Abschlussbericht Freistrahlanlagen Banter See Technik.pdf

Institut für Innovations-Transfer
Institut für Energie-, Verfahrens- und Umwelttechnik
Jade Hochschule, Wilhelmshaven
Prof. Dr.-Ing. Peter Lücking
Dipl.-Ing. Richard Liesegang
Dipl.-Ing. Jörg Scheltwort
Freistrahl-Anlagen im Banter See
Abschlussbericht Technik
Auftrag der Stadt Wilhelmshaven vom 27.07.2007
Januar 2013

Inhaltsverzeichnis
1 Veranlassung ...................................................................................................................... 3
2 Banter See .......................................................................................................................... 4
3 Cyanobakterien (Blaualgen)................................................................................................ 6
4 Sanierung und Restaurierung ........................................................................................... 10
5 Freistrahlverfahren ............................................................................................................ 15
6 Auftrag ............................................................................................................................... 18
7 Auslegung, Konstruktion, Bau, Infrastruktur, Kosten ......................................................... 19
8 Ergebnisse ........................................................................................................................ 32
9 Parallele Ereignisse ........................................................................................................... 45
10 Befragung von Seenutzern .............................................................................................. 51
11 Bewertung und Ausblick .................................................................................................. 54
12 Zusammenfassung .......................................................................................................... 56
13 Literaturverzeichnis ......................................................................................................... 57
2

1 Veranlassung
Die im jahreszeitlichen Rhythmus in Gewässern auftretenden verstärkten Wachstumsphasen
von Phytoplankton sind natürlich und im Grunde genommen problemlos. Wenn ein übermäßiges
Planktonwachstum, eine sog. Blüte zu beobachten ist, so deutet das i. Allg. auf ein
Überangebot von Nährstoffen hin. In ruhenden Gewässern wird weltweit zunehmend ein hoher
Anteil an Cyanobakterien oder Blaualgen festgestellt. Unter bestimmten Umständen dominieren
sie das Plankton, und bei exzessiver Vermehrung beherrschen sie wochenlang das
Erscheinungsbild des Sees. Abgestorbene Blaualgen bedecken mit einer übelriechenden
Schicht die Wasseroberfläche und setzen bei ihrem Zerfall Giftstoffe frei. Als Freizeit- und
Erholungsobjekt ist der See zumindest zeitweise nicht mehr nutzbar.
Das Institut für Energie-, Verfahrens- und Umwelttechnik (EVU) der Jade Hochschule in Wilhelmshaven
vertritt seine Fachgebiete in Forschung und Lehre im Rahmen der Ingenieurausbildung.
Neben Wärme- und Energietechnik sind Strömungs-, Verfahrens- und Umwelttechnik
die Schwerpunkte der Aktivitäten seiner Mitglieder. In diesem Umfeld entstand im
Jahre 2002 eine Veröffentlichung des Institutsmitglieds Prof. Dr.-Ing. Jürgen Michele, welche
die Blaualgenproblematik aufgreift und zu ihrer Bekämpfung die Freistrahltechnik empfiehlt.
Er beschreibt die Wirkungsweise dieser verfahrenstechnisch klassischen Rührtechnik und ihr
Potential beim Einsatz in ruhenden Gewässern. Er diskutiert bereits erfolgte ähnliche Einsätze
lt. verfügbarer Literatur und vergleicht sie mit alternativen Restaurierungsmaßnahmen für
von Blaualgen betroffene Seen.
Andere Institutsmitglieder kamen Prof. Michele zu Hilfe, und es wurde der gemeinsame Entschluss
gefasst, den Versuch zu unternehmen, die theoretischen Überlegungen mit einer
realen Freistrahlanlage experimentell zu überprüfen. Im Jahre 2005 wurde eine erste Anlage
im Accumer See – einem Baggersee in der Nähe von Wilhelmshaven – installiert. Finanzielle
Mittel wurden von der Fachhochschule bereitgestellt, und tatkräftige Unterstützung der Infrastrukturarbeiten
kam vom Sportfischerverein Wilhelmshaven, dem der See gehört. Die Anlage
selbst wurde von Studenten konstruiert.
Angesichts wachsender Probleme mit Cyanobakterien im Banter See und aufmerksam geworden
auf das Freistrahlprojekt der Fachhochschule, gab die Stadt Wilhelmshaven im Jahre
2006 beim Institut EVU bzw. beim Institut für Technologietransfer (ITI) an der Fachhochschule
eine Studie zum Einsatz von Freistrahlanlagen im Banter See in Auftrag. Gleichzeitig wurde
Prof. Dr. Gerd Liebezeit vom Wilhelmshavener Terramare-Institut (jetzt ICBM der Uni
Oldenburg) gebeten, eine Bestandsaufnahme der biologisch-chemischen Situation und der
Entwicklungsgeschichte vorzunehmen. Auf der Grundlage dieser Arbeiten schloss die Stadt
Wilhelmshaven im Jahre 2007 einen Vertrag mit dem ITI der Fachhochschule über den Bau
von zwei Freistrahlanlagen und ihren Betrieb im Banter See für einen Zeitraum von fünf Jahren
(2008 – 2012) ab. Dieser Langzeitversuch wird von einem biologisch-chemischen Messprogramm
begleitet, das die Firma MarChemConsult von Prof. Liebezeit durchführt. Die Projektleitung
liegt bei Prof. Dr.-Ing. Peter Lücking vom Institut EVU.
3

2 Banter See
Der Banter See in Wilhelmshaven ist ein ehemaliges Hafenbecken. Er ist etwa 2500 m lang
und 400 m breit, hat damit eine Fläche von rund 1 Mio m 2 und bei einer mittleren Tiefe von
10 m ein Volumen von etwa 10 Mio m 3 . Er erstreckt sich grob in west-östlicher Richtung (s.
Abb. 1) und ist nach Süden durch den Seedeich vom Jadebusen getrennt. Der See diente im
2. Weltkrieg als Reparatur- und Ausrüstungshafen u.a. für U-Boote. Westlich unmittelbar
benachbart befand sich ein großes Munitionslager. Am Nordufer gab es zu noch früheren
Zeiten eine Mülldeponie. Das Gelände wurde gegen Kriegsende schwer bombardiert, die
Anlagen wurden nach dem Krieg geschleift. Diverse Altlasten durchziehen den Grund rund
um den Banter See: Öl aus zerstörten Treibstofftanks, Munition, altes Gerät, Müll, … Noch
heute ist das Gelände des ehemaligen Munitionslagers großräumig gesperrt.
Nach dem Krieg wurde der Banter See vom Großen Hafen im Osten mit dem sog. Grodendamm,
der mit Kriegsschutt aufgehäuft wurde, abgetrennt und zum Binnensee gemacht.
Er hat nur noch einen sehr geringen Wasseraustausch über das Grundwasser und durch
den porösen Grodendamm. Über die letzten Jahrzehnte hat der Salzgehalt seines Wassers
stark abgenommen, und man kann ihn als Brackwassersee bezeichnen.
Abb. 1: Der Banter See in Wilhelmshaven
Das ehemalige Kriegshafenbecken wurde zum Freizeitsee. Eine Badeanstalt entstand, Vereine
für Tauchen, Surfen, Kanufahren, Segeln siedelten sich an, Angler stehen am Ufer. Ein
Strandcafé wird gerne besucht. Von der Stadt gepachtete Freizeitgrundstücke säumen mit
ihren Wochenendhäuschen über weite Strecken den Rand des Sees. Ein abgeschlossenes
Freizeitgelände befindet sich an seinem westlichen Ende. Industrielle Seeanrainer sind das
Manitowoc-Werk für Autokräne (ehem. Krupp) und ein Asphaltwerk. Am Nordufer befand
4

sich die Banter Kaserne, die nach dem Krieg lange Zeit von britischen Soldaten benutzt wurde,
deren meiste Gebäude aber kürzlich abgerissen wurden, so dass eine größere Brachfläche
entstanden ist. Zu erwähnen ist noch die am dortigen Ufer angelegte Seeschwalbenkolonie,
die von der Vogelwarte Helgoland betreut wird.
Die Wasserqualität eines Sees und seine Ökologie werden maßgeblich von Schadstoffeinträgen
beeinflusst. Hier sind vor allem Nährstoffe zu nennen, von denen insbesondere die
Phosphate für die Cyanobakterien-Entwicklung von Bedeutung sind. Eine Seesanierung
muss in erster Linie dafür Sorge tragen, dass die Einträge abgestellt werden. Das Wasser
des Banter Sees wurde zunächst von den Abwässern der Freizeitgärten belastet, die dann
aber kanalisiert wurden. Landwirtschaftliche Einträge gibt es vom südlich benachbarten
Deich, der von Schafen beweidet wird. Allerdings wird der Deich seit 2011 nicht mehr in den
Banter See, sondern in den Jadebusen entwässert. Weitere Einträge gelangen über das
Grundwasser aus dem nördlich gelegenen stark belasteten Ems-Jade-Kanal in den See.
Wurden auch wiederholt sämtliche bekannten Zuflüsse kontrolliert, so sind doch weitere
punktuelle und diffuse Quellen angesichts des problematischen Umfelds wahrscheinlich,
aber noch unbekannt.
Die Bedeutung des Banter Sees als Freizeitgebiet nimmt zu. Die nähere Umgebung wird
städteplanerisch entwickelt: Es entstehen Hotels und Wohngebäude gehobener Qualität, die
am Banter See vorbei zum Jadebusen führende Jade-Allee wird zur Flaniermeile ausgebaut
und der Tourismus soll gefördert werden. Im Übrigen ist der Banter See das einzige verbliebene
Naherholungsgebiet am Wasser im Wilhelmshavener Stadtgebiet neben dem
Südstrand, nachdem der Geniusstrand zugunsten des JadeWeserPorts aufgegeben worden
ist. Hinzu kommen starke Interessen der Vereine und Seeanrainer, so dass ein steigender
Druck der Öffentlichkeit dazu führt, dass die Bemühungen seitens der Stadt um die Sanierung
und Restaurierung des Banter Sees forciert werden.
5

3 Cyanobakterien (Blaualgen)
Die Cyanobakterien (von griech. κυανός kyanós, „blau“; früher Blaualgen genannt) bilden
eine Abteilung der Domäne Bacteria. Sie zeichnen sich vor allen anderen Bakterien durch
ihre Fähigkeit zur oxygenen Photosynthese aus. Früher wurden sie zu den Phycophyta (Algen)
gerechnet und als Klasse Cyanophyceae (Blaualgen) geführt. Einige Cyanobakterien
enthalten neben anderen Photosynthese-Farbstoffen blaues Phycocyanin und ihre Farbe ist
deshalb blaugrün. Darum wurden sie „Blaualgen“ genannt und diese Bezeichnung wurde für
alle Cyanobakterien verwendet – auch für diejenigen, die kein Phycocyanin enthalten und
nicht blaugrün gefärbt sind. Cyanobakterien besitzen im Gegensatz zu Algen keinen echten
Zellkern und sind somit als Prokaryoten nicht mit den als „Algen“ bezeichneten eukaryotischen
Lebewesen verwandt, sondern zählen zu den Bakterien. Cyanobakterien besiedeln
vermutlich seit mehr als 3,5 Mrd. Jahren (Archaikum) die Erde und zählen damit zu den ältesten
Lebensformen überhaupt. Es sind etwa 2000 Formen als „Arten“ von Cyanobakterien
benannt, die in fünf bis sieben Ordnungen eingeteilt werden. Cyanobakterien sind gramnegativ
und ein- bis vielzellig. Bei mehrzelligen Cyanobakterien ist die Anordnung der Zellen hintereinander
in langen Fäden (zum Beispiel Anabaena und Oscillatoria), flächig (zum Beispiel
Merismopedia) oder räumlich (zum Beispiel Pleurocapsa und Microcystis).
Die Cyanobakterien nutzen für ihre Photosynthese nicht nur den Teil des Lichtspektrums,
den auch die grünen Pflanzen verwenden, sondern sie haben neben Chlorophyll a einen
zusätzlichen Antennenkomplex in Form von Phycobilisomen, in denen Phycobiline, nämlich
Phycocyanin (blau) oder Phycoerythrin (rot), enthalten sind. … Phycobiline ermöglichen die
Nutzung eines größeren Bereichs des Lichtspektrums. … Cyanobakterien können auf diese
Weise ausgesprochene Schwachlichtbereiche erfolgreich besiedeln, wie z.B. die Unterseite
von Flussgeröll oder tiefe Schichten in Seen. … Viele Cyanobakterien können Stickstofffixierung
betreiben: Sie wandeln in Heterozysten molekularen Stickstoff (N 2 ) in Ammonium
(NH 4 + ) um. Es wurde nachgewiesen, dass fast alle Arten sehr unterschiedliche Toxine produzieren.
Eine Massenentwicklung von Cyanobakterien kann die Wasserqualität stark vermindern und
die Gewässernutzung deutlich einschränken. Sie produzieren eine Vielzahl von Sekundärmetaboliten,
die als Allelochemikalien, Antibiotika, Hormone und Toxine wirken und z.B. Fische
und Zooplankton schädigen können. Einige der Toxine gehören zu den stärksten natürlichen
Giften und können auch für Menschen gesundheitsgefährdend sein. Nach dem Absterben
der Cyanobakterienmassen werden sie mikrobiell abgebaut, wobei Sauerstoff verbraucht
wird. Dadurch wird die Sauerstoffkonzentration im Gewässer oft stark verringert und
es kann zu einem Fischsterben kommen. Die Bedingungen für unverhältnismäßige Vermehrung
von Cyanobakterien sind vielfältig und nicht immer eindeutig zu klären. Hoher Phosphat-
und Nährstoffgehalt im Wasser, beispielsweise durch ungeklärte Abwässer mit
Waschmittelrückständen, begünstigen in Verbindung mit höheren Wassertemperaturen die
Entwicklung der Bakterien.
WIKIPEDIA [1]
6

