zek.at | Artikel drucken

Innovative 2-Kammern-Organismenwanderhilfe bewährt sich an der oberösterreichischen Alm

Am Lippenannerlwehr im oberösterreichischen Grünau im Almtal wandern Gewässerbewohner seit rund acht Monaten durch ein neu entwickeltes Schleusensystem der FISHCON GmbH zwischen Ober- und Unterwasser.

Im Zuge der Erneuerung der Wehranlage wurde die innovative 2-Kammern-Organismenwanderhilfe anstelle eines ursprünglich geplanten Schlitzpasses Ende 2018 installiert. Nach dem Funktionsnachweis der ersten Versuchsanlage, der schon 2017 im Rahmen eines Forschungsprojekts gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur Wien ermittelt wurde, hat sich das System bei seinem ersten Praxistest im freien Gewässer seit der Inbetriebnahme hervorragend bewährt. Die genial-einfache Konstruktion besteht grundsätzlich aus einem Zweikammersystem mit hydraulischer Verschaltung, das sowohl Fischen als auch schwimmschwachen Lebewesen den Auf- und Abstieg zwischen Gewässerhindernissen ermöglicht. Im Vergleich zu baulich aufwendigen Schlitz- oder Beckenpässen kann das werksseitig zusammengebaute FISHCON-System innerhalb kürzester Zeit montiert und in Betrieb genommen werden, darüber hinaus benötigt die Schleuse wesentlich weniger Einbaufläche. Mit einer speziellen Mikroturbine, die im permanent durchspülten Verbindungsrohr der beiden Kammern eingebaut werden kann, ist die Konstruktion sogar in der Lage Strom zu produzieren. Bereits im kommenden Jahr wollen die Entwickler Bernhard Mayrhofer und Alkisti Stergiopoulou ihr in vielerlei Hinsicht überzeugendes Konzept als hochinteressante Alternative zu herkömmlichen Fischwanderhilfen am Markt einführen.

Um die 60 Kleinwasserkraftwerke sorgen aktuell im oberösterreichischen Salzkammergut an der Alm, einem 48 km langen glasklaren Abfluss des Almsees, für umweltfreundliche Stromgewinnung. Schon seit dem 16. Jahrhundert wurden die Alm und ihre zahlreichen Nebenzuflüsse für den mechanischen Antrieb von Getreidemühlen verwendet. Durch regulatorische Eingriffe für den Hochwasserschutz und dem Anlegen von Mühlbächen oder Ausleitungsstrecken für die Wasserkraftnutzung hat sich der natürliche Gewässerverlauf historisch entsprechend verändert. Aktuell beeinträchtigen rund 50 Querbauwerke das ökologische Gewässerkontinuum zwischen dem Gewässersprung und der Einmündung in die Traun, eine Vielzahl dieser Bauten ist für Fische nicht passierbar. Bei der Revitalisierung des Almkraftwerks von Karl Platzer im Gemeindegebiet von Grünau im Almtal wurde die Durchgängigkeitsthematik auf vorbildliche Art und Weise angegangen. In maschineller Hinsicht wird die bestehende Kaplan-Rohrturbine (Maximalleistung 200 kW) um eine StreamDiver-Turbine ergänzt. Der von Voith/Kössler speziell für Kleinkraftwerke entwickelte Maschinensatz wird noch dieses Jahr im Spülkanal des Krafthauses installiert. Mit dem im Betrieb komplett überspülten StreamDiver stehen der Anlage zukünftig zusätzliche 130 kW an Engpassleistung zur Verfügung.

Restwasserschnecke erzeugt Strom
Am sogenannten Lippenannerlwehr, an dem die Alm mittels Wehrklappe aufgestaut und ausgeleitet wird, sind die Umbauarbeiten bereits seit Monaten weitgehend abgeschlossen. Im Zuge der Revitalisierung wurden sowohl Betonbau als auch Stahlwasserbaukomponenten umfassend adaptiert, wodurch sowohl Optimierungen für die Hochwasserabfuhr als auch die Stauhaltung erreicht wurden. Damit das beträchtliche En­ergiepotential von bis zu 2,1 m³/s Restwassermenge nicht für die Stromgewinnung verloren geht, entschied sich Betreiber Karl Platzer, der hauptberuflich ein IT-Unternehmen (www.zentro.at) betreibt, für den Einbau einer Wasserkraftschnecke: „Wir haben bereits an der Wehranlage unseres zweiten Kraftwerks eine Wasserkraftschnecke im Einsatz und sind damit sehr zufrieden. Somit ist die Entscheidung für den Einbau einer weiteren Schneckenturbine der niederländischen Firma Spaans Babcock  hier am Standort Lippen­­­­annerlwehr nicht schwer gefallen.“ Neben dem Leistungsplus von bis zu 25 kW ermöglicht die langsam drehende Restwasserschnecke den Fischen auch eine direkte Abstiegsmöglichkeit ins Unterwasser.

