Reduktion von Tierversuchen zum Schädigungsrisiko an Wasserkraftanlagen – Nutzung passiver Sensorfische und ihres digitalen Zwillings
Inhaltsverzeichnis
Kurzbeschreibung
Ziel des Projektes ist es, Versuche mit lebenden Wildfischen zur Evaluierung der Schädigung von Fischen bei der Passage von Turbinen und anderen Abstiegskorridoren an Kraftwerken und anderen Wasserbauwerken zu reduzieren und sie durch einen Baukasten aus experimentellen und numerische Ersatzsystemen langfristig komplett zu ersetzen. Dazu wurden im Projekt eine Vielzahl an Studien durchgeführt und Methoden entwickelt:
- Verhaltensstudien erforschen die Reaktionen der Fische während einer Passage der Bauwerke und werden in die numerischen Modellen implementiert.
- Studien zu Kollisionen und Schlagereignissen und der damit verbundenen strukturmechanischen Antwort der Fischkörper auf Basis von flexiblen Ersatzkörpern erlauben die Entwicklung von neuartigen Sensoren und eine Übertragung von Sensordaten in Schädigungsprognosen.
- Numerische Ersatzmodelle liefern hochaufgelöste, räumliche und zeitliche Daten zu der Strömung in Verbindung mit Fischverhaltensmodellen.
- Robotische Ersatzfische werden mit speziellen Druck- und Beschleunigungs-sensoren ausgestattet, um physikalische Faktoren und Grenzwerte für durch Wasserkraft verursachte Schäden und Mortalität, die durch den Abstieg durch Turbinen und hydraulische Strukturen verursacht werden, zu bewerten und festzulegen.
- Nicht-invasive auf die Fische applizierbare Minisensoren (Rucksacksensoren) liefern erweiterte Daten und Erkenntnisse pro Fisch und erlauben eine signifikante Reduktion der Versuchstierzahlen.
Die neuen Methoden liefern die Basis zu Vorhersagemodellen, die eine Bewertung des Schädigungsrisikos mit reduzierten Tierversuchen erlauben oder vollständig auf Tierversuche verzichten können. Das RETERO Projekt verbindet dazu die erforderlichen Kompetenzen aus Biologie, Ethohydraulik, Wasserbau, Strömungsmechanik, Mikroelektronik und Informationstechnik.
In der zweiten Phase des Projekts wurden die Versuche aus Projektphase I um die taxonomischen Gruppen der Percidae und Cyprinidae erweitert und die Ergebnisse ebenso in die Ersatzmethoden implementiert.
Das IWD zeichnete sich gemeinsam mit dem IGF für die Laborversuche verantwortlich. Dazu wurde eine Versuchsrinne in der Wasserbauhalle errichtet mit der Strömungsverhältnisse gemäß den von den Fischbiologen aufgestellten Hypothesen (Räumliche Strömungsgradienten, maximale Fließgeschwindigkeiten, laterale Strömungsgradienten, Simulation von Tag-/Nachtverhältnissen) erzeugt werden und damit das Verhalten im Zulaufberiech von Turbinen und Pumpen untersucht werden kann. Bearbeitungsschwerpunkte waren dabei:
- die Konzeption und der Bau einer ethohydraulischen Versuchsrinne zur Untersuchung des Fischverhaltens vor Turbinen gemäß den Hypothesen,
- eine 3D-HN-Simulation der Hydraulik in der ethohydraulischen Versuchsrinne,
- die Entwicklung eines 3D-Fisch-Video-Trackingsystems zur Aufzeichnung und Analyse der Pfade der Fischbewegung,
- die messtechnische Charakterisierung der Strömungssituation in der ethohydraulischen Versuchsrinne,
- die Betreuung und videotechnische Auswertung der Tierversuche,
- die Durchführung von Versuchen mit Sensorfischen sowie
- Entwicklung und Anwendung eines virtuellen Sensorfisches in der 3D-HN-Numerik.
Medien
Projektdaten
Kerninformation |
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Website |
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Zeitraum |
04/2022- 09/2024 |
Art der Finanzierung |
Drittmittel |
Fördermittelgeber |
Bundesministerium für Bildung und Forschung |
TUD Forschungsprofillinien |
Energie, Mobilität und Umwelt › Wasserforschung |
Ziele für Nachhaltige Entwicklung (SDGs) |
SDG 7 – Bezahlbare und saubere Energie SDG 14 – Leben unter Wasser |
Schlagwörter |
Fischabstieg, Ethohydraulik, Wasserkraft, Physikalische Modellierung, Numerische Modellierung |
Projektleitung
Prof. Jürgen Stamm
Professor
NameHerr Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm
Institutsdirektor, Professur Wasserbau, Bereichssprecher
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besuchsadresse:
Haus 116, Raum 04-22 August-Bebel-Straße 30
01219 Dresden
Sprechzeiten:
Bitte vereinbaren Sie im Voraus telefonisch einen konkreten Termin.