Blaualgen (Cyanobakterien) sind neben Grünalgen (Chlorophyceen) und Kieselalgen (Diatomeen)
ein wesentlicher Bestandteil des Phytoplanktons. Dieses „Pflanzen-Plankton“ ist
Primärproduzent von Biomasse und betreibt Photosynthese aus CO 2 und Nährstoffen, nutzt
also Licht als Energiequelle. Es steht in einer natürlichen jahreszeitlichen Entwicklung in
Wechselwirkung mit dem Nährsalzangebot. Ein stärkeres Angebot im Frühjahr und Herbst
führt unter gleichzeitig günstigen Wetterbedingungen zu einem verstärkten Planktonwachstum.
Von einer Blüte spricht man, wenn das Biomassewachstum deutlich überdurchschnittlich
ist.
Die natürliche jahreszeitliche Wechselwirkung zwischen Plankton und Nährsalzen sieht so
aus, dass im Frühjahr mit steigenden Temperaturen und zunehmender Lichtintensität das
Planktonwachstum einsetzt und der Nährsalzverbrauch zunimmt. Nährsalze sind Nitrate und
Phosphate aus früherem Biomasseabbau. Ein überdurchschnittliches Wachstum führt zur
„Frühjahrsblüte“. Im Sommer sind die Nährstoffe aufgebraucht, das Plankton geht zurück,
Nährstoffe regenerieren durch Biomasseabbau am Boden unter Verbrauch von Sauerstoff.
Eine mögliche Temperatur- (Dichte-) Schichtung der Wassersäule (s.u.) verhindert einen
Transport nach oben. Im Herbst gelangen durch stärker einsetzende Windumwälzung des
Wassers zunehmend Nährstoffe nach oben, es kommt ggf. zur „Herbstblüte“, die aber in der
Regel schwächer ausfällt, weil Temperatur und Lichtintensität nachlassen.
Wichtige Leistungen der Cyanobakterien sind:
Kolonie- und Aggregatbildung (Biofilme).
Auftriebsregulierung im Lichtgradienten mit Kohlehydraten als Ballast.
N 2 -Fixierung. Durch Assimilierung von N 2 und Verarbeitung zu Ammonium (NH + 4 )
sind z.B. Nodularia und Anabaena autark gegenüber eukaryotischem Phytoplankton,
das auf gelöste Nährsalze (Nitrate) angewiesen ist.
Bildung von Dauerstadien, Ruhestadien, sog. Akineten, die sich im Sediment einlagern
(Nodularia und Anabaena).
Toxinbildung, leberschädigend (Nodularia, Microcystis), nervenschädigend (Anabaena).
GERDES [2]
Eine zunehmende Intensität der Primärproduktion (Trophie) eines Gewässers bezeichnet
man als Eutrophierung. Sie wird meistens durch eine gesteigerte Verfügbarkeit oder Ausnutzung
von Nährstoffen bewirkt. Eine gesteigerte Verfügbarkeit resultiert meistens aus einer
das natürliche Maß überschreitenden anthropogenen Belastung. Zu den grundlegenden Erkenntnissen
der Ursachenforschung gehört, dass für die meisten Seen Phosphat als limitierender
Faktor den wichtigsten Einfluss auf die Eutrophierung ausübt. Wegen der negativen
Folgen der Eutrophierung ist ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts für die Erhaltung
der Gewässer eine Vielzahl von Maßnahmen zur Symptombehandlung und Ursachenbekämpfung
entwickelt und angewendet worden, die eine Verminderung der Phosphor-
Konzentration zum Ziel haben. Hier wird zwischen Sanierung und Restaurierung unterschieden.
Unter Sanierung definiert man Maßnahmen zur Verminderung des Nährstoff-Eintrages
aus dem Einzugsgebiet, während man unter Restaurierung seeinterne Verfahren zusammenfasst,
die die negativen Folgen der Eutrophierung beseitigen, also oligotrophierend wir-
7

ken. Als wichtigster Ansatzpunkt für die Therapie eutrophierter Seen gilt die Verminderung
des pflanzenverfügbaren Phosphors.
Empirische Modelle zeigen, dass die Biomasse des Phytoplanktons geschichteter Seen sich
aus dem Phosphor-Angebot beschreiben und vorhersagen lässt. Die tatsächliche Ausprägung
trophischer Zustände ist von weiteren physikalischen und chemischen Faktoren, von
der Struktur und Dynamik des Nahrungsnetzes und von der Bioverfügbarkeit des Phosphors
in der euphotischen Zone abhängig. Um eine signifikante Abnahme der sommerlichen Phytoplanktonmaxima
und vor allem den Rückgang von Cyanobakterien-Dominanzen zu erreichen,
sind mittlere Gesamt-Phosphor- (TP-) Konzentrationen von unter 80 g/l notwendig.
Ein deutlicher Rückgang auch der Mittelwerte der Phytoplanktonentwicklung tritt vermutlich
erst unter 50 g/l auf. Als wesentliche weitere Faktoren für den Rückgang der Cyanobakterien-Dominanz
sind das Unterwasserlichtklima und die Mischungsverhältnisse anzusehen.
Veränderungen im Einzugsgebiet des Gewässers, die zur Lastsenkung führen, sog. externe
Maßnahmen werden mit zusätzlichen seeinternen Maßnahme kombiniert, um den Kosteneinsatz
zu optimieren oder die Anpassungszeit zu verkürzen. Die Phosphor-Bilanz eines
Sees zeigt die Änderung des Phosphor-Inhalts als Differenz zwischen Import und der Summe
aus Export und Nettosedimentation. Die Nettosedimentation ergibt sich wiederum aus
der Differenz von Bruttosedimentation und Rücklösung. Damit sind die Ansatzpunkte für Sanierung
und Restaurierung gegeben, d.h. den Phosphor-Inhalt eines Sees zu vermindern.
HUPFER, SCHARF [3]
Von besonderer Bedeutung in tieferen Seen ist die Schichtung der Wassersäule im Sommer,
aber auch im Winter. Die Abb. 2 skizziert die Schichtung im Jahresverlauf. Im Sommer lagert
sich die wärmere und leichtere Schicht im sog. Epilimnion über der kälteren und schwereren
Schicht des sog. Hypolimnions. Die Zwischenschicht, Metalimnion genannt, trennt die beiden
Bereiche und fungiert als Barriere. Sie kann nämlich von einer windgetriebenen Wasserumwälzung
nicht durchdrungen werden, die sich auf das Epilimnion beschränkt und das Hypolimnion
nicht erreicht. Die Folge ist eine Verhinderung des Stoffaustauschs über die gesamte
Höhe der Wassersäule. Nur im Frühjahr und Herbst ist bei nicht vorhandenem Temperaturgradienten
eine vollständige Durchmischung durch Windkraft möglich. Im Winter führt eine
mögliche Eisdecke zu einem Erliegen der Zirkulation und zu einer verstärkten Sedimentation.
Die Verhinderung des Stoffaustauschs im Sommer bewirkt, dass Nährsalze aus der Remineralisation
am Boden zurückgehalten werden und für ein ausgewogenes Verhältnis im Epilimnion
nicht zur Verfügung stehen (ggf. Nitratmangel). Ferner ist die Folge, dass die Sauerstoffzehrung
durch Biomasseabbau am Boden nicht durch Nachschub von den sauerstoffreichen
oberflächennahen Schichten ausgeglichen werden kann und es zu Sauerstoffmangel
kommt. Bei Sauerstoffmangel kann es auch zur Rücklösung von Phosphat aus dem Sediment
kommen, das andernfalls dort unter aeroben Bedingungen eingelagert worden ist (Bildung
dreiwertiger Eisenoxidhydroxide, die Phosphat gut sorbieren können).
8

Abb. 2: Schema der Schichtung eines Sees im Jahresverlauf
Betrachtet man nun neben der Bedeutung des Phosphats für die Entwicklung des Phytoplanktons
allgemein die weiteren offensichtlich vorteilhaften Faktoren für Cyanobakterien-
Dominanzen, so sind Wassertemperatur, Wasserbewegung (Turbulenz) und Lichtintensität
zu nennen sowie möglicherweise das N/P-Verhältnis der anorganischen Nährsalze. Das sog.
Redfield-Verhältnis von 16:1 (atomar) gilt für ein ausgewogenes Angebot. Bei niedrigeren
Verhältnissen sind die N 2 -fixierenden Arten (Cyanobakterien) im Vorteil.
Siehe auch LIEBEZEIT ET AL. [4]!
9

4 Sanierung und Restaurierung
Für die Regulierung des Phytoplanktons allgemein ist zunächst das Nährstoffangebot entscheidend.
Der beste verfügbare Indikator des verfügbaren Nährstoffangebots ist der Gesamt-Phosphorgehalt
des Wassers (TP, „Total Phosphorus“). Stickstoff wird seltener als begrenzender
Nährstoff genannt. Der Gesamtphosphor tritt in partikulärer und gelöster Form
auf und kann durch Filterung in diese Fraktionen getrennt werden. Die gelöste Fraktion
(DOP, „Dissolved Organic Phosphorus“) lässt sich weiterhin chemisch in den gelösten reaktiven
Teil (SRP, „Soluble Reactive Phosphorus“ oder RDP, „Reactive Dissolved Phosphorus“)
und den gelösten nichtreaktiven Teil (SUP, „Soluble Unreactive Phosphorus“) trennen.
Als praktisch beste Abschätzung des unmittelbar verfügbaren und für das Phytoplankton-
Wachstum entscheidenden Phosphors gilt der SRP-Gehalt. Er ist äquivalent zur Konzentration
von Orthophosphat, das vom Phytoplankton genutzt wird.
Die Biomasse nimmt zunächst mit TP zu, bevor der zweite wichtige Parameter seine Wirkung
entfaltet – das Lichtangebot. Abhängig von der Tiefe des Sees und von der Trübung
der Wassersäule beschränkt es in unterschiedlichem Maß die verschiedenen Planktonarten.
Sedimentation von Plankton, Rückmischung, Spülung, Turbulenz, Fressfeinde sind weitere
Parameter, die das Phytoplanktonwachstum beeinflussen.
Das Phytoplankton wird grob aufgeteilt in die beiden wesentlichen Gruppen der Algen und
der Cyanobakterien. Beide Gruppen stehen untereinander im Wettbewerb. Gleichgewichtszustände
sind instabil. Die Planktongemeinschaft wird als intrinsisch chaotisches System
beschrieben, das auch noch wechselnden äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Das Langzeitverhalten
ist daher nicht vorhersagbar. Die beiden Gruppen zeigen spezifische Eigenschaften,
die ihnen Vorteile oder Nachteile im Wettbewerb einbringen.
SCHEFFER [5]
Das Ziel der hier zu betrachtenden Maßnahmen am und im Banter See ist die Vermeidung
von Cyanobakterien-Blüten. Die denkbaren Möglichkeiten der Sanierung und Restaurierung
verfolgen nach dem oben gesagten im Prinzip zwei Stoßrichtungen:
1) Eine Reduzierung des Phytoplanktons generell durch Verringerung der TP-
Konzentration.
2) Eine Manipulation des Wettbewerbs zwischen Algen und Cyanobakterien zuungunsten
der Cyanobakterien durch Beschneidung ihrer Vorteile.
Zu 1) ergeben sich aus den Betrachtungen zur Phosphor-Bilanz eines Sees (s.o.) prinzipiell
folgende Möglichkeiten, den Phosphor-Inhalt eines Sees zu vermindern:
Senkung des Phosphor-Imports durch Maßnahmen im Einzugsgebiet.
Erhöhung des Phosphor-Exports durch Tiefenwasserableitung oder Verlängerung der
Zirkulationsperiode bei Spülung des Epilimnions.
Erhöhung der Phosphor-Nettosedimentation durch verstärkte Fällungsprozesse
und/oder Verringerung der Phosphor-Rücklösung aus dem Sediment.
10

Zu 2) gibt es eine Reihe von spezifischen Eigenschaften der Cyanobakterien, bei denen man
ansetzen kann:
Schattentoleranz, Auftriebsregulierung: Die konkurrierenden Algen können mehr Licht
bekommen, wenn sie in höhere Schichten gefördert werden.
N 2 -Fixierung, niedrige N/P-Werte: Ein ausgewogenes Nährstoffangebot im Epilimnion
kann durch Transport von unten nach oben geschaffen werden.
Ruheliebend: Eine Bewegung des Wassers kann die Ruhe stören.
Relativ langsameres Wachstum: Eine Spülung kann die lokale Entwicklung unterbrechen.
Oft nicht fressbar: Fresser können gefördert bzw. eingesetzt werden.
Für eine Verringerung der TP-Konzentration im Banter See wurde nach Möglichkeit der Import
reduziert. Bereits in den 1990er Jahren wurden die Freizeitgrundstücke an die Kanalisation
angeschlossen. Die zahlreichen Zuflüsse wurden wiederholt kontrolliert. Zuletzt wurde
2011 der Rynschlot, der den Seedeich in den Banter See entwässerte, in den Jadebusen
umgeleitet. Der Deich wird mit Schafen beweidet, deren Ausscheidungen das abfließende
Wasser stark mit Phosphaten belasten. Weitere punktuelle und diffuse Phosphor-Quellen
werden in der belasteten Umgebung des Banter Sees vermutet, die z.B. über das Grundwasser
in den See fördern. Über das Grundwasser kann auch eine Verbindung zum landwirtschaftlich
belasteten Ems-Jade-Kanal in unmittelbarer Nachbarschaft bestehen. Diese
Quellen sind schwierig bis unmöglich zu kontrollieren. Eine Sanierung der Altlasten rings um
den Banter See ist unbezahlbar.
Eine Erhöhung des Phosphor-Exports ist zunächst mit einem verstärkten Wasseraustausch
möglich. Derzeit ist der Austausch gering. Er kann gesteigert werden, indem man den Grodendamm
öffnet und damit eine Verbindung zum Großen Hafen schafft. Darüber hinaus
könnte man eine Verbindung zum Jadebusen herstellen, womit sogar ein Durchfluss realisiert
werden könnte (s. Gutachten Manzenrieder). Diese bautechnischen Maßnahmen sind
teuer und haben ferner den von einigen Nutzern des Banter Sees abgelehnten Effekt, dass
sich die Wassereigenschaften drastisch verändern. Ein begrenzter Wasseraustausch durch
den ohnehin porösen Grodendamm ist auch durch Absenken des Wasserniveaus im Großen
Hafen und anschließendes Wiederauffüllen möglich. Die Durchlässigkeit des Damms könnte
dafür verstärkt werden. Voraussetzung ist allerdings, dass das einströmende Wasser weniger
Phosphor enthält als das abströmende. Gezielter arbeitet daher die Tiefenwasserableitung,
mit der zu bestimmten günstigen Zeitpunkten phosphorreiches Tiefenwasser aus dem
See heraus gepumpt wird. Eine Bepflanzung abgeflachter Uferbereiche z.B. mit Schilf und
dessen Ernte und Entsorgung führt ebenfalls zu einer Nährstoffentnahme aus dem See.
Eine Steigerung der Phosphor-Nettosedimentation kann mittels chemischer Phosphat-
Fällung erreicht werden, die aber angesichts der Größe des Sees kostspielig ist, und deren
Nachhaltigkeit ungewiss ist. Die mögliche Rücklösung von Phosphor aus dem Sediment
lässt sich durch eine – teure – Abdeckung verhindern. Aber auch eine Verbesserung des O 2 -
Gehalts im Tiefenwasser über dem Sediment steigert ggf. die Einlagerung bzw. vermindert
die Rücklösung von Phosphor. Unter oxidierenden Bedingungen im Tiefenwasser wird RDP
(= SRP) an basischen Eisenhydroxiden festgehalten. Eine künstlich gesteuerte Zufuhr von
Sauerstoff gelingt z.B. durch Hochpumpen von sauerstoffarmem Wasser an die Oberfläche,
durch Sauerstoff-Direkteintrag und durch Ausbringen von Nitratsauerstoff zur Sedimentoxi-
11

