Jahre und wurde 2015 abgeschlossen. Es wurden neuartige Leitrechen untersucht und wichtige Erkenntnisse über deren hydraulische und fischökologische Eigenschaften gesammelt. Die Forscher setzten Äschen, Schneider, Barben, Aale und Bachforellen in einen künstlichen Kanal von 30 Meter Länge und 2 Meter Breite. Dank einer starken Pumpe konnten Strömungen simuliert werden, die denen an grossen Schweizer Kraftwerken ähneln. So konnte das Verhalten der abwandernden Fische beobachtet und gefilmt werden. Die Untersuchungen im Labor haben gezeigt, dass das Prinzip funktioniert. Abwandernde Fische wurden bei bestimmten Versuchs-Anordnungen effizient umgeleitet. Dabei spielt der Einbauwinkel der Leiteinrichtung, der Winkel der einzelnen Stabelemente zur Strömung und deren Abstand eine bedeutende Rolle. Aber auch zwischen den Fischarten zeigten sich grosse Unterschiede. Fischarten wie Barbe, Bachforelle und Aal zeigten ein strukturliebendes Verhalten und wanderten gerne in stetem Kontakt entlang der Rechenkonstruktion ab. Arten wie Äsche und Schneider mieden den Kontakt und hielten lieber Abstand zum Leitrechen. Durch die Modifikation der Rechen konnten auch die hydraulischen Verluste verringert werden.

Die BKW sucht weiter nach Lösungen

Robert Kriewitz, diplomierter Bauingenieur und Dr. sc. ETH Zürich, war als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ETH massgeblich am Projekt beteiligt und hat dazu eine Doktorarbeit veröffentlicht. Seit April 2015 ist er bei der BKW Engineering im Ressort Wasserbau tätig. Er arbeitet zurzeit an einem Variantenstudium zur Sanierung der Fischgängigkeit an den Wasserkraftwerken der BKW an der Aare unterhalb des Bielersees. «In meiner jetzigen Stelle kann ich die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt in die Praxis einfliessen lassen. Nun geht es darum, das System in einem Vorprojekt beim Wasserkraftwerk Bannwil genauer zu evaluieren und dabei die technische Umsetzung zu untersuchen.»

Beim Wasserbau arbeitet das Engineering eng mit dem BKW Ökofonds zusammen. Dieser kümmert sich um Renaturierungen und Revitalisierungen im Versorgungsgebiet der BKW und im ganzen Kanton Bern. Robert Kriewitz ist überzeugt: «Bei der BKW sind die notwendigen Strukturen gegeben, um die Sanierung der Fischwanderung an unseren Anlagen voranzutreiben. Nun legen wir den Fokus auf die Problematik der baulichen Umsetzung und auf den betrieblichen Unterhalt. Ausserdem sind wir auf weitere Ergebnisse aus der Forschung angewiesen. Wie reagieren beispielsweise andere Fischarten auf den modifizierten Leitrechen? Und nicht zuletzt müssen auch die hydraulischen Eigenschaften weiter verbessert werden.»

«Wie Fische an der Turbine vorbei kommen», im Januar 2014

Für Interessierte: Die vollständige Forschungsarbeit von Robert Kriewitz

Ivana Jazo

Ivana Jazo

Redaktorin Digital Communications bei der BKW und verantwortlich für den Unternehmensblog