Innovatives Schleusensystem verdrängt Schlitzpass
Für die Herstellung einer Fischaufstiegsmöglichkeit am Wehr war ursprünglich die Errichtung eines technischen Schlitzpasses vorgesehen. Dies änderte sich durch einen Fachartikel über eine neuartige Fischschleuse, über den Betreiber Karl Platzer auf das System der FISHCON GmbH aufmerksam wurde. „Ich habe eine Schwäche für neue Technologien und freue mich, wenn ich innovative Ideen auf diese Weise unterstützen kann. Ähnlich wie im Jahr 2004 bei der Entscheidung für die Installation der ersten Wasserkraftschnecke in Österreich hat uns auch dieses Mal das einfache und durchdachte Konzept der Fischschleuse überzeugt.“
FISHCON-Geschäftsführer Bernhard Mayrhofer schätzt sich im Gegenzug glücklich, dass sein System an der Pilotanlage an der Alm einer ausgiebigen Bewährungsprobe unter realen Bedingungen unterzogen wird. Das Konzept der 2-Kammern-Organismenwanderhilfe wurde von Mayrhofer, der sich in seinem beruflichen und universitären Werdegang ausgiebig mit Fischaufstiegsanlagen beschäftigt hat, vor rund vier Jahren konkretisiert. Noch 2015 wurde das auf einer hydraulischen Verschaltung basierende Konzept in Österreich und ganz Europa zur Patentierung angemeldet, die Patente wurden mittlerweile bereits erteilt. Um die bei der Konzeptentwicklung getroffenen Annahmen zu überprüfen und erstmals die Funktion des Systems zu demonstrieren, wurde 2017 eine Versuchsanlage im Zuge eines vom Klima- und Energiefonds geförderten und von der Universität für Bodenkultur Wien durchgeführten Forschungsprojekts errichtet. Durch Tests mit Fischen konnte an der Versuchsanlage am Brigittenauer Sporn nahe der Donauinsel die Funktionsfähigkeit des Systems nachgewiesen werden.

Aufbau und Funktion
Die 2-Kammern-Organismenwanderhilfe besteht im Wesentlichen aus zwei Kammern mit Verschlussorganen zum Oberwasser und Unterwasser, einem Rohr das die Kammern verbindet und einer Turbine beziehungsweise Drosselvorrichtung, welche sich in diesem Verbindungsrohr befindet. Um das Einschwimmen von Organismen in das Verbindungsrohr zu verhindern, wird beidseitig ein Feinrechen angeordnet, der sich aufgrund der wechselnden Durchströmung automatisch reinigt. Der Boden der Kammern wird mit einer rauen Sohle ausgeführt, um die Strömungsgeschwindigkeit in Bodennähe zu reduzieren und somit auch schwimmschwachen Organismen die Wanderung zu ermöglichen. Die Verschlussorgane der 2-Kammern-Organismenwanderhilfe, welche sich unter den Wasserspiegeln befinden, werden so angesteuert, dass immer eine Kammer zum Oberwasser und die andere Kammer zum Unterwasser hin geöffnet und für Organismen zugänglich sind. Nach Ablauf eines Zeitintervalls erfolgt eine neue Ansteuerung der Verschlussorgane, sodass die zuvor zum Oberwasser hin geöffnete Kammer nun zum Unterwasser hin geöffnet ist und die zweite Kammer zum Ober­wasser. Organismen, die in die Kammern eingetreten sind, können somit vom Unterwasser in das Oberwasser gelangen bzw. vom Oberwasser in das Unterwasser. Die Lockströmung zum Leiten der Organismen entsteht durch den vom Oberwasser durch das Verbindungsrohr in abwechselnder Flussrichtung strömenden Durchfluss ins Unterwasser. Im Verbindungsrohr kann eine Turbine installiert werden, welche gleichzeitig elektrische Energie bereitstellt und den Durchfluss begrenzt, womit optimale Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden.