dation (s. [3]). Ferner bietet sich die Destratifikation des Gewässers an, deren potentiell vielfältige
Wirkungsweise wie folgt beschrieben wird:
Die künstliche Destratifikation soll die Phytoplanktonproduktion und andere Symptome eines
zu hohen Trophiegrades durch folgende Prozesse vermindern:
1. Durch die Vergrößerung der durchmischten Schicht wird die für das Wachstum des
Phytoplanktons notwendige Lichtenergie begrenzt. Eine Verminderung der Biomassekonzentration
findet auch durch die Verdünnung statt.
2. Der Eintrag von Sauerstoff vergrößert den aeroben Lebensraum und verhindert winterliches
Fischsterben. Die Zufuhr von Sauerstoff in das Tiefenwasser und an die Sedimentoberfläche
soll die Nachlieferung von Phosphor aus dem Sediment unterdrücken
und die Anreicherung reduzierter Substanzen im Tiefenwasser vermindern. Besonders
in Trinkwasser-Talsperren stellt die Anreicherung von Fe 2+ und Mn 2+ ein Aufbereitungsproblem
dar.
3. Ständige Durchmischung verhindert die Anreicherung von Phosphor im Tiefenwasser,
was dazu führt, dass ß auf einen Wert von nahezu 1 erhöht wird (Quotient aus
den mittleren P-Konzentrationen im Abfluss (Epilimnion) und im gesamten See (Stratifikationsfaktor),
aus der Phosphor-Bilanz eines Sees, d. Verf.). Wegen des dadurch
erhöhten P-Exportes verringert sich die mittlere P-Konzentration im See.
4. Zu Beginn der Zirkulation kommt es zur Erhöhung des CO 2 -Gehaltes und zu einer
pH-Absenkung in der euphotischen Zone, was zu einer Verschiebung des Artenspektrums
von unerwünschten Cyanobakterien zu den für die Beschaffenheit des Wassers
günstigeren Grün- und Kieselalgen führen kann … Cyanobakterien sind zudem
empfindlicher gegen Lichtlimitation und gegen schnelle Veränderungen des hydrostatischen
Druckes … Diatomeen profitieren dagegen von der Nachlieferung des Siliciums
aus dem Tiefenwasser und den geringeren Aussinkverlusten unter Zirkulationsbedingungen.
5. Zooplankton kann sich auf Grund der größeren Verteilung und der Besiedlung von
lichtarmen Bereichen dem Fraßdruck durch Fische besser entziehen. Höhere A-
bundanzen des Zooplanktons vermindern die Phytoplankton-Biomasse …
HUPFER, SCHARF [3]
Möchte man bei gegebenem Phosphorangebot eine Verschiebung des Gleichgewichts im
Phytoplankton zwischen Algen und Cyanobakterien erreichen und die Cyanobakterien
schwächen, so kann man versuchen, einige ihrer oben aufgeführten spezifischen Eigenschaften
und Vorlieben zu behindern:
Ein Wasseraustausch ist nachteilig für die langsamer wachsenden Cyanobakterien. Eine
verstärkte Umwälzung der Wassersäule fördert ein ausgewogenes Nährstoffangebot im Epilimnium,
das weniger zu niedrigen N/P-Verhältnissen neigt. Ferner werden auch Algen in
lichtreichere Schichten gebracht und verlieren Nachteile gegenüber schattentoleranten und
auftriebsregulierenden Cyanobakterien. Die Lichtabdeckung durch die Cyanobakterien wird
geringer. Eine Hervorrufung bewegten turbulenten Wassers stört darüber hinaus die Entwicklung
der Cyanobakterien, die ruhiges Wasser bevorzugen.
12

Hier setzt auch die Argumentation der Firma SOLARBEE an [6]. SolarBee hat mittlerweile Erfahrungen
aus über 300 Seen in Nordamerika (Stand 2009), in denen sie Umwälzapparate
zur Kontrolle von Cyanobakterien-Blüten erfolgreich einsetzt. Anstatt das gesamte Algenwachstum
durch Reduzierung der Nährstoffverfügbarkeit zu begrenzen, verhindere die von
den Umwälzapparaten hervorgerufene „Zirkulation mit großer Reichweite“ die Cyanobakterien-Blüten
durch Störung ihres Lebensraums. Diese Form der Biomanipulation benachteilige
die nicht fressbaren Cyanobakterien und bevorzuge ihre fressbaren Konkurrenten zur Förderung
einer komplexen Nahrungskette im Wasser. Im Gegensatz zu den Grün- und Kieselalgen
sind viele Cyanobakterien an stagnierende Bedingungen angepasst und können ihren
Auftrieb in der Wassersäule selbst regulieren. Wenn Cyanobakterien dominieren, bleibt der
Nährstoffkreislauf auf dem niedrigen Niveau zwischen Planktonwachstum und Zerfall. Wenn
das übrige Phytoplankton dominiert, steigt die Biomasse in der Nahrungskette auf zu
Zooplankton, Wirbellosen und Fisch, und die Seeökologie wird verbessert. Das Problem sei
nicht ein Überangebot an Nährstoffen, sondern es sei Aufgabe, dieses Angebot in die richtige
Richtung zu lenken, d.h. zu „gutem“ fressbarem Phytoplankton. Der SolarBee Umwälzapparat
zirkuliert nur die Wasserschicht, in der die Algen wachsen, d.h. das Epilimnion. Er dient
nicht der Destratifikation und nicht dem Sauerstoffeintrag in die Tiefe.
Neben diesen physikalischen Einflussmöglichkeiten können auch biologische Maßnahmen
empfohlen werden. So können bestimmte Fressfeinde eingesetzt und gefördert werden,
während i. Allg. die Cyanobakterien oft vom Zooplankton verschmäht werden. Auch artenreiche
Biotope in Ufernähe (Schilfgürtel, s.o.) wirken der Dominanz einzelner Cyanobakterienarten
entgegen.
Sucht man nun nach einer technischen Eingriffsmöglichkeit, um eine Blüte von Cyanobakterien
zu behindern, die sanft ist und wenig Investitionskosten und Energieverbrauch verursacht,
so bietet sich die Realisierung einer verstärkten Durchmischung und Destratifikation
an. Sie ermöglicht eine Steigerung der Transportvorgänge von oben nach unten (Sauerstoff!)
und von unten nach oben (Nährstoffe, Algen ans Licht!) sowie eine Zunahme der Unruhe in
der Wassersäule. Mit einer solchen Maßnahme könnte also sowohl der Phosphorgehalt tendenziell
reduziert werden, als auch steuernd in die Konkurrenz zwischen Algen und
Cyanobakterien eingegriffen werden. Durchmischung und Destratifikation bedeuten hier
auch die Verzögerung und Unterbindung der Ausbildung einer thermischen Schichtung sowie
in der Folge die Ermöglichung einer windinduzierten Umwälzung der gesamten Wassersäule.
Sie lassen sich mit unterschiedlichen strömungstechnischen Maßnahmen realisieren
(s. [3]). Man kann durch Blasenvorhänge oder Saugpumpen Tiefenwasser an die Oberfläche
bringen oder alternativ Oberflächenwasser in die Tiefe fördern. Letzteres geschieht mit Freistrahlanlagen,
die auch im Banter-See-Projekt, über das hier berichtet wird, zum Einsatz
kommen.
13

Für die multiple Wirkung von Freistrahlanlagen lassen sich fünf Thesen aufstellen:
1.) Das ökologische Gleichgewicht in einem stehenden Gewässer ist – u.a. bzgl. der Zusammensetzung
des Phytoplanktons – labil. Das Gewässer ist ein chaotisches System.
Das vorgefundene Gleichgewicht ist blaualgenfreundlich. Ein eng benachbartes
Gleichgewicht ist möglicherweise weniger blaualgenfreundlich, d.h. eine kleine Störung,
z.B. durch einen sanften künstlichen Eingriff, könnte genügen, eine signifikante
Verschiebung zu erreichen.
2.) Cyanobakterien mögen kein unruhiges Gewässer. Die Aufrechterhaltung einer langsamen
aber großräumigen Bewegung könnte hilfreich sein, insbesondere in windstillen
Perioden oder auch bei einer Sommerstagnation in größeren Wassertiefen, die
von einer windinduzierten Strömung nicht erreicht werden. Ruhiges oder stehendes
Wasser ist lt. HUDNELL [7] einer von vier stimulierenden Faktoren für eine Cyanobakterienblüte
– neben einem Überangebot an Nährstoffen, Wärme und Sonnenlicht.
Kontinuierliche Zirkulation fördere die Artenvielfalt und unterdrücke Cyanobakterienblüten.
3.) Eine Sommerstagnation zu verhindern, zu behindern oder aufzubrechen trägt dazu
bei, die Windkräfte im gesamten Wasservolumen wirksam werden zu lassen und eine
Durchmischung bis zum Grund zu ermöglichen. Die Destratifikation fördert u.a. den
vertikalen Temperaturausgleich und dämpft Temperaturspitzen nahe der Oberfläche.
4.) Die Förderung von sauerstoffreichem Oberflächenwasser in die Tiefe kann einen positiven
Effekt haben. Am Seegrund besteht hoher Sauerstoffbedarf für die Mineralisierung
abgesunkener Biomasse. Oft fehlt aber ein ausreichender natürlicher Wasseraustausch
mit den oberflächennahen Schichten über eine windinduzierte Strömung,
um den Bedarf adäquat zu decken – insbesondere während einer Sommerstagnation.
Sauerstoffmangel in der Wasserschicht über dem Sediment fördert u.a. die
Rücklösung von dort eingelagerten Nährstoffen.
5.) Eine künstlich verstärkte Durchmischung der Wassersäule transportiert bislang abgedeckte
und weniger schattentolerante Grün- und Kieselalgen zur lichtreicheren Oberfläche
und fördert sie damit in ihrer Konkurrenz zu den Cyanobakterien.
14

5 Freistrahlverfahren
Der Freistrahl ist eine Strömungsgrundform, in der ein Fluidstrahl aus einer Öffnung in eine
ruhende oder langsamer strömende Umgebung tritt und sich dort ohne seitliche Begrenzung
durch feste Wände ausbreitet. Der Freistrahl ist seit Jahrzehnten erforscht, d.h. vermessen
und modelliert. Er verfügt über Eigenschaften, die ihn für den strömungstechnischen Einsatz
im Bereich der Vermischung von Fluiden (Rühren) besonders geeignet machen:
Der Impulsstrom des Freistrahls bleibt konstant, weil reibende Begrenzungswände
fehlen und kein statischer Druckunterschied zur Umgebung besteht (ohne Auftriebskraft).
Daher hat er eine große Reichweite bei geringer Eintrittsleistung und das Potential,
in dichtere Fluidschichten einzudringen.
Der Volumenstrom des meist turbulenten Freistrahls nimmt durch seitliche Einmischung
stetig zu. Der Freistrahl erfasst und bewegt damit ein Vielfaches seines Eintrittsvolumenstroms.
Der Freistrahl entfaltet seine große Mischwirkung bei geringem Energieeinsatz.
Wegen dieser Eigenschaften findet der Freistrahl vielfältige Anwendung in der mechanischen
Verfahrenstechnik (Rührprozesse), in der Raumlufttechnik (Zuluft-Eintrag) usw.
MICHELE, MICHELE [8] demonstrieren empirische Berechnungsformeln von Truckenbrodt für
einen voll ausgebildeten runden turbulenten Strahl bei gleichen Stoff- und statischen Zustandseigenschaften
von Strahl und Umgebung. Die Formeln betreffen die Entwicklung des
Strahlradius, der Maximalgeschwindigkeit im Strahlzentrum, des Volumenstroms und des
affinen Geschwindigkeitsprofils. Sie sind aus der Grenzschichttheorie abgeleitet worden
durch Integration der turbulenten Grenzschichtgleichungen [9], gehen dabei von einer freien
Turbulenz aus und wurden anhand von Messergebnissen verifiziert. Die Abbildungen zeigen
das Stromlinienbild des runden turbulenten Freistrahls sowie die Geschwindigkeitsverteilung,
wobei Messwerte mit theoretischen Verläufen verglichen werden [9]. Die genannten Formeln
werden in der unten beschriebenen Auslegung verwendet.
Abb. 3: Stromlinienbild des runden turbulenten Freistrahles, aus SCHLICHTING [9]
15

