Mit Roboterfischen für besseren Tierschutz
Eine der ältesten und größten Quellen regenerativer Energien ist die Wasserkraft. Nach Informationen der Bundesregierung deckt sie global rund 16 Prozent der Stromproduktion ab. Allein in der Bundesrepublik gibt es 7.000 kleinere und 400 größere Laufwasserkraftwerke. Sie bringen allerdings ein Problem mit sich – sie unterbrechen die Wanderkorridore von Fischen.
Bekanntlich wandern einige Fischarten im Lauf ihres Lebens tausende Kilometer, etwa Lachse oder Aale. Aber auch andere Arten wandern zumindest innerhalb der Flüsse, um sich fortzupflanzen oder von günstigeren Nahrungssituationen zu profitieren.
Roboterfische sollen Tierversuche ersetzen
„Die Behörden schreiben vor, für Wasserkraftanlagen an Fließgewässern nachzuweisen, dass die Anlagen für Fische und andere Flussfauna passierbar sind“, erläutert Stefan Hoerner vom Institut für Thermodynamik und Strömungsmechanik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. „2015 wurden dafür 450.000 Fische, meist aus Wildfängen, eingesetzt“, so der Wissenschaftler. Dabei werden die Tiere enormem Stress ausgesetzt, etwa ein Zehntel überlebt die Tests nicht.“ Hinzu komme, dass Fischschutzsysteme an Wasserkraftwerken häufig nicht voll funktionsfähig seien, so dass viele Fische den Weg über die Turbine in das Unterwasser nehmen. „Darüber hinaus sitzen an den Anlagen mit Vorliebe Raubfische oder Reiher und warten auf unkompliziert zu jagende Beute“, stellt Hoerner klar.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität wollen diesem Problem nun zu Leibe rücken. Sie wollen die geforderten Versuche durch solche mit Roboterfischen ersetzen. Diese künstlichen Fische sollen in Zukunft Informationen über Strömungsbedingungen und potentielle Schädigungen von Fischen liefern, ohne dass tatsächlich Fische einem Risiko ausgesetzt werden.
Dafür wird das Forschungsprojekt mit dem etwas sperrigen Titel „Reduktion von Tierversuchen zum Schädigungsrisiko bei Turbinenpassagen durch Einsatz von Roboterfischen, Strömungssimulationen und Vorhersagemodellen RETERO“ drei Jahre lang mit insgesamt 1,4 Millionen Euro vom Bund gefördert.
Interdisziplinäre und internationale Partner
Dabei sind die Magdeburger Forscher nicht auf sich allein gestellt, sondern haben sich einige Projektpartner hinzu geholt. Dazu gehören etwa das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU Dresden, das Institut für Gewässerökologie und Fischereibiologie Jena und das Unternehmen SJE Ecohydraulic Engineering GmbH in Stuttgart. Dazu kommt internationale Kompetenz vom Centre for Biorobotics an der Technischen Universität Tallinn in Estland. Insgesamt vereint der interdisziplinäre Forschungsverbund Kompetenzen aus Biologie, Ethohydraulik, Wasserbau, Strömungsmechanik, Leistungs-, Mikroelektronik und Informationstechnik.
Ersatzfische sollen sich arttypisch verhalten
Bis zum Jahr 2022 wollen Hoerner und sein Team gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen vom Institut für Elektrische Energiesysteme der Universität elektronische „Ersatzfische“ entwickeln, die sich arttypisch verhalten.
Die notwendigen Daten für die Simulation fischgerechten Verhaltens in den Roboterfischen liefern Testläufe von mit Sensoren ausgestatteten lebenden Fischen. Die künftigen Roboterfische werden eine ganze Batterie an Druck- und Beschleunigungssensoren besitzen. Die damit erfassten Daten werden es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dann erlauben, ohne Tierversuche Vorhersagen und Hochrechnungen zu Schädigungsrisiken zu treffen.
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