Eine zukunftssichere Lösung für den Fischaufstieg
Fishheart wurde 2016 in Finnland von drei Fischern gegründet, die erkannten, dass die traditionellen Fischpassagen im Laufe der Zeit Probleme bekommen würden. Ihr System ist so konzipiert, dass es sich an die sich ständig ändernden Anforderungen von Wasserkraftwerksbetreiber* innen, Regierungen und natürlich Fischen anpassen lässt. Dank ihrer Erfahrung, nicht nur als Geschäftsleute, sondern auch als Fischer, wussten sie, wie wichtig Anpassungsfähigkeit und Flexibilität sind. Die Lösung, die sie gefunden haben, ist weder mit hohen Baukosten noch mit teuren Renovierungsarbeiten verbunden.
So funktioniert Fishheart
Fishheart ist eine hydraulische Fischaufstiegshilfe auf Rohrleitungsbasis. Sie besteht aus einer mechanischen, schwimmenden Einheit, die an der stromabwärts gelegenen Seite eines Dammes bzw. Querbauwerks angebracht wird und einer nur wenig Platz in Anspruch nehmenden, an Land stehenden Pumpeneinheit. Eine in das Ufer eingebaute Rohrleitung transportiert die Fische sicher stromaufwärts, und eine Reihe von flexiblen, schwimmenden Rohren, welche die Fishheart-Einheit mit der festen Rohrleitung verbinden, ermöglichen Änderungen der Wasserhöhe und eine Neupositionierung des Fischaufstiegs.
Die schwimmende Fishheart-Einheit
Das Herzstück des Fischaufstiegs ist die schwimmende Anlage. Sie ist die Inspiration für den Firmennamen Fishheart, da es sich um eine mechanische Einheit handelt, die aus zwei Eingangskammern und mehreren Ventilen besteht. Die schwimmende Einheit ist in drei Größen erhältlich, die für unterschiedliche Standortbedingungen geeignet sind:
- Fishheart: Die größte Anlage, die für breite Flüsse mit großen Fischbeständen oder Flüsse mit vielen Fischen konzipiert ist. Sie besteht aus zwei Einstiegsöffnungen und den dazugehörigen Ventilen und Anziehungsströmen.
- Satelliteheart: Diese Anlage ist eine vielseitige Anlage, die als zusätzlicher Eingang zur Fishheart-Anlage in sehr breiten Flüssen, als Eingang zu einem bestehenden, aber nicht funktionierenden Fischaufstieg oder als eigenständige Anlage in einem mittleren bis kleinen Fluss verwendet werden kann.
- Troutheart: Dieses Gerät ist für kleineren Flüsse oder für eine geringere Anzahl von Fischen konzipiert.
Alle drei Gerätegrößen arbeiten nach dem gleichen Prinzip, das in Abbildung 1, einem vereinfachten Schema, dargestellt ist. Von der linken Seite des Diagramms aus betrachtet, ist Punkt 1 eine Düse, die von Punkt 6 gespeist wird, um eine Oberflächenanziehungsströmung zu erzeugen. Diese beiden Elemente sind die wichtigsten funktionalen, sich über Wasser befindlichen Komponenten. Die übrigen Punkte dieses Diagramms befinden sich unter Wasser.
Punkt 2 ist der Eingang zur Anlage und das dazugehörige Ventil, das sich automatisch schließt, wenn das interne, KI-gestützte Multikamerasystem das Eintreten von Fischen in das System erkannt hat. Der interne Anziehungsstrom wird durch eine Unterwasserpumpe erzeugt, die an Position 5 zu sehen ist. Bei den Punkten 3 und 4 handelt es sich um zwei weitere Ventile, die im Einklang miteinander arbeiten. Wenn sich Fische im System befinden und alle erforderlichen Daten gesammelt wurden, öffnen sich diese Ventile und leiten das Wasser in das Innere der Einheit um. Die Strömung, die sich im Diagramm zur Anlockung von rechts nach links bewegt, kehrt sich nun um und wird durch eine Kombination aus einer an Land stehenden Pumpe und dem Siphoneffekt auf eine sichere Geschwindigkeit für den Transport der Fische über den Damm oder die Barriere beschleunigt. Diese Strömung kommt von Punkt 7, der mit einer Rohrleitung aus dem oberen Stausee verbunden ist. Die Fische verlassen die Anlage über Punkt 8, der in die Rohrleitung mündet, um oberhalb des Dammes, abseits des Turbineneingangs, entlassen zu werden. Die größere Einheit, die Fishheart-Einheit, besteht aus zwei dieser geschlossenen Kreisläufe, die zusammenarbeiten und einen konstanten Anziehungsstrom erzeugen, da ein Kreislauf immer offen ist und Fische anzieht, während der andere die Fische transportiert. Die kleineren Einheiten, Satelliteheart und Troutheart, bestehen aus einem Kreislauf, der auf kleinere Hindernisse, Ökosysteme oder Flüsse ausgerichtet ist.
Der Siphoneffekt
Einer der wichtigsten Aspekte der Fishheart-Fischaufstiegsanlage ist die Nutzung des Siphoneffekts, um Wasser, Strom und Geld zu sparen. Der Siphoneffekt ist ein Phänomen, das auf dem Luftdruck und der Schwerkraft beruht und die Bewegung von Wasser von einem Punkt zum anderen ohne den Einsatz von Elektrizität ermöglicht. Abbildung 2 veranschaulicht, wie Fishheart diese Methode zur Überwindung nahezu beliebig hoher Hindernisse nutzt.