Abb. 4: Geschwindigkeitsverteilung im runden turbulenten Freistrahl, aus SCHLICHTING [9]
Die für den Freistrahl aufzubringende Strömungsleistung äußert sich in dem kinetischen
Energiestrom am Freistrahl-Austritt
Bleibt der Impulsstrom
2 ,
auch konstant, so verringert sich doch der kinetische Energiestrom entlang der Strecke aufgrund
der inneren Strömungsreibung (Dissipation). Energetisch am günstigsten ist die Realisierung
des Impulsstroms mit einem großen Eintrittsmassenstrom und einer kleinen Eintrittsgeschwindigkeit.
Allerdings steigen mit dem Massenstrom die Anlagengröße und damit der
Investitionsaufwand. Außerdem sinkt mit kleinerem die Reichweite des Freistrahls und
seine Eindringtiefe in dichtere Fluidschichten.
Michele weist wiederholt darauf hin, dass die Strahlausbreitung sich stark ändert, wenn Zähigkeit
und Dichte der Fluide unterschiedlich sind. Wenn in einer stratifizierten Wassersäule
der von oben nach unten gerichtete Freistrahl eine höhere Temperatur, d.h. eine geringere
Dichte als die Umgebung hat, in die er eindringt, kommt es aufgrund von Auftriebseffekten zu
einer Ablenkung. Unter Umständen erreicht der Freistrahl nicht den Gewässergrund und wird
zur Oberfläche zurückgelenkt. Jedoch dort, wo er auf die dichtere Schicht trifft, schafft er
lokal eine Region geringerer Dichte, d.h. auch geringeren statischen Drucks, in die folglich
von der Seite dichteres Fluid einströmt, womit das Metalimnion nach unten gedrückt wird.
Diese Dichtekonvektion bewirkt einen Ausgleich über weite Entfernungen. [8]
16

Hier die Schlussfolgerungen des Aufsatzes von MICHELE, MICHELE [8]:
The free jet is a very efficient tool to convey large amounts of oxygen rich water into the metalimnion,
thereby expanding the epilimnion, and destratifying a water system as intended.
The installation and operation costs are very low, so this technology can be applied for
coastal basins, large and smaller lakes and even fish farming ponds. The oxygen efficiency
may be more than one order of magnitude higher compared to other technologies. If properly
designed for the depth required the jet reaches down – even in strong stratification situations
(saline layers). This means that the habitat for oxygen demanding life forms is expanded.
Generally, the literature reports increased biodiversity if mixing is achieved and the habitat is
oxygen rich.
Installation should be such that the natural effects are reinforced and not reduced.
With an inclined free jet the mass transport is threefold: primary flow by pumping, entrainment,
and mixing of cold (dense) water by the raising stream. The moved mass is increased
considerably over the initial stream.
Starting the operation in early spring would have the greatest effect. The first spring destratification
would be destroyed and the development of it will start later in the year. Artificial mixing
generally leads to an early overturn in autumn. When the anoxic hypolimnion is kept relatively
small, no negative effects will be observed in this situation.
Required energy levels may be so low that consideration of photo voltaic or wind-driven operation
of the pumping system is worthwhile.
17

6 Auftrag
Am 27.07.2007 vergab die Stadt Wilhelmshaven (Grundstücks- und Gebäudeservice GGS)
an das Institut für Innovations-Transfer (ITI) an der Jade Hochschule den Auftrag zum Bau
zweier Freistrahlapparate und zu deren Betrieb im Banter See in den Jahren 2008 bis 2012.
Das Vorhaben sollte von einem ökologischen Untersuchungsprogramm begleitet werden.
Das Projekt gilt als Langzeitversuch, inwieweit mit dem Einsatz von Freistrahlen eine Verbesserung
der Cyanobakteriensituation erreicht werden kann. Vorausgegangen waren in
2006 eine Bestandsaufnahme und eine Machbarkeitsstudie.
Die Bestandsaufnahme Banter See [4] fasst die Erkenntnisse verschiedener Untersuchungen
zur Trophie des Banter Sees der vergangenen Jahre zusammen. Der Trophiegrad bezeichnet
die Intensität der Primärproduktion in Gewässern, und man unterscheidet verschiedene
Trophiestufen, d.h. Güteklassen und nennt verschiedene Einflussfaktoren. Der Banter
See wird je nach Kriterium als oligotroph bis eutroph eingestuft. Wichtigster Einflussfaktor ist
die Phosphorbelastung. Aber trotz niedriger Phosphatkonzentration sei es im Banter See
regelmäßig zu Cyanobakterienblüten gekommen. Allerdings sei zur Blütezeit die RDP-
Konzentration relativ hoch gewesen, bei einem DIN/RDP- (Redfield-) Verhältnis deutlich unter
10. Das deute auf eine Stickstofflimitierung hin, was N 2 -fixierende Cyanobakterienarten
bevorteile. Der Bericht diskutiert weiterhin mögliche vorhandene P-Quellen externer und seeinterner
Art. Als relativ kurzfristige Maßnahmen zur Verhinderung von Cyanobakterienblüten
werden eine Vielzahl von technischen Ansätzen (sog. externe Maßnahmen) genannt. Insbesondere
wird die Belüftung des Hypolimnions hervorgehoben. Langfristig sei die Reduzierung
des Nährstoffeintrags (sog. interne Maßnahmen) anzustreben. Für ein den Freistrahleinsatz
begleitendes ökologisches Untersuchungsprogramm wird eine Kostenkalkulation
vorgelegt. Der Bericht endet mit einem Beitrag zum aktuellen Freistrahleinsatz im Accumer
See.
Die Studie über einen Einsatz von Freistrahl-Apparaten [10] behandelt die Auslegung, die
Konstruktion und die Kostenabschätzung für Bau und Betrieb von zwei Anlagen im Banter
See. Die Auslegung betrifft die Formulierung strömungstechnischer Anforderungen bzgl. des
Fördervolumenstroms, des Propellerdurchmessers und damit der Austrittsgeschwindigkeit.
Ferner werden die Anordnung im See und die Ausrichtung festgelegt. Das Konstruktionskapitel
erläutert die Plattform und die Antriebseinheit, incl. eines Nachweises der Schwimmstabilität
und incl. der Propellerauslegung. Ferner werden die Verankerung und der elektrische
Anschluss beschrieben, sowie die Punkte Sicherheit, Montage und Ausbringung, Betrieb und
Überwachung angesprochen. Eine Kostenkalkulation schließt die Studie ab.
18

7 Auslegung, Konstruktion, Bau, Infrastruktur, Kosten
Auslegungsdaten, Standorte, Infrastruktur
Der Banter See hat eine Fläche von ca. 1.15 Mio m 2 und damit bei einer mittleren Wassertiefe
von 10 m ein Volumen von ca. 11.5 Mio m 3 . Er liegt lang gestreckt etwa in West-Ost-
Richtung und weist bei einer Engstelle in der Mitte eine deutliche Zweiteilung auf (s. Abb. 5).
Diese topographische Gegebenheit legt den Einsatz von zwei Freistrahl-Apparaten nahe. Die
beiden Freistrahl-Apparate werden in WSW-Richtung ausgerichtet, als Kompromiss zwischen
der vorherrschenden SW-Windrichtung und der Längsrichtung des Sees. Sie arbeiten
auf diese Weise gegen die Windrichtung und fördern in die Rückströmung der vom Wind
getriebenen oberflächennaher Wasserschichten.
„Bant 1“
„Bant 2“
Abb. 5: Banter See und Standorte der Freistrahlanlagen
Die für die Stadt Wilhelmshaven angefertigte Projektstudie [10] gibt Auskunft über die strömungstechnischen
Anforderungen, die Konstruktion und die Infrastrukturmaßnahmen – vor
allem für den ersten Apparat „Bant 1“.
Die Vorgabe des zu fördernden Volumenstroms beider Anlagen richtete sich nach dem
Seevolumen . Eine theoretische Umwälzzeit von / 1600 wurde nach den Erfahrungen
vom Accumer See und nach den Zahlen vergleichbarer Anlagen von „SolarBee“
festgelegt. Daraus folgte der anzustrebende Gesamtvolumenstrom beider Anlagen zu
2 / . Erreicht wurden 1.5 ⁄ , wenn beide Anlagen in ihren Auslegungspunkten
betrieben wurden.
19

Auslegungsdaten „Bant 1“
Durchmesser Propeller 1.3
Neigungswinkel 37.5
Drehzahl 110
Leistungsaufnahme 1.87
Wirkungsgrad
Strömungsleistung
2
0.15
0.28
Anfangsgeschwindigkeit 0.95
Anfangsdurchmesser Freistrahl
√2
0.92
Volumenstrom
4 0.63
Schub 590
Weg zum Seegrund (-10 m) bei linearer
Strahlausbreitung
Geschwindigkeit am Seegrund in
Strahlmitte
6.571 /
16.4
0.35
Eine Variation des Betriebspunkts ist bei „Bant 1“ über eine Drehzahländerung möglich. Der
mit einem Frequenzumrichter angesteuerte Elektromotor erlaubt eine Leistungssteigerung
bis 11 kW.
20

Auslegungsdaten „Bant 2“
Durchmesser Propeller 1.5
Neigungswinkel 30
Drehzahl 40
Leistungsaufnahme 2.5
Wirkungsgrad
Strömungsleistung
2
0.15
0.375
Anfangsgeschwindigkeit 0.95
Anfangsdurchmesser Freistrahl
√2
1.06
Volumenstrom
4 0.84
Schub 790
Weg zum Seegrund (-10 m) bei linearer
Strahlausbreitung
Geschwindigkeit am Seegrund in
Strahlmitte
6.571 /
20
0.33
Der zweite Apparat „Bant 2“ hat eine ähnliche Plattform wie „Bant 1“. Propeller und Antrieb
wurden als Komplettpaket von der Firma WILO bezogen. Eine Drehzahländerung war nicht
möglich.
Die Auslegungsdaten wurden von den Schubmessungen – dargestellt im Kap. „Ergebnisse“
– bestätigt. Die ursprünglich in der Studie genannten höheren Volumenströme beruhten auf
einem fehlerhaften Rechenansatz.
Die theoretischen Strömungsgeschwindigkeiten im Strahlzentrum abhängig von der Lauflänge
folgen aus einer empirischen Formel von Truckenbrodt, s. [8]. Taucher bestätigen eine
deutlich erkennbare Strömungsgeschwindigkeit am Seegrund und eine freigewehte Sedimentoberfläche.
21

Zur Stromversorgung sind Seekabel ausgehend von zwei Zentralen Anschlusssäulen (ZAS)
am Nordufer des Banter Sees verlegt worden (Länge je ca. 250 m). „ZAS 1“ befindet sich am
östlichen Ende der Spundwand. „ZAS 2“ befindet sich am Café Fährhaus.
Die Verankerung erfolgte mittels zweier Ankersteinpaare (1000 kg je Ankerstein) im Westen
der Apparate zu ihrer Ausrichtung und mit einem Pfluganker im Osten zu ihrer Sicherung
nach hinten.
Konstruktion „Bant 1“
Eine CAD-Zeichnung der ersten Freistrahlanlage für den Banter See ist in Abb. 6 zu sehen.
Auf ihr fehlt noch der elektrische Anschlusskasten zur Aufnahme des Frequenzumrichters.
Ferner hat die tatsächliche Anlage kein Kardangelenk zwischen der Antriebswelle und der
Propellerwelle. Die Plattform misst 3.3 x 4 m und ist aus Edelstahl gebaut.
Der Elektro-Getriebemotor unter der rechteckigen Haube leistet max. 11 kW und wird über
einen Frequenzumrichter angesteuert. Dafür ist ein größerer Schaltschrank notwendig, der
mit Wasser gekühlt werden. Zur Fernüberwachung wird ein SMS-Sender für Störmeldungen
installiert. (Studentische Projektarbeit 2007/08)
Die Antriebswelle liegt unter 37.5 0 geneigt und ist etwa 3 m lang. Eine elastische Kupplung
stellt die Verbindung zur Propellerwelle her, die sich in Gleitlagern dreht. Der Propeller hat
einen Durchmesser von 1.3 m und dreht im Auslegungsfall mit 110 min -1 . Er ist in der ersten
Ausführung eine dreiflügelige eigene Stahlblechkonstruktion und wird von einer Stromröhre
umschlossen (Diplomarbeit 2007).
22

Abb.6: Konstruktionszeichnung „Bant 1“
Der Apparat „Bant 1“ hatte einige Problemstellen, die in den ersten beiden Betriebsjahren zu
Unterbrechungen führten:
Die Kupplung zwischen Antriebs- und Propellerwelle versagte in der Saison 2008
zweimal. Dann konnte eine elastische Kupplung gefunden werden, die seit 2009
komplett durchgehalten hat.
Gegen Ende der Saison 2009 kam es zu einem Bruch einer Propellerschaufel. Die
Ursache wurde untersucht, um eine konstruktive Verbesserung vorzuschlagen (Studentische
Projektarbeit 2010). Seit 2010 wird jedoch ein zweiflügeliger Kaufpropeller
eingesetzt, dessen 3D-Profile strömungstechnisch optimiert sind.
Der Kühlwasserkasten neigt zu Undichtigkeit und musste neu verklebt werden. Allerdings
ist bei einer üblicherweise eingestellten Leistung unter 2 kW keine Kühlung erforderlich.
Der Frequenzumrichter ist empfindlich und kompliziert zu bedienen.
Die folgenden Abb. 7 und 8 zeigen „Bant 1“ beim Stapellauf und bei der Bergung im Jahr
2009.
23

