Propeller für den Fisch

DC-Motoren – Die Zucht von Meeresfischen ist keine triviale Aufgabe, speziell, wenn eine permanente Zufuhr von Meerwasser nicht möglich ist. In der weltweit einzigen Kreislaufanlage für marine Aquakultur im Binnenland kommt deshalb spezielle Antriebstechnik zum Einsatz.

10. April 2008

Der Verzehr von frischem Meeresfisch nimmt nicht nur in Deutschland seit Jahren kontinuierlich zu, sodass einzelne Fischarten inzwischen in ihrem Bestand bedroht sind. Um die hohe Nachfrage nach Seefisch zu decken, werden die Fische zunehmend in sogenannten Aquakulturen gezüchtet. Dies sind meist offene Systeme wie etwa Netzkäfige, die vor der Küste installiert werden. Ein Problem dabei ist, dass die nötige Fütterung der Fische sowie deren Ausscheidungen die natürlichen Lebensräume vor den Küsten weitgehend zerstören. Zwar ist dieses Problem bei Kreislaufanlagen in Küstennähe geringer, allerdings benötigen diese einen ständigen Nachschub an frischem Seewasser. Beiden Systemen gemein ist zudem ein weiterer Nachteil: Der Weg vom Erzeuger an der Küste bis auf den Teller des Konsumenten im Landesinneren ist zu lang.

Meerwasser im Binnenland

Einen anderen Weg geht deshalb die Erwin Sander Elektroapparatebau GmbH mit Sitz in Uetze-Eltze am Südrand der Lüneburger Heide: Das Unternehmen hat dort, nahe Hannover, eine weltweit einzigartige Meerwasser-Kreislaufanlage für die Zucht von Seefisch entwickelt, die keinen regelmäßigen Nachschub an Meerwasser benötigt und deshalb im Binnenland liegen kann. Das Aufzuchtbecken besitzt ein Fassungsvermögen von 120 Kubikmetern und ist ausgelegt für die Produktion von acht bis zehn Tonnen Seefisch pro Jahr. In dem vier Meter breiten, 20 Meter langen und 1,50 Meter tiefen Becken tummeln sich derzeit rund 30.000 Wolfsbarsche.

Die Anlage entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Meereskunde der Universität Kiel. Im Vordergrund der Entwicklung stand dabei von Anfang an die Wirtschaftlichkeit, also auch die Energieeffizienz, berichtet der Geschäftsführer Martin Sander und stellt zufrieden fest: »Wir kommen heute auf Kosten zwischen 60 und 80 Cent pro Kilogramm Fisch und belegen damit, dass eine solche Anlage auch weitab von der Küste wirtschaftlich arbeiten kann.«

Entscheidend für diese Wirtschaftlichkeit ist vor allem eine ausgefeilte Filtrations- und Wiederaufbereitungstechnik: Marine Kreislaufanlagen in Küstennähe arbeiten mit einem Wasseraustausch von 30 bis 70 Prozent pro Tag und beschaffen sich dabei die Ressource Wasser gewissermaßen direkt von der Quelle. In Sanders Aquakulturanlage ist es dagegen gelungen, den notwendigen Wasseraustausch im geschlossenen System auf ein Prozent pro Tag zu reduzieren. Der Rest wird wiederaufbereitet.

Grundlage der Wasseraufbereitung ist eine aufwendige mechanische Filtration in Kombination mit einer biologischen Reinigung des Prozesswassers; und nicht ohne Grund hält sich Sander hinsichtlich der technischen Feinheiten bedeckt. Ein wichtiger Faktor hierbei ist jedoch eine effiziente Wasserbewegung zwischen Wasseraufbereitung und Zuchtbecken mit Propeller-Pumpen. Solche Pumpen arbeiten üblicherweise auch an mehreren Standorten im Zuchtbecken selbst, um den Fischen durch permanente Wasserbewegung ausreichend Strömung zur Verfügung zu stellen. Solche Pumpen haben jedoch einige gravierende Nachteile, erklärt Sander: »Sie sind aus Metall gefertigt und korrodieren im aggressiven Salzwasser. Außerdem kann ich mir nie sicher sein, ob die Pumpe nicht Metallionen ins Wasser absetzt und damit möglicherweise den Fischbestand gefährdet.«

