Wpływ turbin hydrokinetycznych na zachowanie pstrąga tęczowego

Energia z rzek bez dużych zapór

Dostarczanie czystej, niezawodnej energii elektrycznej odizolowanym społecznościom często oznacza sięganie po pobliskie rzeki. Tradycyjne elektrownie wodne z zaporami potrafią wytworzyć dużo energii, ale jednocześnie blokują migracje ryb i zaburzają całe ekosystemy rzeczne. W tym badaniu postawiono proste, lecz kluczowe pytanie: czy mniejsze turbiny umieszczane bezpośrednio w nurcie potrafią dostarczać energię, nie przeszkadzając przy tym rybom — w tym przypadku młodym pstrągom tęczowym?

Małe turbiny w płynącej wodzie

Zamiast odgradzać rzekę zaporą, turbiny hydrokinetyczne umieszcza się bezpośrednio w prądzie, nieco jak podwodne wiatraki. Badacze skupili się na powszechnym projekcie zwanym turbiną o osi pionowej, która może się obracać nawet przy stosunkowo wolnym przepływie. Urządzenia te zajmują tylko część szerokości rzeki, pozostawiając „korytarze” swobodnego przepływu. Aby zrozumieć reakcje ryb, zespół zbudował w laboratorium sztuczny kanał z przezroczystymi ściankami i zainstalował albo jedną turbinę, albo parę turbin obracających się w różnych kierunkach. Następnie wypuszczono młode pstrągi tęczowe, pojedynczo lub w grupach po trzy sztuki, i filmowano ich ruchy z góry.

Śledzenie ryb w kanale testowym

Wideo w wysokiej prędkości i oprogramowanie śledzące pozwoliły naukowcom odtworzyć ścieżkę każdej ryby, obszar kanału, który eksplorowała, jak często przepływała obok turbin, a nawet jak szybko poruszał się jej ogon — co odzwierciedla wysiłek pływania. Porównano pięć układów: brak obracającej się turbiny, jedna obracająca się turbina z pojedynczą rybą, jedna obracająca się turbina z ławicą, oraz dwa różne sposoby pracy pary turbin razem. W każdym teście prędkość wody i obrót turbin były utrzymywane na tych samych poziomach, aby zmiany w zachowaniu można było przypisać wyłącznie układowi turbin i kontekstowi społecznemu.

Bezpieczne przepływy i preferowane miejsca odpoczynku

Główne, pocieszające ustalenie jest takie: turbiny nie blokowały pstrągów przed płynięciem pod prąd ani z prądem. Wskaźniki przepływu obok urządzeń były tak samo dobre jak w przypadku kontroli bez obracających się łopat, a w jednym z układów z dwiema turbinami pstrągi przechodziły nawet częściej. Bezpośrednie uderzenia w łopaty były bardzo rzadkie i nie powodowały widocznych obrażeń. Ryby zmieniały jednak miejsca, w których spędzały czas. Skłaniały się ku obszarom tuż poniżej i tuż powyżej działających turbin, gdzie wirujące łopaty tworzyły kieszenie wolniejszej wody. Te rejony za łopatami oferowały pstrągom możliwość utrzymania pozycji przy mniejszym wysiłku, podczas gdy szybszy główny nurt przemieszczał się dalej w kanale.

Bardziej śmiałe w grupie

To, czy pstrągi pływały samotnie, czy w małej grupie, okazało się mieć znaczenie. Pojedyncze ryby zwykle trzymały dystans od obracającej się turbiny, spędzały więcej czasu odpoczywając na dnie kanału i miały mniej bliskich spotkań z łopatami. Ryby w ławicach były natomiast odważniejsze. Grupy częściej podchodziły do turbin, pozostawały bliżej nich i częściej korzystały ze stref niskiej prędkości w tzw. wake’ach, szczególnie gdy dwie turbiny pracowały obok siebie, tworząc większy, spokojniejszy rejon. Co ciekawe, samo przebywanie w grupie nie prowadziło automatycznie do oszczędności energii: ogólnie niższe tempo bicia ogona występowało głównie w spokojniejszych obszarach za łopatami, a nie jedynie z powodu formowania się ławicy.

Co to oznacza dla rzek i energii

Dla zarządców próbujących pogodzić czystą energię z dobrym stanem rzek wyniki te są obiecujące. W stosunkowo szerokim kanale turbiny umieszczone w nurcie, które zajmują tylko część przepływu, pozwoliły młodym pstrągom poruszać się swobodnie i przeżyć bez obrażeń, a jednocześnie stworzyły spokojne kieszenie wody, które ryby wydawały się doceniać. Jednocześnie gromadzenie się ryb w załomach przepływu turbin może tworzyć atrakcyjne miejsca dla drapieżników w naturalnych rzekach, a urządzenia na pełną skalę wygenerują mocniejsze prądy niż modele laboratoryjne. Mimo to, w porównaniu z dużymi zaporami, które mogą powodować znaczne straty ryb, starannie usytuowane turbiny hydrokinetyczne wydają się obiecującym sposobem pozyskiwania odnawialnej energii z rzek przy zachowaniu ciągłości życia wodnego.

Cytowanie: Sonnino Sorisio, G., Müller, S., Wilson, C.A.M.E. et al. Impact of hydrokinetic turbines on rainbow trout behaviour. Sci Rep 16, 13652 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43568-8

Słowa kluczowe: turbiny hydrokinetyczne, pstrąg tęczowy, zachowanie ryb, odnawialna energia rzeczna, ekologia wodna