13:03 BAUPRAXIS

Artenschutz: ETH und SAK entwickeln Fischleitrechen für Kraftwerke

Teaserbild-Quelle: ETH Zürich/VAW

Die ETH Zürich entwickelt gemeinsam mit der St. Gallisch-Appenzellische Kraftwerke AG (SAK) einen Fischleitrechen, der die Tiere beim Passieren von Kraftwerken schützen soll. Das Kraftwerk Herrentöbeli im Toggenburg soll nun als Pilotanlage dienen. 

SAK Kraftwerk Herrentöbeli an der Thur

Quelle: SAK

Die ETH Zürich wird den neu entwickelten Fischleitrechen nach Erhalt der erforderlichen Bewilligungen beim SAK Kraftwerk Herrentöbeli an der Thur zum ersten Mal im Feld testen.

Mitte Februar berichtete die Gewässerschutzorganisation Aqua Viva über zahlreiche tote Aale, die jedes Jahr bei ihrer Wanderung flussabwärts durch Kraftwerksturbinen im Rhein verletzt oder getötet werden. Denn im Gegensatz zu vielen kleineren Kraftwerken bestehen bei Grossanlagen noch keine Lösungen für den Fischabstieg, so dass den Tieren oft nur der gefährliche Weg durch die Turbinen bleibt. Dieses Problem betrifft aber nicht nur Aale, sondern alle Wanderfische. 

Das 2011 in Kraft getretene revidierte Gewässerschutzgesetz verpflichtet Inhaber von Wasserkraftanlagen dazu, ökologische Beeinträchtigungen durch die Wasserkraft-Nutzung bis 2030 zu beseitigen. Zu diesen zählt auch die Fischwanderung. Hindernisse, welche diese wesentlich beeinträchtigen, müssen saniert werden. Aqua Viva forderte vor diesem Hintergrund eine schnellere Umsetzung dieser Vorgaben durch Bund, Kantone und Kraftwerksbetreiber sowie mehr Ressourcen für die Entwicklung entsprechender Schutz-Systeme. 

ETH entwickelt Fischleitrechen-Bypass 

Eine mögliche Lösung hierfür könnte ein neuartiges Fischleitrechen-Bypass-System sein, das derzeit von der Versuchsanstalt für Wasserbau (VAW) der ETH Zürich entwickelt wird. Dieses wurde bereits in einem Labor der VAW getestet und soll nun unter realen Bedingungen weiterentwickelt werden: Die SAK stellt hierfür ihr Kraftwerk Herrentöbeli bei Krummenau als Pilotanlage zur Verfügung, wie sie am Dienstag mitteilte. 

Fischleitrechen-Testanlage der VAW

Quelle: ETH Zürich/VAW

Der neue Fischrechen wurde in der Testanlage der VAW entwickelt und mit wilden Bachforellen getestet.

Mit der Installation des Fischleitrechens am Kraftwerk an der Thur erreicht das Projekt eine Pilotphase, in der vertiefte Untersuchungen zur Effizienz und Optimierung des Systems durchgeführt werden. Mit der Aufrüstung soll insbesondere der Fischschutz bei den Wasserkraftwerksturbinen verbessert werden. Aufgrund des schweizweiten Pilotcharakters wird das Projekt gemäss Mitteilung ausserdem vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) unterstützt. 

Rechen signalisiert Hindernis für Fische 

Seit über 100 Jahren werden Wasserkraftwerke und andere Hindernisse für Wanderungen mit Fischtreppen ausgerüstet. Während diese primär der Passage stromaufwärts wandernder Fische dienen, haben sich diese in der Praxis aber nur selten für den Fischabstieg bewährt, wie die SAK erklärt. Vor diesem Hintergrund wurde ein neues Fischleitrechen-System unter Leitung von Prof. Dr. Robert Boes an der Versuchsanstalt für Wasserbau der ETH Zürich entwickelt. 