Trotz dieser Nachteile gab es lange Zeit keine Alternative zu derartigen Pumpen. Eine Lösung fand Sander jedoch vor einigen Jahren auf der Hannover Messe: Dort präsentierte der Antriebstechnikhersteller KAG Kählig aus Hannover ein neuartiges Strömungssystem mit der Bezeichnung Hydro Wizard, das aus Kunststoff gefertigt ist und somit ohne Korrosionsgefahr komplett in Salzwasser arbeiten kann. Neben dem speziellen Gehäuse besteht das System aus einem elektrisch kommutierten Gleichstrommotor mit Standzeiten von über 20.000 Stunden im Dauerbetrieb sowie einem Impeller. Die optimale Dimensionierung von Motor und Impeller sowie die spezielle Formgebung gewährleisten, dass mit geringem Energieaufwand möglichst viel Wasser bewegt werden kann.

Unkomplizierte Steuerung

Im Unterschied zu einer üblichen Kreiselpumpe lässt sich das System ohne großen Aufwand und mithilfe einer einfachen Steuerung regeln. So erzeugt der Hydro Wizard ohne den Einsatz eines Frequenzumrichters beispielsweise Strömungsprogramme wie Ebbe und Flut, Wellenschlag oder Strömungen im Jahreszeitenwechsel. Verbunden mit einer SPS kann das System des Antriebsspezialisten aus Hannover auch komplette Strömungsszenarien erzeugen, also über lange Zeiträume vorprogrammierte wechselnde Strömungen. Zwar benötigt Sander derartige Strömungsszenarien in seiner marinen Kreislaufanlage nicht, dennoch sieht er die Entwicklung eines solchen Systems zum jetzigen Zeitpunkt als einen Glücksfall und erklärt: »Über die einfache Steuerung stellen wir mit wenig Aufwand den Fischen exakt die Strömung zur Verfügung, die sie benötigen.«

Ein wesentlicher Vorteil der Neuentwicklung ist auch der geringe Energiebedarf im Vergleich zu herkömmlichen Propeller-Pumpen. Kosteneinsparungen verzeichnet die Kreislaufanlage zudem beim Sauerstoffverbrauch, erklärt Sander: »Ein Großteil des Sauerstoffs, den wir dem Fischbecken zuführen, perlt zur Wasseroberfläche aus. Seit wir den Hydro Wizard für die Erzeugung der Strömung im Becken einsetzen, wird der Sauerstoff nicht nur wesentlich besser im Wasser verteilt, sondern verweilt dort auch länger. Dieser Effekt führt zu Sauerstoffeinsparungen von bis zu 30 Prozent.«

Ein weiteres entscheidendes Argument für das Strömungssystem von KAG ist für Sander die hohe Betriebssicherheit: So lässt sich das System bei einem Stromausfall völlig netzunabhängig durch eine herkömmliche Batterie, also ohne aufwendige USV, mit Energie versorgen. Für Sander steht deshalb bereits jetzt fest, dass der Hydro Wizard auch bei seinem nächsten Projekt zum Einsatz kommt: Eine Seewasser-Kreislaufanlage im Binnenland mit einem 1.200-Kubimeter-Becken für bis zu 300.000 Wolfsbarsche.

Martinus Menne/bt

Fakten:

- Das Strömungssystem Hydro Wizard besteht aus einem langlebigen Gleichstrommotor, einem Impeller und einem Kunststoffgehäuse.

- Es erzeugt mit wenig Energieaufwand laminare Strömungen in Flüssigkeiten.

- Das Konstruktionsprinzip erzeugt eine lineare Strömung des Mediums, also eine kontinuierliche Fließrichtung unabhängig vom Volumen oder der Höhe eines Behälters.

- Die laminare Strömung sowie die geringe Ausströmgeschwindigkeit ermöglichen die Nutzung des gesamten Beckens ohne Totzonen, an denen sich Schwebstoffe absetzen können.

Erschienen in Ausgabe: 02/2008