In Kreislaufanlagen für Aquakultur steht Sauerstoff im Mittelpunkt. Jede Anlage in den Industrieländern verfügt über redundante Sauerstoffsensoren, automatische Sauerstoffanreicherungssysteme und Alarmsysteme, die die Bediener um 3 Uhr nachts benachrichtigen, wenn der Sauerstoffgehalt sinkt. Kohlendioxid hingegen wird nicht berücksichtigt.
Die Biologie ist unerbittlich. Ein Lachssmolt, der 1 Kilogramm Futter frisst, produziert durch Atmung etwa 1,2 Kilogramm CO₂ – mehr CO₂ als die Masse des in Wachstum umgewandelten Futters. In einem Durchflusssystem wird dieses CO₂ mit dem Wasser ausgespült. In einem Kreislaufsystem, in dem 95–99 % des Wassers aufbereitet und zurückgeführt werden, reichert sich das CO₂ an. Ohne aktive Entfernung steigt die CO₂-Konzentration im Becken innerhalb weniger Tage nach Erreichen der maximalen Besatzdichte auf 30–50 mg/l.
Die Schadensschwelle liegt nicht dort, wo die meisten Betreiber sie vermuten. Fische können Sauerstoffkonzentrationen bis zu 60 % Sättigung überleben. Chronische CO₂-Konzentrationen über 15–20 mg/l – dem Wert, ab dem eine respiratorische Azidose einsetzt – sind jedoch nicht überlebensfähig. Der pH-Wert des Fischbluts sinkt, die Futterverwertung nimmt ab, das Wachstum stagniert, und Kiemenschäden werden erst bei der Nekropsie sichtbar. In einer landbasierten Lachszuchtanlage, in der ein einziges Becken Fischbiomasse im Wert von 400.000 US-Dollar enthält, bedeutet ein zweimonatiger Wachstumsstillstand aufgrund unbemerkter CO₂-Anreicherung einen sechsstelligen Verlust, der in keinem Alarmprotokoll auftaucht.
Das Messproblem: Warum CO2-Sensoren schwierig zu messen sind
Die Messung von gelöstem CO₂ basiert auf dem Severinghaus-Elektrodenprinzip. CO₂ diffundiert durch eine gasdurchlässige Membran in eine dünne Schicht internen Elektrolyten und verändert dessen pH-Wert. Die pH-Wert-Änderung, gemessen gegen eine Referenzelektrode, ist proportional zum CO₂-Partialdruck. Die Messung ist zuverlässig – vorausgesetzt, der Sensor wird ordnungsgemäß gewartet.
Das praktische Problem bei Kreislaufanlagen ist die Drift. Die Membran verschmutzt mit Biofilm. Der interne Elektrolytgehalt sinkt. Die Referenzverbindung verstopft mit Schwebstoffen. Ein CO₂-Sensor, der einen Monat lang nicht gewartet wird, kann um 30–50 % von seinem Kalibrierungspunkt abweichen – er zeigt beispielsweise 8 mg/l an, obwohl der CO₂-Gehalt im Tank tatsächlich 25 mg/l beträgt. Das ist der Unterschied zwischen „sicher“ und „chronischer Azidose“, der auf dem SCADA-Bildschirm als Normalwert angezeigt wird.
Der Honde-Sensor für gelöstes CO₂ ist für RAS-Systeme spezifiziert, da seine Membrankartusche vom Benutzer vor Ort ausgetauscht werden kann, sein RS485 Modbus-RTU-Ausgang direkt mit der SPS der Anlage verbunden werden kann und seine automatische Temperaturkompensation die Genauigkeit über den typischen Betriebstemperaturbereich von 8 °C bis 20 °C gewährleistet.
Der fehlende Regelkreis
Eine moderne landbasierte Lachszuchtanlage arbeitet mit folgender Steuerungsarchitektur:
Die Sauerstoffzufuhr wird automatisch geregelt – Sauerstoffsensoren steuern die Sauerstoffanreicherung in einem geschlossenen Regelkreis. Auch die Temperaturregelung erfolgt automatisch – Heizungen und Kühler reagieren auf Tanksensoren. Der pH-Wert wird ebenfalls automatisch geregelt – die Natriumbicarbonat-Dosierung erfolgt über pH-Sonden. CO₂ wird – wenn überhaupt – einmal wöchentlich manuell als Stichprobe gemessen und mit einem Tischmessgerät im Labor analysiert.
Das Ergebnis ist ein Prozess, der in vier Dimensionen gesteuert wird, während die fünfte Dimension nicht erfasst wird. Die Entgasungskolonne – der Füllkörperkolonnen- oder Vakuumstripper zur CO₂-Entfernung – läuft mit einer festen, auf Spitzenlast ausgelegten Leistung, unabhängig vom tatsächlichen Bedarf. Dem Betreiber fehlen die Daten, um die grundlegendste Frage zu beantworten: Entfernt der Entgaser heute ausreichend CO₂?
Durch den Einbau des Honde CO₂-Sensors in die Rücklaufleitung des Aquariums wird dieser Regelkreis geschlossen. Der Sensor misst die tatsächliche CO₂-Konzentration im einfließenden Wasser. Der RS485-Ausgang steuert die Entgasungsanlage: Bei einer CO₂-Konzentration von fast 15 mg/l erhöht sich der Luftstrom zur Entgasung; sinkt er unter 8 mg/l, verringert er sich. Die Entgasungsanlage arbeitet mit der für das Wasser erforderlichen Effizienz, sodass die Fische niemals eine Übersäuerung erleiden.