Das neue System wird bereits seit September 2019 in einer VAW-Versuchsanlage mit echten Fischen getestet. Konkret besteht dieses aus einem Rechen mit gebogenen Stäben, der vor dem Kraftwerk installiert wird. Die Stäbe stehen dabei weit genug auseinander, so dass die meisten Fische durch die Zwischenräume schwimmen können. Durch ihre Krümmung erzeugen sie aber starke Druck- und Geschwindigkeitsunterschiede im Wasser und signalisieren den Tieren auf diese Weise ein Hindernis. 

Bachforelle in der VAW-Testanlage

Quelle: ETH Zürich/VAW

Die spezielle Stabform des Rechens erzeugt Verwirbelungen im Wasser, welche die Fische als Hindernis interpretieren. Dadurch schwimmen sie dem Rechen entlang und gelangen so zu einem sicheren Bypass.

Tests haben laut Boes gezeigt, dass sich die Bachforellen im Labor wie gewünscht verhalten: In den meisten Fällen würden die Fische entlang dem Rechen schwimmen und so in ein Bypass-System gelangen, welches am Kraftwerk und somit an den Turbinen vorbeiführt. Boes sieht im neuartigen Rechen grosses Potenzial zur Verbesserung des Fischschutzes. So soll dieser nicht nur bei kleineren Kraftwerken wie dem Herrentöbeli, sondern auch bei grösseren Anlagen an der Aare oder dem Rhein eingesetzt werden können. 

Feldforschung beim Kraftwerk Herrentöbeli 

Die Weiterentwicklung des Systems erfolgt in enger Abstimmung mit Mitgliedern des BAFU, des Kantons St. Gallen sowie Vertretern des projektierenden Ingenieurbüros Wälli Ingenieure, des Stahlwasserbau-Unternehmens Fäh Maschinen- und Anlagenbau AG, dem Büro Fischwerk für Gewässer- und Fischökologie sowie der SAK.

In einem ersten Schritt wurden beim Kraftwerk-Feldtest bei Krummenau die Strömungsgeschwindigkeiten und die Topographie im Oberwasser des Kraftwerks vermessen. Aus den gesammelten Daten erstellte das Team ein nummerisches 3D-Modell des Oberwassers und des Kraftwerkkanals. Damit konnte die optimale Positionierung des Fischleitrechens ermittelt und an der Optimierung der Stabform des Rechens, auch «Curved Bar Rack» (CBR) genannt, gearbeitet werden. 

Daneben untersuchte das Team auch den durch den Fischleitrechen entstandenen Fliessverlust sowie dessen Einfluss auf die Turbinenanströmung. Auf Basis der Erkenntnisse erstellte die VAW einen hydraulisch optimierten Rechen, den sie in ihrer Versuchsanlage erneut testete. Auch das Verhalten des CRB bei erhöhtem Schwemmgut wurde untersucht. Diese Arbeiten werden laut SAK voraussichtlich noch im März 2021 abgeschlossen sein. 

Zufluss Kraftwerk Herrntöbeli

Quelle: SAK

Der neue Bypass des Systems soll zwischen Zulauf und Wehr verbaut werden.

Umbauarbeiten am Kraftwerk Herrentöbeli 

Im Rahmen der Sanierungen des Kraftwerks Herrentöbeli zur freien Fischwanderung wird der Einlaufkanal umgebaut und mit dem neuen CBR-Rechen ausgerüstet. Dieser wird die Fische künftig in das Bypass-System leiten, welches zwischen Mündung und Wehr verbaut wird. Das Kraftwerk an der Thur eigne sich wegen der überschaubaren Grösse hervorragend für einen ersten Feldversuch, erklärt Ralph Egeter, Leiter Projektentwicklung bei der SAK. 

Die Kraftwerksbetreiberin will mit dem neuartigen Fischleitrechen-Bypass einen wesentlichen Beitrag für den künftigen Fischschutz und somit für die freie Fischwanderung leisten. Das Pilotprojekt befindet sich gemäss Mitteilung zurzeit in einer fortgeschrittenen Planungsphase und wird nach Erhalt der notwendigen Bewilligungen gestartet. (pb)

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