Projektbearbeitung
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dipl.-Ing. Márcio Salgueiro Roth
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Besuchsadresse:
Haus 116, Raum 04-010 August-Bebel-Straße 30
01219 Dresden
Sprechzeiten:
Bitte vereinbaren Sie im Voraus per E-Mail einen konkreten Termin.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dipl.-Ing. Tom Rößger
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Besuchsadresse:
Haus 116, Raum 04-11 August-Bebel-Straße 30
01219 Dresden
Projektpartner:innen
Partner:in |
Typ |
Website |
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Elektrische Energiesysteme (IESY) |
Extern |
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Strömungsmechanik und Thermodynamik (ISUT) |
Extern |
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Institut für Gewässerökologie und Fischereibiologie Jena (IGF) |
Extern |
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sje Ecohydraulic Engineering GmbH (SJE) |
Extern |
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Tallinn University of Technology, Centre for Biorobotics (Taltech) |
Extern |
Publikationen
https://fis.tu-dresden.de/admin/editor/dk/atira/pure/api/shared/model/researchoutput/editor/workingpapereditor.xhtml?scheme=&type=&id=52934729 (DOI: http://dx.doi.org/10.1002/rra.4375)
https://fis.tu-dresden.de/admin/editor/dk/atira/pure/api/shared/model/researchoutput/editor/contributiontobookanthologyeditor.xhtml?scheme=&type=&id=46376864 (ISBN: https://www.worldcat.org/isbn/9783867807661)
https://fis.tu-dresden.de/admin/editor/dk/atira/pure/api/shared/model/researchoutput/editor/contributiontobookanthologyeditor.xhtml?scheme=&type=&id=45619094 (DOI: http://dx.doi.org/10.3850/978-90-833476-1-5_iahr40wc-p0334-cd)
https://fis.tu-dresden.de/admin/editor/dk/atira/pure/api/shared/model/researchoutput/editor/contributiontobookanthologyeditor.xhtml?scheme=&type=&id=13225044 (DOI: http://dx.doi.org/10.3850/IAHR-39WC2521711920221615)
https://fis.tu-dresden.de/admin/editor/dk/atira/pure/api/shared/model/researchoutput/editor/contributiontojournaleditor.xhtml?scheme=&type=&id=11413469 (DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s35147-022-1076-8)
Weitere Informationen
Medienberichterstattung (Deutsch):
2024-05-16 SWR - SWR Wissen:
„Roboterfische sollen Tierversuche mit echten Fischen ersetzen“, Annegret Faber
2024-05-08 Deutschlandfunk– Forschung aktuell:
„Todesfalle Wasserkraftwerk: Tierversuche mithilfe von Roboterfischen vermeiden“, Annegret Faber
2022-06-28 MDR (Meike Krüger):
„Streit um Energiesicherheit: Keine Förderung für kleine Wasserkraftwerke”
2020-08-17 Der Tagespiegel (Ralf Nader):
„Pummelfish soll Wasserkraft umweltfreundlicher machen”
2020-05-04 3sat nano (Ricarda Wenge):
„Roboter als Fischtreppen-Tester”
2020-04-15 Magdeburger Volksstimme (Julia Irrling):
„Wie Roboter Fische retten sollen”
2020-03-30 MDR (Sachsen-Anhalt + rbb UM6) (Ricarda Wenge):
„Wie Roboter aus Magdeburg Fische retten sollen”
2019-10-12 Tagesspiegel Background Digitalisierung & KI (Ralf Nestler):
„Wie Roboterfische Wasserkraft umweltfreundlicher machen sollen”
2019-08-08 Sachsen-Anhalt #moderndenken:
„Mit Roboterfischen für besseren Tierschutz”
2019-08-05 Süddeutsche Zeitung (Lena Hummel):
„Fisch-Dummys”
2019-07-15 Vodafone.de featured (Marcus Woide):
„So sollen Roboter-Fische zur nachhaltigen Energiegewinnung beitragen”
2019-07-11 MDR Sachsen-Anhalt (Christine Warnecke):
„Uni Magdeburg entwickelt Roboter-Fische” [FEHLT]
2019-07-02 TierVersuchGegner Berlin Brandenburg:
„Roboterfische sollen echte Fische vor Tierversuchen bewahren”
2019-06-25 Tierrechte Baden-Württemberg:
„RETERO- Reduktion von Tierversuchen”
2019-06-17 Pressemitteilung OvGU:
„Roboterfische ersetzen Tierversuche”
2019-06-17 Süddeutsche Zeitung:
„Weniger Tierversuche: Uni Magdeburg entwickelt Roboterfische” (also n-tv.de, Fellbeißer)
2019-06-17 Magdeburger Volksstimme:
„Uni Magdeburg entwickelt Roboterfische”
2019-06-17 Magdeburger News:
„Uni Magdeburg: Roboterfische ersetzen Tierversuche”
2019-06-17 Dresdner Neuesten Nachrichten:
„Weniger Tierversuche dank Roboterfischen” (auch The World News, Wolfsburger Allgemeine Aller-Zeitung, Hannoversche Allgemeine)
2019-06-17 Welt.de:
„Tiere: Roboterfische ersetzen Tierversuche”
Medienberichterstattung (Englisch & andere Sprachen):
2019-10-30 Fondriest Environmental Monitor (Karla Lant):
Robotic Fish May Reduce Live Fish Testing Near Hydroelectric Plants
2019-06-20 Engineering360 (Marie Donlon):
Researchers to replace live fish in animal testing with robotic fish
2019-06-18 The Factory Files [nl] (Door Ad Spijkers):
Robot vervangt vis als proefdier
2019-06-17 Press release of OvGU:
idw-online, bioengineer.org, nanowerk, EurekAlert