FISHCON baut auf starke Partner
Im Gegensatz zur Versuchsanlage, bei der die Schleuse aus entsprechend angepassten GFK-Rohren gefertigt wurde, bestehen die Kammern der ersten Pilotanlage im freien Gewässer aus massivem Stahl. Bei der Fertigung vertraut FISHCON auf die technische Kompetenz des oberösterreichischen Branchenprofis Danner Wasserkraft GmbH, der 2016 von der ebenfalls aus Pettenbach stammenden K.u.F. Drack GmbH & Co. KG (KFD) mit dem bewährten Team neu gegründete wurde. Mit der Unternehmenspartnerschaft zu den beiden Almtaler Traditionsbetrieben - KFD ist auch zu 25 Prozent an der FISHCON GmbH beteiligt – steht FISHCON jahrzehntelanges Know-how bei der Errichtung und dem Betrieb von Kleinwasserkraftwerken zur Seite. Bei der Revitalisierung des Lippenannerlwehrs wurde neben der 2-Kammern-Organismenwanderhilfe auch die gesamte Stahlwasserbauausstattung von den Fachleuten der Fa. Danner gefertigt und montiert. Das werksseitig vormontierte Schleusensystem konnte kurz vor dem vergangenen Jahreswechsel innerhalb kürzester Zeit montiert werden, noch im darauf folgenden Februar startete ein erneut von der BOKU Wien durchgeführtes Monitoring. Besonders erfreut zeigt sich der Entwickler darüber, dass bereits innerhalb der ersten beiden Wochen des Versuchszeitraums der Aufstieg aller im Projektgebiet heimischen Fischarten nachgewiesen werden konnte. Dem abschließenden Monitoringergebnis, das nach einer weiteren Untersuchungsperiode im Herbst dieses Jahres vorliegen wird, blicken die Systementwickler Mayrhofer und seine Partnerin Alkisti Stergiopoulou sehr positiv entgegen.

Österreichweit 30.000 Querbauwerke
Angesichts der EU-Wasserrahmenrichtlinie, die in einem ihrer zentralen Punkte die Verbesserung der ökologischen Durchgängigkeit an europäischen Gewässersystemen­ ­fordert, sieht Mayrhofer enormes An­wen­dungspotential für sein System. „Es gibt alleine in Österreich über 5.000 Wasserkraftwerke und in Summe mehr als 30.000 Querbauwerke. Bei vielen dieser Standorte mit Höhenunterschieden ab ca. 1,5 m bietet FISHCON eine echte Alternative zu herkömmlichen Fischaufstiegen.“ An der Alm- Pilotanlage werden die Vorzüge des Systems in zahlreichen Details deutlich. So hätte der ursprünglich geplante Schlitzpass aus betonierten Fertigteilen deutlich mehr Platz eingenommen, wodurch in weiterer Folge die entsprechenden Baukosten deutlich gestiegen wären. Darüber hinaus benötigt das Schleusensystem mit 110 l/s deutlich weniger Durchfluss als der auf 240 l/s konzipierte Schlitzpass. Die für die Fischwanderhilfe eingesparte Wassermenge im Ausmaß von 130 l/s kann somit zur Gänze an der stromproduzierenden Wasserkraftschnecke verwertet werden. Für die Zukunft der FISHCON GmbH haben sich die Entwickler viel vorgenommen. Bereits für das kommende Jahr ist die Markteinführung der 2-Kammern-Organismenwanderhilfe in vier standardisierten Ausführungen geplant. In technischer Hinsicht wird aktuell gemeinsam mit dem Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der TU Graz an Optimierungen der Mikroturbine im Verbindungsrohr der Kammern getüftelt. Mayrhofer betont, dass mit der zusätzlichen Stromproduktion an der Fischschleuse die Anschaffungskosten innerhalb einiger Jahre amor­tisiert werden können. Eine zweite FISHCON-Pilotanlage ging noch im Juli dieses Sommers an einem Seitenarm der Aschach im oberösterreichischen Bezirk Eferding in Betrieb. Nach dem erfolgreichen Praxistest an der Alm rechnen die Entwickler auch in der neuen Fischregion mit positiven Ergebnissen.


© zek.at