Abb. 7: Stapellauf von „Bant 1“ am 02.04.2009
Abb. 8: Bergung von „Bant 1“ im September 2009 (37. KW)
Konstruktion „Bant 2“
Eine CAD-Zeichnung der zweiten Freistrahlanlage für den Banter See ist in Abb. 9 zu sehen.
Die Plattform ist wie bei der ersten Anlage 3.3 x 4 m groß, aber aus lackiertem Baustahl
gefertigt, um die Materialkosten zu reduzieren. Sie trägt eine Tauchmotor - Propeller - Einheit
von WILO (TR 215.40 - 4/8V), die unter einem Winkel von 30 0 geneigt ist und eine feste
Drehzahl aufweist, also elektrisch unkompliziert ist. Der Propeller hat einen Durchmesser
von 1.5 m und dreht mit 40 rpm. Er hat zwei Flügel, die als GFK-Konstruktion stark dreidimensional
geformt und strömungstechnisch optimiert sind. Der Propeller läuft offen, d.h. ohne
Stromröhre. Zur Sicherung ist er von einem Drahtgitterkäfig umgeben.
24

Abb. 9: Konstruktionszeichnung „Bant 2“
Der Apparat „Bant 2“ hat nur wenige unwesentliche
Problemstellen:
Wegen der Schräglage
der Tauchmotor - Propeller - Einheit musstee auf Empfehlung
der Fa. WILO die Getriebeölmenge erhöht werden.
Am Aufnahmegerüst kommt es zuu Korrosion.
Die folgenden Abb. 10 bis 12 zeigen „Bant 2“ beim Stapellauf und u bei der Bergung in 2009.
25

Abb. 10: Stapellauf von „Bant 2“ am 02.04.2009
Abb. 11: Bergung von „Bant 2“ am 08.10.2009
Abb. 12: Bergung von „Bant 2“ am 08.10.2009
26

Externee unentgeltliche Hilfe
Bei der Einrichtung
der Infrastruktur, beim Bau der
Plattformen sowie beim Ausbringen und
Einholen der Anlagen gab es
umfangreiche Hilfe von lokalen Institutionen, Firmen und Vereinen.
Die Ankersteine wurden vom Bauhof des Wasser- und Schifffahrtsamtess (WSA) Wilhelms-
haven zur Verfügung gestellt und vom Technischen Hilfswerkk (THW, Ortsgruppe Wilhelms-
haven, Hr. Hirch) in
Ufernähe vor dem Grodendammm in den See gesetzt. An ihre endgültigen
Positionen gelangten sie mittels Hebesäcken in einer gemeinsamen Schleppaktion von Tauvon
den
chern des UWC-Manta und Helfern des THW. Die Seekabel wurden vom THW
Zentralen Anschlusssäulen (ZAS) zu denn Freistrahl-Positionen
verlegt.
Der Bau
der Plattform von „Bant 1“ erfolgte in der Ausbildungswerkstatt
„Bant 2“
wurde im Marinearsenal (MArs) Wilhelmshaven gefertigt.
des WSA-Bauhofs.
Ausbringen, Versetzen und Bergen der Anlagen leistete in den meisten Fällen das THW.
Die Firma Manitowoc (Hr. Abels) stellt regelmäßig Platz auf ihrem Gelände für Montage und
Demontage zur Verfügung.
Allen Hilfeleistenden ein besonderer Dank an dieser
Stelle!
27

Finanzierung
Der Auftrag der Stadt Wilhelmshaven, Grundstücke und Gebäude GGS, vom 27.06.2007
(eigentlich 27.07.2007) beinhaltete die Maßnahme „Bau und Betrieb von 2 Freistrahlapparaten
einschließlich begleitendes ökologisches Untersuchungsprogramm“. Er folgte der Angebotssumme
von 165.000 € (einschließlich Mehrwertsteuer) für die technische Herstellung
und für das 1. Betriebsjahr 2008. Davon entfielen 121.444 € auf die Herstellkosten und
43.556 € auf die Betriebskosten incl. ökologischen Untersuchungsprogramms. Für die weiteren
4 Betriebsjahre wurden je 43.000 € Betriebskosten und 9.520 € Reparaturkosten bewilligt.
Im Angebot waren jährliche Stromkosten von 9.520 € veranschlagt worden, die aber
deutlich geringer ausfielen und tatsächlich nicht vom Auftragnehmer getragen wurden. Über
die einzelnen Einnahmen und Ausgaben wurde detailliert Buch geführt. In der Übersicht
ergibt sich das folgende Bild mit Preisen ohne Mehrwertsteuer:
Kostenart bewilligt verausgabt prozentual Bemerkung
Herstellung 102.054 € 93.316 € 91 %
Betrieb 78.689 € 49.670 € 63 % ohne Strom
Ökologisches Begleitprogramm 94.450 € 94.450 € 100 %
Gesamt 275.193 € 237.436 € 86 %
Die jährliche Entwicklung der Kostenanteile veranschaulicht die folgende Graphik:
50.000
45.000
40.000
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
Kostenübersicht
2007 2008 2009 2010 2011 2012
Technik Personal Ökologie Verwaltung
31

8 Ergebnisse
Betrieb der Freistrahlanlagen
Die Betriebszeiten, der Stromverbrauch und daraus die elektrischen Antriebsleistungen wurden
vollständig erfasst. Seit dem 01.09.2008 wurden dazu regelmäßig die Zählerstände der
ZAS abgelesen. Die folgenden Abbildungen zeigen die zeitlichen Verläufe der elektrischen
Leistung beider Anlagen in den fünf Betriebsjahren. „Bant 1“ bietet ein unregelmäßigeres Bild
verglichen mit „Bant 2“. Gründe sind neben Anfangsschwierigkeiten wie Kupplungsschäden
und Kühlpumpenausfälle sich zusetzende Schutzgitter, aber auch durchgeführte Drehzahlvariationen.
„Bant 2“ lief sehr gleichmäßig und zuverlässig dank ihrer einfacheren Konstruktion
bei konstanter Drehzahl. Die jährlichen Stromverbräuche sind der Tabelle zu entnehmen:
Bant 1 Bant 2
2008 3646 kWh
2009 3905 kWh 9761 kWh
2010 6866 kWh 10665 kWh
2011 6046 kWh 10322 kWh
2012 6377 kWh 10587 kWh
Summe 26840 kWh 41335 kWh
2,50
Leistung Bant 1 [kW]
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.08 01.05.08 31.05.08 30.06.08 30.07.08 29.08.08 28.09.08 28.10.08
32

2,00
Leistung Bant 1 [kW]
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.09 01.05.09 31.05.09 30.06.09 30.07.09 29.08.09 28.09.09 28.10.09
3,00
Leistung Bant 2 [kW]
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.09 01.05.09 31.05.09 30.06.09 30.07.09 29.08.09 28.09.09 28.10.09
33

2,50
Leistung Bant 1 [kW]
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.10 01.05.10 31.05.10 30.06.10 30.07.10 29.08.10 28.09.10 28.10.10
3,00
Leistung Bant 2 [kW]
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.10 01.05.10 31.05.10 30.06.10 30.07.10 29.08.10 28.09.10 28.10.10
34

2,00
Leistung Bant 1 [kW]
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.11 01.05.11 31.05.11 30.06.11 30.07.11 29.08.11 28.09.11 28.10.11
3,00
Leistung Bant 2 [kW]
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.11 01.05.11 31.05.11 30.06.11 30.07.11 29.08.11 28.09.11 28.10.11
35

2,00
Leistung Bant 1 [kW]
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.12 01.05.12 31.05.12 30.06.12 30.07.12 29.08.12 28.09.12 28.10.12
3,00
Leistung Bant 2 [kW]
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
01.04.12 01.05.12 31.05.12 30.06.12 30.07.12 29.08.12 28.09.12 28.10.12
36

Energietechnischer Wirkungsgrad der Propeller
Der Gesamtwirkungsgrad bezieht die erzielte Strömungsleistung auf die eingesetzte elektrische
Leistung
Die Strömungsleistung ist der Strom der kinetischen Energie des austretenden Freistrahls
2
2
2
mit dem Schub als dem Produkt aus austretendem Massenstrom und Austrittsgeschwindigkeit
.
Die elektrische Leistung wird aus dem zeitlichen Stromverbrauch bestimmt (s.o.)
Mittels Kraftmessungen an den beiden Ankerseilen über eine zwischengeschaltete Kraftmesswaage
wird der Propellerschub bestimmt. Austrittsgeschwindigkeit und Strömungsleistung
folgen aus
2
mit der Wasserdichte und der Propellerfläche .
Für die Schubbestimmung gilt das Kräftegleichgewicht in x-Richtung, d.h. in Ponton-
Längsrichtung parallel zur Wasseroberfläche (xy-Ebene)
cos cos cos cos cos
mit
Schub in Richtung Propellerachse (Betrag)
,
,
Seilkraft links, rechts (Betrag)
Winkel zwischen Propellerachse und x-Richtung
Winkel zwischen Ankerseil und xy-Ebene
, Winkel zwischen Projektion des Ankerseils auf xy-Ebene und x-Richtung
Mit den gemessenen Kräften und bei bekannten Winkeln kann somit der Schub berechnet
werden. Wegen unterschiedlicher Längen der beiden Ankerseile sind die Kräfte und Winkel
links und rechts nicht gleich. Das Kräftegleichgewicht in y-Richtung verlangt
0 cos sin cos sin
Darüber lassen sich die nach Augenschein bestimmten Winkel und korrigieren.
37

Die Messungen erfolgten bei Windstille, d.h. ohne Windkraft auf die Anlage. Eine Kraft des
Versorgungskabels wird nur in z-Richtung angenommen (Gewichtskraft).
An der Anlage „Bant 1“ wurde eine Drehzahlvariation vorgenommen (Messungen am
02.08.2012). Die folgenden Abbildungen zeigen die Verläufe von Kräften, Leistung, Wirkungsgrad
und Volumenstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl. Das Wirkungsgradoptimum
liegt mit 0.165 knapp unter 100 rpm.
35,0
Seilkräfte [kg] vs. Drehzahl [rpm]
30,0
25,0
20,0
15,0
Kraft links
Kraft rechts
10,0
5,0
0,0
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
10,0
y‐Seilkraftkomponenten [kg] vs. Drehzahl [rpm]
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
Kraft li y
Kraft re y
3,0
2,0
1,0
0,0
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
700,0
x‐Kraftkomponente und Schub [N] vs. Drehzahl [rpm]
600,0
500,0
400,0
300,0
Kraft x [N]
Schub [N]
200,0
100,0
0,0
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
38

2,50
Elektrische Leistung [kW] vs. Drehzahl [100 rpm]
2,00
1,50
y = 1,3578x 2 ‐ 0,0635x + 0,3431
R² = 0,9979
1,00
Leist. [kW]
Poly. (Leist. [kW])
0,50
0,00
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
1,20
Austrittsgeschwindigkeit [m/s] vs. Drehzahl [rpm]
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
0,70
Volumenstrom [m 3 /s] vs. Drehzahl [rpm]
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
0,180
Wirkungsgrad vs. Drehzahl [rpm]
0,160
0,140
0,120
0,100
0,080
0,060
0,040
0,020
0,000
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
39

An der Anlage „Bant 2“ wurden die entsprechenden Werte für die einzig verfügbare Drehzahl
von 40 rpm bestimmt (Messungen am 11.10.2012):
Schub
768 N
Elektrische Leistung 2.49 kW
Austrittsgeschwindigkeit 0.93 m/s
Volumenstrom 0.82 m 3 /s
Wirkungsgrad 0.144
Geschwindigkeitsmessungen im Freistrahl
Tiefenprofile der Strömungsgeschwindigkeit wurden mit einer Akustik-Doppler-Sonde aufgenommen
(Sentinel ADCP „Acoustic Doppler Current Profiler“ von Teledyne RD Instruments).
Sie war am Bug des Messschiffs „Navicula“ des ICBM der Universität Oldenburg montiert
und vermaß Traversen in unterschiedlichen Abständen vor den Freistrahlanlagen. Damit
konnten die Profile der beiden Freistrahlen entlang ihrer Ausbreitungsrichtung verfolgt werden
(Messungen vom 28./29.06.2011).
Die einzelnen aufgenommenen Geschwindigkeitsfelder – jeweils zweidimensional in Tiefe
und Fahrtrichtung – werden gemeinsam als dreidimensionale Felddarstellungen in den folgenden
Abb. 13 bis 15 dargestellt. Die Messwerte zeigen sich räumlich nur grob aufgelöst
mit einem hohen Rauschanteil.
Bant 1: Der Freistrahl verläuft geradlinig steil nach unten (37.5 0 zur Wasseroberfläche geneigt)
und erreicht deutlich den Grund.
Bant 2: Der Freistrahl beginnt relativ flach (in diesem Jahr ausnahmsweise nur 20 0 geneigt),
wird zur Wasseroberfläche abgelenkt und erreicht nicht den Grund. Offensichtlich kann das
zu diesem Messzeitpunkt durch intensive Sonneneinstrahlung wärmere Oberflächenwasser
nicht sehr weit in die kältere und damit dichtere Tiefe eindringen.
40

Abb. 13: Geschwindigkeitsfelder vor Bant 1 bei niedriger Drehzahl, Wassertiefe bis 9 m
Abb. 14: Geschwindigkeitsfelder vor Bant 1 bei hoher Drehzahl, Wassertiefe bis 9 m
41