Die Lösungsarchitektur für eine landbasierte Lachszuchtanlage
Der CO₂-Sensor ist in der Rücklaufleitung des Beckens, nach dem Sauerstoffanreicherungssystem und vor dem Beckeneinlauf, installiert – genau dort, wo die Gaszusammensetzung des Wassers derjenigen entspricht, der die Fische später ausgesetzt sein werden. Ein Datenlogger mit Bildschirm im Kontrollraum der RAS zeigt in Echtzeit die Werte für CO₂, gelösten Sauerstoff (DO), pH-Wert und Temperatur jeder Beckengruppe an. Der Produktionsleiter überprüft den CO₂-Verlauf während seiner morgendlichen Kontrollgänge zusammen mit den Futteraufzeichnungen – die beiden Datensätze korrelieren nun.
Das Wasserqualitätsteam der Anlage verwendet das Handmessgerät mit einer CO₂-fähigen Sonde zur wöchentlichen Überprüfung. Dabei wird eine Stichprobe aus dem Tank entnommen, mit dem tragbaren Referenzgerät gemessen und mit den Werten des installierten Sensors verglichen. Eine Abweichung von mehr als ±2 mg/L löst den Austausch der Membrankartusche aus, ein Vorgang, der 10 Minuten dauert.
Der RS485-Modbus-RTU-Ausgang ist direkt mit der RAS-SPS verbunden – jede kommerzielle RAS-Anlage nutzt ein Steuerungssystem von Siemens oder Allen-Bradley mit nativer Modbus-Unterstützung. Bei Anlagen mit mehreren Gebäuden – Brüterei, Aufzuchtstation und Jungfischzuchtstationen, die über ein Gelände verteilt sind – übertragen die Sensoren die Daten per GPRS, 4G, WLAN, LoRa oder LoRaWAN, paketiert im MQTT-JSON-Format, an die zentrale Produktionsmanagementplattform.
Der Cloud-Server und die zugehörige Software konsolidieren CO₂-, DO-, pH- und Temperaturdaten aus allen Becken und zeigen Echtzeit- sowie Verlaufsdaten für die gesamte Anlage an. Das Alarmsystem arbeitet zweistufig: Bei 15 mg/l erhöht das System den Luftstrom des Entgasers; bei 20 mg/l – dem Schwellenwert für Azidose – löst das System einen Alarm beim diensthabenden Produktionsleiter aus und protokolliert den Vorfall in den Fischwohlfahrtsunterlagen der Anlage. In EU- und norwegischen Rechtsordnungen, in denen die Dokumentation des Fischwohls gesetzlich vorgeschrieben ist, dient der mit Zeitstempel versehene CO₂-Verlauf als Nachweis für die erforderlichen Audits.
Feldergebnisse: Landbasierte Smoltanlage, Westnorwegen, 2026
Eine kommerzielle Aufzuchtanlage für Atlantischen Lachs in Westnorwegen, die jährlich 2,5 Millionen Junglachse in einem vollständig rezirkulierenden System produziert, installierte zwischen Januar und März 2026 Honde CO₂-Sensoren in ihren 24 Aufzuchtbecken.
Betriebsergebnisse nach 5 Monaten (während des Produktionshöhepunkts der Junglachse im Frühjahr):
- •Die kontinuierlichen Sensoren zeigten, dass die CO₂-Konzentrationen in den Becken täglich zwischen 6 und 24 mg/L schwankten – bedingt durch Fütterungszyklen und die Leistung der Entgasungsanlage –, während die vorherigen wöchentlichen Stichproben konstant einen unbedenklichen Durchschnittswert von 10–12 mg/L ergaben. Die Fische in den Becken mit der höchsten Besatzdichte lebten schätzungsweise 30–40 % des Produktionszyklus unter chronischer Azidose.
- •Nachdem der Regelkreis des Entgasers geschlossen war – das Relais modulierte den Abluftstrom entsprechend dem Messwert des Sensors – stabilisierte sich der durchschnittliche CO₂-Gehalt in allen 24 Tanks zwischen 8 und 14 mg/L.
- •Die Futterverwertungsrate verbesserte sich während der Aufzuchtperiode Mai–Juni im Vergleich zum gleichen Zeitraum im Jahr 2025 um 11 %, was der Produktionsleiter direkt auf die Beseitigung der CO₂-bedingten Azidose zurückführte.
- •Das Alarmrelais-System protokollierte im ersten Monat 37 Eskalationsereignisse bei der Schwelle von 20 mg/L – bevor der Entgasungsregelkreis vollständig abgestimmt war – und im letzten Monat der Studie keine Eskalationsereignisse mehr.
- •Die Dokumentation zum Fischwohl der Anlage für die Frühjahrsprüfung 2026 enthielt erstmals die kontinuierliche CO₂-Historie und ersetzte damit die bisherigen Stichprobenaufzeichnungen durch einen vollständigen, mit Zeitstempeln versehenen Datensatz.
Kontaktieren Sie Honde Technology für RAS- und Aquakulturüberwachung.
Honde Technology ist ein von TÜV und Alibaba zertifizierter Hersteller aus Deutschland. Wir liefern die Hardware zur Messung von gelöstem CO₂, die RS485-SPS-Schnittstelle und die Entgasungssteuerungslogik, die für landbasierte Aquakulturanlagen benötigt werden, wo jeder Prozentpunkt Futterverwertung den Gewinn beeinflusst.
Für weitere Informationen zu Sensoren und kundenspezifischen IoT-Lösungen wenden Sie sich bitte an Honde Technology Co., LTD.
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Veröffentlichungsdatum: 11. August 2026