Ab Punkt 4 wird Wasser aus dem oberen Reservoir in das System eingespeist, um den Siphoneffekt zu starten. Das System wird durch eine separate Pumpe, die sich am Ende der Rohrleitung im oberen Reservoir befindet, luftleer gepumpt. Die Hauptpumpe befindet sich an Punkt 5). Sie dient dazu, den Siphoneffekt in Gang zu setzen und die Zirkulation im System aufrechtzuerhalten, sobald der Siphoneffekt erreicht ist. Wenn die Fische in die Einheit gelangt sind und vom zentralen Server für den Transport freigegeben wurden, wird der Kreislauf durch das Öffnen der Ventile in Gang gesetzt, und die Fische bewegen sich durch die in Punkt 3 dargestellte Rohrleitung. Was Fishheart für Wasserkraftbetreiber*innen attraktiv macht, ist die Tatsache, dass das gesamte Wasser, das für den Transport der Fische verwendet wird, dem oberen Stausee entnommen und für die Stromerzeugung wieder zugeführt wird.
KI-gestützte Präzision
Im Inneren der Kammern jeder Fishheart-Einheit befindet sich das selbst entwickelte Fisheye-Multikamerasystem. Das Kamerasystem wird durch jede Bewegung in der Kammer ausgelöst, wodurch Fotos und Aufnahmen von den Fischen in der Einheit gemacht werden. Diese Informationen werden sofort an einen lokalen Server übertragen, wo die KI-gestützte Software in der Lage ist, die Anzahl der Fische, die Fischarten und die Größe der Fische zu erkennen. Weiters lassen sich auch standortspezifische Regeln programmieren, sodass – je nach den Erfordernissen des Standorts – Fische für die Benutzung des Fischaufstiegs freigegeben, aus der Anlage freigelassen oder im Falle invasiver Arten vollständig aus dem Wanderkorridor entfernt werden können, indem sie in einen Behälter an Land transportiert werden.
Anpassungsfähigkeit für eine zukunftssichere Lösung
Bei der Gründung von Fishheart Ltd. erkannten die Gründer, dass sich die Ökosysteme, die Politik und die Anforderungen an die Fischpassagen im Laufe der Zeit ständig weiterentwickeln. Das inspirierte sie dazu, eine Lösung zu entwickeln, welche die Fischdurchgängigkeit ein Leben lang gewährleistet, anstatt ständig Systeme abzureißen und neu zu bauen, die den sich verändernden Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Dies hat Fishheart Ltd. dazu veranlasst, ein System zu entwickeln, bei dem fast alle technischen Elemente einstellbar sind. Die schwimmende Einheit selbst ist beweglich, was eine Optimierung der Eintrittsposition im Laufe der Zeit oder innerhalb verschiedener Migrationsperioden ermöglicht. Der Einsatz von Unterwasserpumpen ermöglicht eine sofortige Anpassung an die Anziehungsströme. Das Leitnetzsystem ermöglicht die Anbindung an den Grund in jedem Teil eines Flusses, und der Einsatz der KI-Erkennung ermöglicht es Wasserkraftbetreiber*innen, einen Beitrag zur Fischüberwachung zu leisten und mit Ökolog*innen zusammenzuarbeiten, um invasive Arten aus dem Ökosystem zu entfernen. Ein weiterer entscheidender Vorteil der Anpassungsfähigkeit des Fishheart-Systems ist, dass es für alle Fischarten geeignet ist, da der Eingang des Fischaufstiegs unter Wasser liegt. Dank dieser Funktion können Unternehmen Kosten für die Renovierung oder den Umbau ihrer Fischpassagen vermeiden, wenn neue Fischarten an ihrem Standort auftauchen.
Aktuelle und zukünftige Projekte
Fishheart Ltd. ist ein junges Unternehmen, das jedoch in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht hat. Die Fischaufstiegshilfe Fishheart hat 2019 die offizielle Anerkennung als Fischpassage in Finnland erhalten. Derzeit sind 5 Systeme an 4 Standorten in Finnland in Betrieb, über weitere Standorte wird verhandelt. Vor kurzem hat Fishheart zwei erfolgreiche Tests in den USA durchgeführt, die auf dem nordamerikanischen Markt viel Aufmerksamkeit erregten. Ihr jüngster Test am Santee Dam and Spillway in South Carolina wurde vom Energieministerium der Vereinigten Staaten finanziert und bewies die Fähigkeit des Systems, allen vorhandenen Arten die Möglichkeit des Aufstiegs zu geben. 2025 wird Fishheart Ltd. Pilotprojekte in Frankreich, Schweden und Australien durchführen, um die Anerkennung und den Nachweis des Konzepts im Rahmen der jeweiligen Vorschriften sicherzustellen. Fishheart Ltd. arbeitet auch intensiv an einer Lösung für die stromabwärts gerichtete Migration, die im Jahr 2025 ebenfalls zu Testzwecken ins Wasser gehen wird. Auch in der DACH-Region macht Fishheart Ltd. auf sich aufmerksam, indem es mit Bundesbehörden in Österreich, Deutschland und der Schweiz verhandelt, um das System als empfehlenswerte Option für Fälle zu etablieren, in denen herkömmliche Fischtreppen aufgrund geografischer Beschränkungen.
Autor: Matthew Nimmo / fishheart Ldt.