Abb. 15: Geschwindigkeitsfelder vor Bant 2, Wassertiefe bis 8.5 m
Ökologische Begleituntersuchung
Parallel zum Einsatz der Freistrahlanlagen wurde eine umfangreiche ökologische Begleituntersuchung
von MarChemConsult, Prof. Liebezeit durchgeführt. Darüber wurde jährlich berichtet.
Zum Zeitpunkt der Fertigstellung des vorliegenden Abschlussberichts zur Technik
liegt der Bericht für 2012 zur Begleituntersuchung, der auch als Abschlussbericht konzipiert
ist, noch nicht vor. Daher wird hier auf den Bericht für 2011 [11] zurückgegriffen. Im Fazit
dieses Berichts heißt es:
Im Jahr 2011 gingen sowohl die Zellzahlen des Phytoplanktons und damit auch der
Cyanobakterien ebenso deutlich zurück wie die Konzentrationen des reaktiven gelösten
Phosphats und die Menge an cyanobakteriellen Pigmenten. Ein Zusammentreiben von
cyanobakterieller Biomasse nach dem Absterben einer Blüte wurde nur kurzfristig im Juni
beobachtet. Die angetriebene Biomasse erreichte bei weitem nicht die Menge der Vorjahre
und machte sich nur sehr kurzfristig durch die Freisetzung von Toxinen beim Abbau bemerkbar.
Die Sauerstoffsättigung und die Secchi-Tiefenwerte stiegen 2011 an. Einige dieser Befunde
lassen sich anhand der Langzeitdaten als Trends bezeichnen, z.B. der Rückgang der RDP-
Konzentrationen. Dieser lässt sich allerdings nicht auf die Abkoppelung des Rynschlots im
Sommer 2011 zurückführen, obwohl dies langfristig eine Rolle für den P-Haushalt des Banter
Sees spielen sollte, berücksichtigt man die deutlich höheren RDP-Konzentrationen in diesem
Zulauf.
42

Es kann weiter spekuliert werden, dass bei den in diesem und im letzten Jahr vorherrschenden
oxischen Bedingungen in größeren Wassertiefen als Folge der fehlenden Temperaturschichtung
mehr Phosphat im Sediment festgelegt wurde, z.B. in Form von Eisenverbindungen.
Bei der Interpretation anderer Parameter muss berücksichtigt werden, dass auch externe
Einflüsse eine Rolle spielen. So zeigt eine Betrachtung der meteorologischen Einflüsse während
der Wachstumsphase des Phytoplanktons (April bis September) deutliche Unterschiede
zwischen den einzelnen Jahren. Allerdings sind diese z.B. zwischen 2010 und 2011 nicht so
groß, als dass die beobachteten Effekte beim Phytoplankton damit erklärt werden könnten.
Eine bislang nicht in Erwägung gezogene Quelle für Stickstoff- und Phosphatverbindungen
können Verrieselungsleitungen von nicht mehr aktiven Kläranlagen sein. Eine solche Quelle
käme erst nach einer tiefgründigen Wassersättigung des Bodens zum Tragen, so dass sich
ohne gezielte Untersuchungen bzw. Laborexperimente die mögliche Bedeutung nicht belegen
lässt.
Ebenso muss die Auswaschung von Düngemitteln berücksichtigt werden, vor allem für N-
Verbindungen. Dies könnte die hohen sommerlichen DIN-Konzentrationen erklären.
Eine weitergehende Interpretation der Ergebnisse lässt sich mit den vorliegenden Daten daher
nicht erreichen. Es fehlen dazu unter anderem Zeitserien der bekannten Einträge und
Informationen zu anderen Eintragswegen. Ebenso fehlen Daten zu den funktionellen Zusammenhängen
im gesamten Ökosystem, z.B. zur Rolle des Zooplanktons oder der Makrophyten
(s. dazu [4]).
Die folgenden Abbildungen aus dem genannten Jahresbericht zeigen die Entwicklungen des
Phycocyaningehalts und der RDP-Konzentration über den bisherigen Zeitraum des
Freistrahleinsatzes.
43

Abb. 16: Entwicklung der über die gesamte Wassersäule integrierten Phycocyaningehalte
von 2008 bis 2011. Für April bis Juni 2009 liegen
wegen eines Gerätefehlers keine Phy-
cocyaninwerte vor.
[11]
Abb. 17: Entwicklung der über die gesamte Wassersäule integrierten RDP-Konzentrationen
von 2008 bis 2011. [11]
44

9 Parallele Ereignisse
Nach der Auftragserteilung 2007 und dem Beginn des Freistrahleinsatzes im Sommer 2008
war das Thema Sanierung und Restaurierung des Banter Sees weiterhin umstritten. Der optische
Eindruck des Sees, die eingeschränkten Nutzungsmöglichkeiten und die Zukunft des
Areals überhaupt hielten die Diskussion in Politik und Öffentlichkeit weiter aufrecht.
Im Sommer 2010 gründete die Stadt auf Initiative von Dr. Graul einen Arbeitskreis Banter
See, der sich intensiv mit dessen Problematik befassen sollte. Alle am Banter See engagierten
Erfahrungsträger aus der Stadtverwaltung und aus der ortsansässigen Wissenschaft sollten
zusammengeführt werden und unter der Leitung eines externen Moderators beraten, was
zur Verbesserung der Wasserqualität weiterhin getan werden kann. Ziel war ein realistisches
Handlungskonzept und eine einvernehmliche Basis für das weitere Vorgehen.
Am 28.10.2010 beschloss der Rat der Stadt die „Erstellung eines Gesamtkonzeptes zur Verbesserung
der Wasserqualität des Banter Sees sowie Bereitstellung der erforderlichen
Haushaltsmittel“. Der externe Moderator / Berater sollte diesen Prozess der Konzepterstellung
leiten, der Arbeitskreis Beratungs- und Lenkungsorgan sein. Der Moderator sollte dabei
direkt den Kontakt zu den Mitgliedern des Arbeitskreises suchen.
Zum externen Moderator wurde das Ingenieurbüro Dr.-Ing. Manzenrieder und Partner (IM+P)
ausgewählt. Von der Auswahl des Moderators wurden die Vertreter der Fachhochschule im
Februar 2011 kurzfristig ausdrücklich ausgeschlossen – mit dem Hinweis, dass es sich um
eine verwaltungsinterne Angelegenheit handelte. Zu weiteren Arbeitskreissitzungen wurden
wir nicht mehr eingeladen. Auch nahm der Moderator keinen Kontakt zu uns auf. Statt einen
Arbeitskreis zu moderieren, hat Manzenrieder ein vergleichendes Gutachten verfasst. Die
Ergebnisse wurden am 27.06.2011 der Öffentlichkeit vorgestellt. Vorher erlangten wir nur
bruchstückhaft aus der Presse Kenntnis davon.
Präsentation Manzenrieder
Die Ergebnispräsentation des IM+P umfasst zunächst einige Vorbemerkungen zum Gewässermanagement
allgemein, die Erwähnung des Banter Sees in der EG-
Wasserrahmenrichtlinie sowie seine historische Entwicklung. Sie kommt dann auf das Kernproblem
des Massenwachstums von Cyanobakterien und den Nährstoffzyklus zu sprechen.
Auftragsgemäß sind 43 verfügbare Untersuchungsberichte aus den Jahren 1971 bis 2011
kritisch ausgewertet worden. Eine Zusammenfassung der Hauptergebnisse erwähnt das Auftreten
von Cyanobakterien-Blüten seit 1990 und den Haupteinflussfaktor des hohen bioverfügbaren
RDP-Gehalts im Wasser und des hohen rücklösbaren P-Gehalts im Sediment.
Der Einsatz der Freistrahlanlagen wird ausgesprochen negativ kritisch kommentiert. Die vorgeschlagenen
Sanierungs- und Restaurierungsoptionen nennen zunächst die Reduzierung
von Einleitungen, dann die Konditionierung des Sediments und ferner die Verdünnung durch
Öffnung des Sees. Die sog. endogene Option der Sedimentkonditionierung soll mit dem
Phosphatfällungsmittel Bentophos erfolgen, für dessen Einsatz einige Referenzen genannt
werden. Allerdings werden hier auch Schwachstellen bezeichnet, die u.a. eine Voruntersuchung
notwendig erscheinen lassen. Die sog. exogene Option der Öffnung des Sees wird
einseitig und zweiseitig vorgeschlagen: Einseitig durch Öffnung des Grodendamms, wie es
bereits 1976 einmal geplant worden ist, und zweiseitig durch zusätzliche Öffnung des See-
45

deichs im Westen, um einen Durchfluss zu ermöglichen. Die Sanierungsoptionen werden
bewertet und es wird auf die Notwendigkeit ergänzender Bestandsaufnahmen und der Ermittlung
physikalischer Zeitreihen, z.B. bezüglich der Grundwasserdynamik, verwiesen. Eine
Handlungsempfehlung schließt die Präsentation ab.
Stellungnahmen
Als Reaktion auf die Präsentation des IM+P wurden drei Stellungnahmen der am Freistrahlprojekt
engagierten Professoren verfasst.
Lücking schrieb am 29.06.2011 die folgende „Stellungnahme zur Begutachtung der Situation
im Banter See“ und richtete sie an die Verantwortlichen der Stadt:
Am Abend des 27. Juni d. J. konnte ich einen Vortrag des Herrn Dr. Manzenrieder über ein
von ihm erstelltes Gesamtgutachten zum Banter See hören. Darin sind bisherige Berichte
und Gutachten zusammengefasst worden, sind Befragungen von Beteiligten und Betroffenen
ausgewertet worden, und darin wird schließlich eine Empfehlung gegeben, wie mit dem Banter
See weiter verfahren werden soll.
Ursprünglich war seitens der Stadt Wilhelmshaven ein Arbeitskreis geplant worden, der alle
am Banter See engagierten Erfahrungsträger zusammenführen sollte, und der unter Leitung
eines externen Moderators beraten sollte, was zur Verbesserung der Wasserqualität des
Banter Sees getan werden kann. Zum externen Moderator wurde Herr Dr. Manzenrieder
ausgewählt, der aber dann, statt einen Arbeitskreis zu moderieren, das oben erwähnte vergleichende
Gutachten verfasst hat.
Ich war von diesem sogenannten Arbeitskreis ausdrücklich ausgeschlossen und habe Ergebnisse
zunächst bruchstückhaft aus der Presse und dann erst am Informationsabend des
27. Juni erfahren. Meine Mitarbeiter und ich sind niemals um eine Stellungnahme gefragt
worden, obwohl wir die Einzigen sind, die seit Jahren in großem Umfang und ganz konkret
am Banter See arbeiten, um etwas gegen die Cyanobakterienplage zu tun. Die Freistrahlanlagen
werden im Bericht zwar erwähnt, aber negativ beurteilt – mit Argumenten, die eine
genauere Kenntnis der zugrundeliegenden Überlegungen vermissen lassen. Das ist auch
nicht verwunderlich, wenn man die Urheber ignoriert.
Angehörige der Fachhochschule in Wilhelmshaven beschäftigen sich seit über 10 Jahren
wissenschaftlich mit diesem Thema, sie leisten seit 4 Jahren engagierte Arbeit beim Betrieb
der Freistrahlanlagen im Banter See, nebenberuflich und unentgeltlich – lediglich die Sachkosten
werden von der Stadt finanziert. Die zugrundeliegenden Ideen finden mittlerweile internationale
Beachtung.
Das Gutachten erscheint oberflächlich und einseitig. Es fasst altbekannte Erkenntnisse
bruchstückhaft zusammen und liefert nichts Neues. Viele mögliche Restaurierungsmaßnahmen
werden überhaupt nicht erwähnt. Von Synergieeffekten, wie sie im ursprünglich geplanten
Arbeitskreis erzielt werden sollten, kann keine Rede sein. Da hatte ich mehr erwartet, vor
allem eine objektive Darstellungsweise. Auch die aufgewendete Zeit zur Erstellung des Gutachtens
war denkbar kurz. Das einzig Neue im Gutachten ist der Versuch, das vermeintlich
negative Ergebnis der Freistrahlanlagen als Erstes zu verkünden – allerdings für ein Ergebnis
zu früh und ohne Rücksprache mit den Urhebern. Auffällig ist zudem die öffentliche ag-
46

gressiv-polemische Diffamierung der Freistrahlanlagen seitens des Gutachters, und dass die
städtischen Auftraggeber dies zulassen.
Die Freistrahltechnik ist eine erste schonende und preisgünstige Technik, um eine Restaurierung
des Banter Sees anzugehen. Sie muss über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden.
Erst dann kann ein Urteil über Wirksamkeit oder Nichtwirksamkeit gefällt werden. Der
jetzige Einsatz dauert noch bis zur Saison 2012. In der Zwischenzeit sind erste Hinweise auf
eine positive Wirksamkeit anhand der limnologischen Untersuchungen zu erkennen – ein
abschließendes Urteil ist aber jetzt noch nicht möglich.
Ein zweiter aufwändigerer Schritt zur Seenrestaurierung ist der Wasseraustausch. Hier empfiehlt
das FH-Team seit längerem die Tiefenwasserableitung, die vom o.g. Gesamtgutachten
allerdings nicht erwähnt wird. Hier soll belastetes Tiefenwasser abgepumpt werden, um dann
mit nachfließendem weniger belastetem Wasser einen Austausch zu realisieren. Dieser
Schritt kann auch noch als umweltkonform betrachtet werden, erfordert aber das Einverständnis
der Seenutzer zur Änderung der Wassereigenschaften wie z.B. des Salzgehalts
und den Einsatz größerer finanzieller Mittel.
Höchstens an dritter Stelle steht unserer Einschätzung nach ein chemischer Eingriff, wie er
mit dem Einsatz von Bentophos zur Phosphatbindung vorgeschlagen wird. Dieser Eingriff
muss höchst kritisch gesehen werden. Er ist nicht umweltkonform, er ist teuer, und er ist
nicht nachhaltig. Die Phosphorquelle im Banter See ist nicht bekannt, sie kann also auch
nicht abgestellt werden, und wahrscheinlich müsste der Einsatz alle paar Jahre wiederholt
werden.
Michele schrieb am 30.06.2011 seine Stellungnahme, in der er dem Gutachter vorwirft, die
Basis für die seinerzeitige Ratsentscheidung, Freistrahlanlagen zu installieren, nicht zu kennen.
Er verweist auf seine Veröffentlichung in „Limnologica“ 2002 [8], auf ein Gespräch mit
dem Gutachter über die Realisierung von Freistrahlanlagen im Banter See vor mehr als 6
Jahren und auf die Veranstaltung des VDI in der Fachhochschule zu den Freistrahlanlagen
am 21.06.2011, die der Gutachter besucht habe und wo er sich von Berichten zur Wirksamkeit
der Anlagen habe überzeugen lassen können. Michele erwähnt noch einmal die Fernwirkung
des „minimalinvasiven“ Freistrahl-Eingriffs am Beispiel des Bleilochtalsperren-
Projekts. Er verweist auf den deutlich erhöhten Sauerstoffgehalt an der Sedimentoberfläche.
Ferner würde die Durchmischung eines Gewässers die Cyanobakterien vieler ihrer Vorteile
berauben. Im „chaotischen System“ eines Sees sei die Bewertung einer Maßnahme schwierig
und eine Modellierung mit sicheren Aussagen ebenfalls nicht möglich. Die Methode der
Destratifikation sei die in der Welt meist angewandte. Michele verweist auf die Firma „Solar
Bee“ mit mehr als 1000 erfolgreichen Installationen.
Liebezeit versandte am 04.07.2011 seine „Anmerkungen zur Präsentation ‚Sanierung des
Banter Sees‘ durch das Ingenieurbüro Manzenrieder und Partner am 27.06.2011“. Seine
Stichworte sind:
Seensanierung: Liebezeit bemängelt, dass andere Möglichkeiten ohne nachvollziehbare
Gründe nicht betrachtet wurden. Ebenso wenig finde sich das aktuelle eingesetzte Freistrahlverfahren
in der Präsentation. Er vermisst entscheidende Informationen. „Zudem wäre
es sicher hilfreich gewesen, wenn man sich auch mit derjenigen wissenschaftlichen Einrichtung,
die etwa die Hälfte der ausgewerteten Berichte lieferte und so über ein umfangreiches
Wissen über den Banter See verfügt, direkt auseinandergesetzt hätte.“
47

