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Wasserkraftwerke: fischverträglich?

Untersuchung zeigt: auch moderne Wasserkraftwerke schützen Fische nicht immer besser als konventionelle - Standort und Fischarten müssen berücksichtigt werden.

Personen in organgenen Schwimmwesten ziehen ein Netz in ein Boot.
Mitarbeiter der TUM bergen Fangnetze am Kraftwerk Baiersdorf/Wellerstadt. Foto: A. Heddergott / TUM

Wasserkraftwerke leisten einen Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung. Sie sind emissionsarm und damit klimafreundlich. Doch sie beeinflussen den Lebensraum von Fischen und anderen Lebewesen im Fließgewässer. Jürgen Geist, Professor für Aquatische Systembiologie an der Technischen Universität München (TUM), untersucht mit seinem Team seit 2014 Wasserkraftanlagen hinsichtlich ihrer Wirkung auf abwärts wandernde Fische sowie deren Auswirkungen auf den Gewässerlebensraum. Das Forschungsteam hat sieben verschiedene Anlagen mit vier unterschiedlichen Kraftwerkstechnologien verglichen und systematisch untersucht, welche Wirkungen diese auf Fische und ihren Lebensraum haben. Dies soll künftig Planungen und Umrüstungen verbessern. Neben der Technologie spielen auch der spezifische Standort des Kraftwerks und die dort vorkommenden Fischarten beim Fischschutz eine Rolle.

Drei Personen mit orangenen Schwimmwesten betrachten in einem Boot ein Objekt.
Prof. Geist, Dr. Pander und Dr. Müller (v.r.) bei einer Fischhabitatkartierung. Zum Einsatz kommt ein hochauflösendes Sonar, mit dem detaillierte Ansichten des Fließgewässerbodens generiert werden. Foto: A. Heddergott / TUM

Fischschäden und Qualität des Lebensraums im Wasser beurteilen

Um herauszufinden, ob Fische durch die Wasserkraftanlagen zu Schaden kommen, hat das Team stromabwärts der Turbinen, Überläufe und Fischpässe Netze aufgestellt, in denen mehr als 70.000 Fische gefangen wurden. Die Forschenden haben untersucht, ob und wie Fische verletzt wurden und ob sie dadurch gestorben sind. Rund 8.500 Fische wurden zusätzlich geröntgt, um Hinweise auf innere Verletzungen zu erhalten.

Zudem haben die Forscher*innen auch die Zusammensetzung der aquatischen Lebensgemeinschaft (Fische, Wirbellose, Wasserpflanzen, Algen) und Umweltfaktoren (z.B. Temperatur, gelöster Sauerstoff, pH-Wert) im Ober- und Unterwasser der Wasserkraftanlagen untersucht.

Zwei Fische.
Unterhalb des Kraftwerks Baiersdorf/Wellerstadt gefangene Schneider. Foto: A. Heddergott / TUM

Neue Wasserkraftanlagen sind nicht immer besser für Fische

„Die Mortalitätsraten an den technisch neueren Anlagen waren nicht immer geringer als an den konventionellen Anlagen“, berichtet Geist über die Ergebnisse seiner umfangreichen Studie. Bislang war man davon ausgegangen, dass moderne Anlagen, wie etwa Wasserkraftschnecken oder Kraftwerke mit VLH-Turbinen, Fische besser schützen können. VLH steht für „Very-low-head“ (sehr niedrige Fallhöhe) – die Turbinen sind langsam drehend und gelten daher als „fischverträglich“, da Fische hindurchschwimmen können.

Die Studie zeigt allerdings: Es gibt keine Anlagen- und Turbinentechnik, die per se Fische besser schützt als andere. Vielmehr hängt der Tierschutz davon ab, wie die Technologien eingesetzt werden, welche Arten im Gewässer vorkommen und welche Gegebenheiten an den jeweiligen Standorten vorzufinden sind.

Bei VLH-Turbinen, wie sie am Untersuchungsstandort Au an der Iller verbaut ist, kam es zu „relativ geringen Schäden“, sagt Prof. Geist. Zu beachten sei aber hier, dass bei einer Fallhöhe von vier Metern an einem anderen Untersuchungsstandort auch bei diesem Anlagentyp die Überlebenswahrscheinlichkeit für Fische deutlich sinkt.

Auch der Aspekt, ob die Anlage in Voll-Last oder Teil-Last läuft, wirkt sich auf das Wohl der Fische aus. Die Empirie hat gezeigt, dass Äschen und Bachforellen beim Betrieb der VLH-Turbine mit hoher Last mit einer höheren Wahrscheinlichkeit wohlbehalten das Kraftwerk passieren, als wenn die Anlage mit niedriger Last betrieben wird.

Ausweichmöglichkeiten für Fische optimieren

Der Großteil des Fischbestands, insbesondere kleine Fische, folgten der Hauptströmung und wurde auch durch Fischschutzrechen nicht davon abgehalten, die Turbinenräume zu passieren. Die an den Kraftwerken angelegten Bypässe, in denen die Fische die Anlagen bei ihrer Wanderung flussaufwärts umschwimmen können, werden von den meisten Tieren für den Abstieg nicht verwendet.

Ein weiteres Ergebnis: Aalrohre werden praktisch nicht genutzt. Zum Aalschutz im natürlichen Verbreitungsgebiet des Aals in Bayern (komplettes Main-Einzugsgebiet) schlagen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor, während der Hauptwanderzeiten in den Nächten im Herbst die Spülklappen, die an Wehren zum Durchlassen von Ästen oder größeren Anschwemmungen vorhanden sind, 10 bis 20 Zentimeter zu öffnen. Dieses Angebot nehmen Aale den Beobachtungen zufolge deutlich lieber wahr.

Lebensraum Fluss verbessern

Auch die Gewässerökologie rund um die Anlage nahmen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den Blick. „Die negativen Auswirkungen der Unterbrechung des Fließgewässers durch die Querbauwerke sollten bestmöglich kompensiert werden. Wir empfehlen, dass Ersatzlebensräume für Fische und andere Lebewesen im Wasser geschaffen werden und wann immer möglich eine Renaturierung erfolgen sollte“, erklärt Geist.

„Die Ergebnisse der Studie wurden für jeden Untersuchungsstandort mit allen Beteiligten vor Ort diskutiert. Deshalb sind bereits Verbesserungen erarbeitet worden“, sagt Geist. Die differenzierte Untersuchung bietet nun einen breiten Katalog an Einflussfaktoren, die für weitere Planungen von Kraftwerken oder bei Wiederbewilligungen helfen können.

Weitere Untersuchungen: Mitte September 2020 sind an einem weiteren Standort – der weltweit ersten Anlage des an der TUM entwickelten Schachtkraftwerks in Großweil in der Loisach – die Untersuchungen der ökologischen Auswirkungen dieses Kraftwerkstyps auf Fische gestartet. Das Projekt läuft bis zum Sommer 2022.

www.fisch.wzw.tum.de

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