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Welche Wasserkraftwerke sind für Fische besonders gefährlich?

Wasserkraft
Die Gefahr für Fische ist je nach Wasserkraftwerk unterschiedlich. (Bild: Angelina Tittmann)

Nicht jedes Wasserkraftwerk ist für Fische gleiche gefährlich, wie nun eine umfassende Analyse belegt. Demnach endet die Passage von Wasserkraftanlagen mit bestimmten Turbinentypen für Fische besonders häufig tödlich. Das Sterberisiko steigt unter anderem mit hoher Drehzahl der Schaufeln, geringen Schaufelabständen und bei großen Fallhöhen des Wassers. Besonders hoch ist die Gefahr dabei für Aale, Meerforellen und Störe, die lange Strecken wandern.

In Wasserkraftanlagen wird die Energie des fallenden oder strömenden Wassers in elektrischen Strom umgewandelt, indem der Wasserdruck zum Beispiel Turbinen antreibt. Die große Verfügbarkeit der Ressource, die niedrigen Betriebskosten der Anlagen und die emissionsfreie Energiegewinnung machen Wasserkraftanlagen besonders beliebt. Doch auch wenn die Anlagen zur klimafreundlichen Stromgewinnung beitragen, sind sie nicht unbedingt umweltfreundlich: Sie greifen häufig massiv in die lokalen Ökosysteme ein. Oftmals verschlechtert sich die Wasserqualität, Flüsse stauen sich auf und Wanderrouten von Fischen werden blockiert.

Wie hoch ist das Sterberisiko für Fische?

Ein Forscherteam um Christian Wolter vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) hat die Gefahr für wandernde Fische durch Wasserkraftanlagen nun noch einmal näher untersucht. Schon länger ist bekannt, dass Fische in die Turbinen der Wasserkraftanlagen gelangen und sterben können. Doch bislang fehlten eindeutige Bewertungsansätze der Mortalitätsrisiken für verschiedene Wasserkraftanlagen. Die Wissenschaftler entwickelte nun ein neues Verfahren für die Analyse der Fischsterblichkeit – analog zu dem Index für das Mortalitätsrisiko von Fledermäusen und Vögeln an Windkraftanlagen.

In dem sogenannten Mortalitätsgefährdungsindex (MGI) definierte das Forscherteam zunächst das allgemeine Sterberisiko – ohne Wasserkraft – für alle im Süßwasser vorkommenden, einheimischen Fisch- und Neunaugenarten. Dabei berücksichtigt das Verfahren populationsbiologische Faktoren wie die Reproduktion und die Populationsentwicklung der Tiere und naturschutzfachliche Aspekte, also zum Beispiel die Seltenheit und den Erhaltungszustand der Fischart. Im zweiten Schritt bewerteten die Forscher schließlich das Tötungsrisiko von Fischarten an Wasserkraftanlagen verschiedener Größe und Bauart in einem fünfstufigen System.

Hohe Gefahr bei Francis- und Kaplanturbinen

Die Auswertungen ergaben: Ein hohes Tötungsrisiko durch Wasserkraftanlagen besteht vor allem für Arten, die lange Wanderdistanzen zurücklegen, wie Aal, Lachs oder Störe, sowie die verschiedenen Saiblings- und Maränenarten, die in Flusssystemen wandern. Dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit einer tödlichen Verletzung mit der Körpergröße der Fische zu. „Wasserkraftanlagen sind vor allem für die Fischarten eine Gefahr, die auch durch andere biologische und menschengemachte Faktoren ein hohes Sterberisiko haben, wie den Aal oder die Störe“, erklärt Wolters Kollege Johannes Radinger. Zudem sind Wanderfische, die sich mehrmals in ihrem Leben fortpflanzen – wie zum Beispiel die Meerforelle – zusätzlich gefährdet.

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Den Daten zufolge sind die Mortalitätsraten der Fische aber auch vom Turbinentyp der Wasserkraftanlagen abhängig. Laut der Studie ist das Tötungsrisiko bei sogenannten Francis- und Kaplanturbinen am höchsten. Sie sind die gängigsten Reaktionsturbinen, die in Wasserkraftwerken eingesetzt werden. Die Drehflügel oder Klingen arbeiten dabei bei einer Drehzahl von mindestens 80 Umdrehungen pro Minute – dabei gilt: Je schneller, desto gefährlicher für die Fische. Im Vergleich dazu sind archimedischen Schnecken und Wasserräder generell weniger gefährlich – sie besitzen zum Beispiel keine Klingen und größere Schaufelabstände. Zudem ist auch der Abstand zwischen den Turbinenschaufeln und dem Gehäuse der Turbine entscheidend: Höhere Spaltmaße verursachen auch höhere Mortalitätsrisiken. Und Anlagen, bei denen das Wasser aus großer Höhe herabfällt, steigern das Fischsterben ebenfalls.

Die Gefahr für die Fische hängt außerdem von der Lage des Stromerzeugers im Gewässer ab, wie die Wissenschaftler berichten: Liegt er inmitten oder direkt angrenzend an Wanderungsgebieten oder Regionen mit einem großen Fischvorkommen, erhöht sich die Mortalitätsrate. Mehrere direkt hintereinander folgende Anlagen können sogar eine gesamte Fischpopulation töten, so Wolter und seine Kollegen.

Wasserkraftanlagen gewähren meist keinen Fischschutz

Gerade kleine Wasserkraftanlagen sind den Forschern zufolge ökologisch problematisch: „Die rund 7000 Wasserkraftanlagen in Deutschland mit einer installierten Leistung von weniger als einem Megawatt produzieren nur etwa 14 Prozent des Gesamtstroms aus Wasserkraft von 17,5 Terrawattstunden pro Jahr im Jahr 2019“, sagt Wolter. „Ihr Beitrag zur Energiewende ist damit marginal, die von ihr verursachten Schäden in Gewässerökosystemen und an den Fischbeständen aber vergleichsweise hoch.“

Aus der Bewertung verschiedener Wasserkraftanlagen geht hervor, dass das Tötungsrisiko der Fische nur vermindert wird, wenn ein effektiver Fischschutz installiert ist. Dazu gehören beispielsweise mechanische Fischabweiser und ausreichend angelegte Fischwanderhilfen. Die Wissenschaftler fordern deshalb, dass Wasserkraftanlagen zukünftig mit besseren Schutzmaßnahmen für die Fische ausgestattet sind. Das macht allerdings gerade die problematischen, kleinen Stromerzeuger oft unrentabel.

Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB); Fachartikel: Fachplanerische Bewertung der Mortalität von Fischen an Wasserkraftanlagen (PDF)

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