Nährsalzgehalte: Neben dem Phosphorgehalt seien weitere Parameter heranzuziehen, um
den tatsächlichen Zustand eines Gewässers zu seiner trophischen Einstufung festzustellen.
Eine einfache Klassifizierung anhand akzeptierter Kriterien sei nicht möglich.
Biologie des Banter Sees: Die im See ablaufenden biologischen Prozesse seien so gut wie
gar nicht verstanden.
Sedimente: Mit der undifferenzierten Aussage, dass sich am Boden des Banter Sees eine
bis zu 4 m mächtige „Weichschicht“ befände, würden unbelegte Bedenken erzeugt.
Sedimentkonditionierung: Bentonit verhalte sich unproblematischer als andere Fällungsmittel.
Es lägen aber noch keine Langzeitmessungen vor. Nachteile und Schwierigkeiten werden
noch einmal angesprochen.
Sedimentäres Phosphat: Eine Abschätzung möglicher Phosphateinträge aus dem Sediment
sei eine müßige Übung. Die Aussage in der Präsentation, dass in den Sedimenten die dreifache
Menge an Phosphat enthalten sei, sei purer Alarmismus.
Auswirkungen von Sanierungsmaßnahmen: Eingriffe in die Ökologie von Gewässern ließen
sich in ihren Auswirkungen nur in einer Langzeitperspektive bewerten. Ebenso genüge es
nicht, nur einen einzigen Parameter (z.B. die Phosphatkonzentration) zu Aussagen heranzuziehen.
Vor einer Entscheidung müsse ergänzend eine Reihe von grundlegenden Daten vorliegen.
Banter See Konferenz
Am 19.12.2011 lud der Oberbürgermeister zur ersten Banter See Konferenz am 27.01.2012
ein, um die Bürger der Stadt an den Überlegungen zur künftigen Entwicklung rund um den
Banter See zu beteiligen. Es wurden vier Impulsreferate angesetzt, zu deren Themen anschließend
vier Workshops eingeplant wurden. Themen waren die Blaualgenproblematik und
die Sanierungsvorschläge, sowie die städtebaulichen Entwicklungsvorstellungen. Die Betreiber
der Freistrahl-Anlagen wurden nicht zu einem Referat eingeladen und erhielten auch erst
auf Nachfrage eine Einladung zur Konferenz. Hier die schriftliche Reaktion von Lücking vom
02.01.2012 an die Stadtverwaltung:
Sehr geehrte Herren,
laut WZ vom 22.12.2011 liegt das Programm für die Banter-See-Konferenz am 27.01.2012
fest. In der Reihe der angekündigten Impulsreferate vermissen wir den Platz für die Vertreter
der Fachhochschule. Ferner wurden wir bisher nicht zu dieser Konferenz angesprochen. Wir
erfahren davon nur aus der Zeitung, und es werden die trüben Erinnerungen an den Banter-
See-Arbeitskreis des vergangenen Jahres wieder wach.
Seit vier Jahren betreiben wir mit erheblichem persönlichem Aufwand die beiden Freistrahlanlagen
im Banter See. Damit sind wir die einzigen, die konkret an der Verbesserung der
Wasserqualität des Sees arbeiten und sich nicht nur in Studien und Mutmaßungen ergehen.
Auch stellt sich inzwischen ein gewisser Erfolg unserer Bemühungen ein, wie man dem Jahresbericht
2011 zur ökologischen Begleituntersuchung entnehmen kann.
48

Darüber hinaus muss betont werden, dass wir – FH-Angehörige, Mitglieder örtlicher Vereine
und Firmenangehörige – die aktiven Bürger der Stadt sind, die ehrenamtlich, d.h. ohne jegliches
Honorar am Projekt Banter See tätig sind. Und es ist schon ein gewisses Maß an Aufmerksamkeit
seitens der Öffentlichkeit und der städtischen Verantwortlichen erwünscht, damit
die Arbeiten mit den Freistrahlanlagen auch in 2012 fortgesetzt werden können. Motivation
ist angebracht für das weitere Engagement der FH-Freistrahlgruppe und ihrer Freunde für
die Stadt und den Banter See – sind wir doch schon etwas angeschlagen durch die schlechte
Behandlung im Rahmen der Manzenrieder-Studie (s.a. mein Schreiben vom 29.06.2011).
Mit freundlichen Grüßen
Peter Lücking
Beschlussvorlage an den Rat
Am 07.05.2012 machten der Stadtbaurat und der Oberbürgermeister einen Beschlussvorschlag
für den Rat der Stadt, dass Phosphatfällungsmittel zu vergleichen und zu testen seien
und dass weitere Aufträge vergeben werden zum Ganzjahresmonitoring von Gewässerparametern,
zur Erkundung von Sediment und Grundwasserflüssen, zur Erstellung eines Baugrundgutachtens
zu Grodendamm und zur Erstellung einer Studie zur biologischen Umgestaltung.
Über konkrete Sanierungsmaßnahmen entscheide der Rat nach Beendigung des
Freistrahlanlagen-Einsatzes 2012.
Der Rat hatte im Juli 2011 eine sofortige Phosphatfällung mit Bentophos abgelehnt, die Erarbeitung
eines Nutzungskonzepts für den Banter See beschlossen und ein Moratorium eingelegt
für andere in der Diskussion stehende Sanierungsverfahren, für die eine Reihe von
aufgezählten Maßnahmen zu prüfen seien.
Ein Zwischenbericht der Verwaltung zur Banter See – Sanierung sieht die nachhaltige Lösung
des Blaualgenproblems als wichtig an für alle Nutzungsüberlegungen im Bereich des
Banter Sees. Die nach bisherigen Vorschlägen und Erkenntnissen in Frage kommenden
Maßnahmen seien:
1. Freistrahlverfahren: „Es könnte ein Einsatz noch über 2012 hinaus und der Ausbau
des begleitenden Messprogrammes notwendig sein, um Erfolg oder Misserfolg feststellen
zu können. Prognostiziert wird derzeit beides.“
2. Wasseraustausch (ein-/zweiseitig)
3. Phosphatfällung
4. Salinitätserhöhung
5. Fischbesatz / Uferbepflanzung
6. Einleitungen unterbinden
7. Grundlagen-Beschaffung
„Die städtischen Gremien sollten sich vor weiteren kostenträchtigen und zeitaufwändigen
Maßnahmen auf eine grobe Richtung fokussieren, eine TECHNISCHE, die in Richtung Wasseraustausch
mit erheblichen baulichen Veränderungen, hohen Kosten und mehrjähriger
Vorermittlung und Umsetzung geht, eine CHEMISCHE, die vorbehaltlich Anwendungsversuch
und Wirkungsnachweis auf die ebenfalls mit hohen Kosten verbundene Einbringung
von Bentophos®, Carbon Add® o.a. hinaus läuft oder auf die BIOLOGISCHE, die auf einen
Umbau der Nahrungskette im Banter See und auf die Anpflanzung von Filter-Pflanzen setzt.
49

Der weitere Einsatz der Freistrahlanlage würde sich mit der biologischen Lösung vertragen,
mit den anderen Lösungen aber nicht.“
50

10 Befragung von Seenutzern
Zum Abschluss des Projekts wurden im Januar 2012 einige Seeanrainer zu den Freistrahlanlagen,
zur Cyanobakterienproblematik und zum Banter See interviewt. Befragt wurden die
Vorsitzenden der Vereine
Kanu- und Segelsportverein Wilhelmshaven, KSW
Wilhelmshavener Kanufreunde, WKF
Windsurfing Club Jade, WCJ
Sportfischerverein Wilhelmshaven, SFV
Unterwasserclub Manta Wilhelmshaven, UWC
Die folgenden Fragen wurden gestellt:
(1) Wie beurteilen Sie die Wasserqualität im Banter See und welche Erwartungen haben
Sie?
(2) Haben Sie in den vergangenen fünf Jahren Veränderungen festgestellt?
(3) Brauchen wir weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität?
(4) Wie ist Ihre Meinung zu den Freistrahlanlagen?
(5) Wie ist Ihre Meinung zu einer Öffnung des Grodendamms?
Zu (1)
Die Beurteilung des Banter Sees fällt naturgemäß unterschiedlich aus, je nachdem welche
Eigenschaften die verschiedenen Vereine für ihre Sportarten und Freizeitangebote priorisieren.
Segler und Kanuten fordern eine noch bessere Wasserqualität ohne jegliche Störung
durch Blaualgen. Cyanobakterienblüten sind unangenehm für die Sporttreibenden, sie verschlechtern
das Image des Banter Sees und bedrohen die Existenz der Vereine. Im einzigen
Freizeitgewässer Wilhelmshavens muss Wassersport jederzeit möglich sein. Daher besteht
der Wunsch nach Beseitigung der Cyanobakterienbelastung. (KSW, WKF)
Für die Taucher sind die Sichtverhältnisse unter Wasser das wichtigste Kriterium. Die Nachfrage
nach Tauchkursen und von auswärtigen Tauchtouristen ist direkt davon abhängig.
Mindestens 5 m Sicht werden gewünscht. (UWC)
Zufriedenstellend ist die Wasserqualität für die Windsurfer. Allerdings legen sie besonderen
Wert auf die Uferbereiche, die besser gepflegt werden sollen. Die Bewaldung ist zu stark
geworden und verschlechtert die Windverhältnisse. Das Außenbild wird durch die Industrieanlagen
beeinträchtigt. (WCJ)
Auch für die Sportfischer ist der Zustand des Banter Sees zufriedenstellend. Sie berichten
von einer sehr guten Wasserqualität und von einer sehr guten Fischentwicklung. Ausrei-
51

chender Sauerstoffgehalt sorgt für eine gute Produktivität gerade in den letzten Jahren.
(SFV)
Zu (2)
Die Mehrzahl der Befragten spricht von positiven Veränderungen. Der Umfang der
Cyanobakterienblüten ist deutlich weniger geworden. In den letzten Jahren gab es keine
krassen Blüten mehr – wenn es Blüten gab, dann nur für 2-3 Tage und nicht über Wochen.
(KSW, WKF)
Die Windsurfer betonen die besser gewordene Sichttiefe, die sich ab dem zweiten Betriebsjahr
der Freistrahlanlagen bemerkbar gemacht hat.
Auch die Taucher konstatieren – wenn überhaupt – nur kurze Algenblüten. Die Sicht ist seit
zwei Jahren wieder besser geworden. Ferner haben sich Flora und Fauna positiv entwickelt.
Der Seegrasbewuchs hat sich wieder verbessert und ist tiefer gewandert, die angelegten
Fischlaichplätze werden besser angenommen, es werden mehr Aale gesichtet usw. Außerdem
ist die Geruchsbelästigung an einigen flachen Stellen im See, von der auch die Kanufahrer
berichten, zurückgegangen. (UWC)
Zu (3)
Generell wird ein verstärkter Wasseraustausch gefordert. Der kann ohne großen technischen
Aufwand durch Absenken und späteres Wiederanheben des Hafenwasserniveaus bei ohnehin
porösem Grodendamm erreicht werden. Die Durchlässigkeit kann noch verstärkt werden
ohne den Grodendamm gleich ganz aufzumachen. Auch die Tiefenwasserableitung wird für
sinnvoll erachtet. (WKF, WCJ)
Der Schwerpunkt wird eindeutig auf sanfte Maßnahmen gelegt. So herrscht allgemein die
Meinung, dass die Freistrahlanlagen weiter betrieben werden sollen. Ferner soll für mehr
Pflanzenwuchs gesorgt werden. Eine Ausweitung der Schilfzone und das regelmäßige Abernten
werden immer wieder vorgeschlagen. Die Sportfischer planen weitere Maßnahmen
wie das Aussetzen von Teichmuscheln und Wasserflöhen. Die Suche nach Altlasten soll
fortgesetzt werden, um evtl. Schadstoffquellen ausfindig zu machen und abzustellen. (WCJ)
Zu (4)
Die Meinung zu den Freistrahlanlagen ist überwiegend positiv. Sie sollen weiter betrieben
werden. Allerdings ist vielfach das Ausmaß ihrer Wirkung unklar und die Wirkungsweise
selbst in der Öffentlichkeit zu wenig verstanden. Es müssen verstärkt Erklärungen vermittelt
und Nachweise publiziert werden. Als umweltschonende und kostengünstige Maßnahme
sind die Freistrahlanlagen nach wie vor attraktiv.
52

Zu (5)
Eine Öffnung des Grodendamms stößt überwiegend auf Ablehnung. Lediglich die Segler
wünschen sich einen befahrbaren Durchlass. Dagegen befürchten Kanufahrer und Taucher
einen zunehmenden Wassersport und Verkehr z.B. mit gefährlichen Motorbooten. Der Grodendamm
soll nur durchlässiger gemacht werden. Die Sportfischer lehnen einen verstärkten
Zustrom von Salzwasser aus dem Hafen ab, der ihre bisherige Arbeit zur Fischbewirtschaftung
zunichtemachen würde. Die Windsurfer möchten nicht in unappetitlichem Hafenwasser
surfen.
53

11 Bewertung und Ausblick
Das fünfjährige Projekt „Freistrahlanlagen im Banter See zur Begegnung der Blaualgenproblematik“
wurde erfolgreich abgeschlossen.
Technisch erfüllten die beiden eigens dafür konstruierten Anlagen die in sie gesetzten Erwartungen.
Sie verfügten weitgehend über die geforderte Leistung, versahen nach kleineren
Anfangsschwierigkeiten zuverlässig ihren Dienst und hielten die vereinbarten Laufzeiten ein.
Organisatorisch lief das Projekt sehr erfolgreich ab. Durch den unermüdlichen Einsatz des
Personals aus der Jade Hochschule und vieler freiwilliger externer Helfer gelang es, bei geringen
Personalkosten die Anlagen zu bauen und stets pünktlich in Betrieb zu nehmen. Der
jährlich wiederkehrende Aufwand für Montage, Ausbringen, Bergen, Demontage und Wartung
war nicht unerheblich und wurde von stark motivierten Mitarbeitern klaglos erfolgreich
geleistet. Die Projektverwaltung war in den bewährten Händen des Instituts für Innovationstransfer
(ITI) bestens aufgehoben.
Ökologisch betrachtet haben sich einige interessante Veränderungen im See bemerkbar
gemacht. Das begleitende Untersuchungsprogramm wurde kompetent von MarChemConsult,
Prof. Dr. Liebezeit, durchgeführt. Die für die Ökologie des Phytoplanktons, insbesondere
der Cyanobakterien relevanten biologisch-chemischen Gewässerparameter wurden den
Freistrahleinsatz begleitend in Zeitreihen gemessen. Damit konnten ihre Werte und deren
Veränderung über den gesamten Projektzeitraum verfolgt werden. Folgende Phänomene
wurden beobachtet:
Eine ausgeprägte thermische Schichtung der Wassersäule trat nur sehr selten auf und
nur in Fällen extremer Hitzeperioden.
Die natürliche erhöhte Sauerstoffzehrung in Bodennähe war stets moderat und führte
nie zu einer Mangelsituation.
Der Phosphatgehalt des Gewässers nahm über den Untersuchungszeitraum stetig ab.
Auch die Cyanobakterienmasse nahm stetig ab; es kam nur zu kleinen Blüten an wenigen
Tagen – im Frühjahr und bei extremen Hitzeperioden.
Dieser Verlauf der beobachteten Parameter entspricht den Erwartungen, die an die Wirkung
von Freistrahlanlagen gestellt werden. Greift man die oben im Kapitel „Sanierung und Restaurierung“
genannten fünf Thesen zur multiplen Wirkung von Freistrahlanlagen wieder auf,
so lässt sich folgendes anmerken:
1.) Die Labilität des ökologischen Gleichgewichts wird u.a. deutlich an den jährlich wechselnden
Cyanobakterienarten, die jeweils dominant waren.
2.) Eine kontinuierliche Zirkulation wird von den Freistrahlanlagen und in hohem Maße vom
Wind induziert. Die direkt vom Freistrahl erzeugte Strömung ist messbar, mit menschlichem
Empfinden deutlich spürbar – wie Taucher berichten – und zeigt sich in großflächiger
oberflächennaher Zuströmung durch mitgenommene Partikel und Treibgut.
3.) Die weitreichende Durchmischung der Wassersäule ist bis zum Seegrund nachgewiesen.
4.) Ein Sauerstoffmangel über dem Sediment tritt nicht auf. Damit ist eine Rücklösung von
Phosphaten unwahrscheinlich, eher findet weitere Einlagerung statt.
5.) Die Konkurrenz zwischen Grün- / Kieselalgen und Cyanobakterien …?
54

Ob die Freistrahlanlagen die wesentliche Ursache dieser Entwicklung sind, lässt sich nicht
beweisen. Andere Faktoren, wie das Wetter (Temperatur, Wind) und das unbekannte Ausmaß
der Nährstoffeinträge können ebenso, mehr oder weniger an diesem Erscheinungsbild
beteiligt sein. Die Indizien sprechen jedenfalls eher für einen Erfolg als für einen Misserfolg
des Einsatzes der Freistrahlanlagen.
Für das weitere Vorgehen in Hinblick auf die Behandlung der Cyanobakterien-Problematik
und die Verbesserung der Wasserqualität des Banter Sees können verschiedene Empfehlungen
gegeben werden:
Der Einsatz der Freistrahlanlagen sollte fortgesetzt werden. Die Entwicklung der Gewässerqualität
spricht stark für ihre Wirksamkeit. Die Anlagen sind vorhanden und die Betriebskosten
sind vergleichsweise gering. Gegebenenfalls könnten zwei weitere Anlagen ins Auge
gefasst werden, die etwa baugleich mit der robusteren und preiswerteren Anlage „Bant 2“ als
Ableger der beiden jetzigen Plattformen bisher noch schlecht erreichte Seebereiche versorgen
würden. Eine Anlage müsste in die Docksenkgrube fördern, die andere in Höhe des
Surfclubs installiert werden. Im Übrigen kann eine geringe Cyanobakterien-Belastung, wie
sie zurzeit vorherrscht, durchaus in Kauf genommen werden. Ergänzende biologische Maßnahmen,
wie die Ausweitung der Schilfgürtel (bei jährlicher Ernte!) oder Biomanipulationen
stehen dem weiteren Freistrahleinsatz nicht im Wege.
Möchte man in größerem Ausmaß investieren, so empfiehlt sich eine Tiefenwasserableitung.
Das sporadische Abpumpen der unteren 5 – 10 % des Wasservolumens kann effektiv
Cyanobakterien und Nährstoffe aus dem See exportieren, wenn der Zeitpunkt gut gewählt
wird. Ein günstiger Termin liegt am Ende der Winterstagnation, insbesondere wenn eine Eisdecke
dem Gewässer die Ruhe vor Windumwälzung verschafft hat, so dass Partikel absinken
konnten. Andere günstige Zeitpunkte liegen nach dem Absinken abgestorbener Blüten
oder werden im Lauf einer ökologischen Begleituntersuchung festgestellt. Notwendig ist der
Bau einer permanenten stationären Pumpstation – am Südufer Richtung Jadebusen oder am
Nordufer Richtung Jade-Ems-Kanal – mit einem Vorfluter und ein bis zwei flexiblen ortsveränderlichen
Saugleitungen. Bevorzugt sollte aus tiefen Stellen, z.B. aus der Docksenkgrube
gepumpt werden.
Eine Reduzierung des Nährstoffangebots durch Phosphatfällung mit chemischen Mitteln wird
gerne angeführt. Sie ist heftig umstritten wegen grundsätzlicher Bedenken gegen chemische
Eingriffe und mangels Nachhaltigkeit. Möglicherweise ist auch der tatsächliche Phosphatgehalt
des Banter Sees gar nicht hoch genug, als dass sich ein solcher Einsatz lohnt. Und
nicht zuletzt wegen der hohen Kosten wurde der Vorschlag auch vom Stadtrat abgelehnt.
Ein Wasseraustausch in großem Umfang würde durch eine Öffnung des Grodendamms erreicht.
Das wäre allerdings die kostspieligste Maßnahme. Sie würde zu einer radikalen Änderung
der Wasserqualität führen verbunden mit einer weitreichenden Umwandlung des Biotops
ohne die Sicherheit, dass es hinterher „besser“ wird. Diese umfangreiche bauliche
Maßnahme ist allenfalls sinnvoll in Zusammenhang mit anderen Plänen zur Nutzung des
Banter See Gebiets.
55

12 Zusammenfassung
In den Jahren 2008 – 2012 wurden vom Institut für Energie-, Verfahrens- und Umwelttechnik
der Jade Hochschule zwei Freistrahlanlagen im Banter See in Wilhelmshaven betrieben. Der
Anlass war ein verstärktes Auftreten von Cyanobakterien (Blaualgen), deren jährlich wiederkehrende
Blüten die Nutzung des Sees als Freizeitgewässer beeinträchtigen. Als eine der
wesentlichen Ursachen wird die Belastung mit Phosphaten gesehen – neben der sommerlichen
Temperaturschichtung und einem Sauerstoffmangel am Seegrund. Die Destratifizierung
des Gewässers ist eine oft propagierte Möglichkeit, einen belasteten See zu restaurieren.
Technisch ist dies mit Freistrahlen möglich, die in Verfahrens- und Lüftungstechnik ein
breites Anwendungsgebiet haben. Fünf Thesen werden aufgezählt, die potentiell positive
Wirkung von schräg eingebrachten Freistrahlen zu erklären: 1. die Störung des momentanen
ökologischen Gleichgewichts, 2. die Aufrechterhaltung einer langsamen, großräumigen
Wasserbewegung, 3. die Destratifikation, 4. der Transport von oberflächennahem sauerstoffreichem
Wasser in die Tiefe und 5. die Förderung der mit den Cyanobakterien konkurrierenden
Grün- und Kieselalgen.
Die Auslegung der Freistrahlanlagen, ihre Konstruktion, ihr Bau und die notwendigen Infrastrukturmaßnahmen
werden kurz beschrieben. Ferner werden die entstandenen Kosten aufgeführt.
Die Ergebnisdarstellung beschränkt sich auf die technischen Aspekte der Anlagen. Laufzeiten
werden dokumentiert, gemessene Schübe und Propellerwirkungsgrade vorgestellt und
die Ergebnisse von Geschwindigkeits-Feldmessungen gezeigt.
Der Einsatz der Freistrahlanlagen wurde von umfangreichen ökologischen Untersuchungen
begleitet, die von MarChemConsult, Prof. Liebezeit durchgeführt wurden. Die Ergebnisse
werden in einem gesonderten Abschlussbericht zusammengefasst vorgestellt. Während des
Projektzeitraums konnten folgende Phänomene beobachtet werden: Eine thermische Schichtung
trat nur selten auf, in Bodennähe wurde kein Sauerstoffmangel beobachtet, der Phosphatgehalt
ist rückläufig, die Cyanobakterienmasse ist rückläufig und es traten nur noch kleine
Blüten an wenigen Tagen auf. Dieser Verlauf entspricht den Erwartungen, die an die Freistrahlanlagen
gestellt werden. Ob die Freistrahlanlagen die wesentliche Ursache dieser Entwicklung
sind, lässt sich nicht beweisen. Andere Faktoren, wie das Wetter und das unbekannte
Ausmaß der Nährstoffeinträge können ebenso an diesem Erscheinungsbild beteiligt
sein. Die Indizien sprechen jedenfalls eher für einen Erfolg als für einen Misserfolg des Einsatzes
der Freistrahlanlagen.
Der Bericht schließt mit der Empfehlung, die Freistrahlanlagen weiter zu betreiben. Ergänzt
werden sollte ihr Einsatz durch weitere biologische („sanfte“) Maßnahmen. Die Autoren sind
damit einer Meinung mit der Mehrzahl der Vorsitzenden der den Banter See nutzenden Vereine.
56

13 Literaturverzeichnis
[1] „Cyanobakterien,“ 3 Mai 2012. [Online]. Available: http://de.wikipedia.org/wiki. [Zugriff
am 6 Juni 2012].
[2] G. Gerdes, „Blüten toxischer Cyanobakterien als Folge der Eutrophierung von
Nutzgewässern und Aquakulturen,“ Ringvorlesung Terramare ICBM, Wilhelmshaven,
2004.
[3] M. Hupfer und B. W. Scharf, „Seentherapie: Interne Maßnahmen zur Verminderung der
Phosphorkonzentration,“ in Handbuch Angewandte Limnologie VI-2.1, 2002.
[4] G. Liebezeit, S. Engel und P. Lücking, „Banter See Bestandsaufnahme,“
Wilhelmshaven, 2006.
[5] M. Scheffer, Ecology of Shallow Lakes, Dordrecht: Kluwer, 2004.
[6] C. F. Knud-Hansen, „Paradigm shift for blue-green algae control through long-distance
circulation: Empirical experience with SolarBee circulation since 2000,“ SolarBee, Inc.,
2009.
[7] H. K. Hudnell, „The state of U.S. freshwater harmful algal blooms assessment, policy
and legislation. Review.,“ Toxicon 55, pp. 1024-1034, 2010.
[8] J. Michele und V. Michele, „The free jet as a means to improve water quality:
Destratification and oxygen enrichment,“ Limnologica 32, pp. 329-337, 2002.
[9] H. Schlichting, Grenzschicht-Theorie, Karlsruhe: G. Braun, 1982.
[10] Institut EVU, „Blaualgenproblematik Banter See: Studie über den Einsatz von Freistrahl-
Apparaten,“ Fachhochschule OOW, Wilhelmshaven, 2007.
[11] G. Liebezeit, „Ökologische Begleituntersuchung zum Einsatz eines Freistrahlverfahrens
im Banter See 2011,“ MarChemConsult, Varel, 2011.
57