Opprustning, utvidelse eller nyanlegg av vannkraftverk. Hvorfor, hva og hvordan?

14.03.2011

Opprustning/utvidelse eventuelt nyanlegg av vannkraftverk (o/u/n) har vært til vurdering i flere år innen kraftselskapene, NVE, blant politikere, etc. Flere o/u/n prosjekter er også gjennomført, men det er et stort potensial som kan realiseres. Prosessen fra ide til ferdig anlegg er lang og krever god planlegging. Det er mange involverte instanser og fagområder som skal høres og som skal uttale seg. 10 år fra ide og til ferdig anlegg er ikke uvanlig. Derfor er det viktig å få prosessen systematisk i gang – nå!

Av Tor Gjermundsen, Sweco. Artikkelen sto på trykk i Energiteknikk 2-2011.

Målet med o/u/n

Det er flere grunner til at en bør vurdere o/u/n av eksisterende kraftverk. Nedenunder er noen av disse stikkordsmessig listet opp:

• Økende alder på eksisterende kraftverk, påkostninger må uansett påregnes
• Revisjon av manøvreringsreglement med krav om o/u vurdering
• Ekstra produksjon, også topplast, pumpe- og balansekraft
• El - sertifikat på tilleggsproduksjon
• Sikkerhet og fleksibilitet
• Fjerning av flaskehalser i systemet og mer fleksibel drift
• Kan gi miljømessig gevinst mulig uten tap av inntekter
• Underlag/premisser for ny linjebygging
• Flerbruksløsninger

Målet må være å oppnå en optimal teknisk-, økonomisk- og miljømessig løsning til enhver tid i et langsiktig perspektiv. Dermed kan en unngå kortsiktige tiltak i dag som hindrer gode fremtidige løsninger.

Aktuelle o/u/n- muligheter

Hovedalternativene er:

• Vedlikehold/lett opprustning (o)
• Utvidelse (u)
• Nyanlegg (n) inkl. pumpekraftverk
• Kombinasjoner inkl. flerbruksmuligheter

Da alternativene overlapper hverandre til en viss grad, beskrives mulighetene uten å plassere dem i kategori.

Ved vurderingene er det svært viktig å tenke igjennom hvordan en kan redusere eller unngå produksjonstap ved gjennomføringen av de forskjellige tiltakene.

Tenke miljø fra starten

Det enkleste alternativet som er aktuelt, er lettere vedlikehold der flikking og kun mindre utskiftninger av slitte eller ødelagte deler foretas slik at levetiden sikres, men ikke forlenges vesentlig.

Mange steder er manøvreringen strengt bundet av diverse krav til magasinfylling og minstevannføring, men svært ofte kan det være lurt å vurdere endret driftstrategi uten å tape produksjon eller penger. Det kan faktisk også gi en miljømessig gevinst og dermed goodwill i samfunnet. Det er derfor viktig å tenke miljø fra starten.

Oppgradering/utvidelse

Prinsippskisse som viser alternative
muligheter for opprusting/utvidelse

Neste alternativ er en oppgradering/utvidelse av eksisterende aggregat: skifte av løpehjul for å bedre virkningsgraden, øke slukeevnen og/eller flytte beste driftspunkt. Videre bør en vurdere å bytte til et større aggregat eller supplere med ekstra aggregat. Ved sistnevnte får en i tillegg til økt slukeevne også større sikkerhet mot produksjonstap ved havari. Mer fleksibel drift, bedre virkningsgrad og enklere vedlikehold oppnås også.

Overføring av mer vann til kraftverket kan være mulig ved gravitasjon eller pumping og bør vurderes sammen med muligheter for å etablere større magasiner, nye eller utvidelse av gamle. Det har vært mye motstand mot etablering av magasiner, men med siste tids energi- og mastedebatt bør likevel større magasinkapasitet vurderes.

Store fallhøyder

Større fallhøyde kan oppnås ved å heve overvannet noe og / eller senke undervannet. Dette er enklest der eksisterende kraftverk erstattes/suppleres av nytt kraftverk. I et vassdrag med flere kraftverk i serie bør sammenslåing av kraftverk tas med.

Innen eksisterende kraftverksystem og i vassdraget for øvrig kan det være uutnyttete fall. F. eks. finnes det sjakter fra et høyereliggende inntak og ned til driftstunnelen der opptil 100 m er uutnyttet i dag. Dette kan utnyttes på en miljøvennlig måte.

Effekt blir etterspurt

Implementering av vindkraft, forventete kabler til utlandet samt timebaserte målere vil ventelig bidra til større forskjeller i kraftpris over både døgn og uke. Effekt som raskt kan være på nett, vil derfor bli etterspurt. Dette innebærer igjen at egnete steder for rimelig effektøkning bør lokaliseres og gjelder både eksisterende anlegg samt mulige pumpekraftverk (døgn- og/eller uke). For sistnevnte bør en særlig legge vekt på magasinmuligheter i overvann og undervann, stor høydedifferanse og liten horisontalavstand samt avstand fra nett.

Flerbruk av vann bør vurderes. Mange steder ligger det til rette for å utnytte vannet til settefiskanlegg. Selv om en slik løsning kan medføre mindre frihet i manøvrering, kan det totalt sett gi gevinst i form av deling av kostnader samt goodwill. Flomdempning, irrigasjon, navigasjon og vannforsyning bør også vurderes.

Studie og gjennomføring

Avgrensing av område

Tidlig i studien må relevant geografisk område bestemmes. Dette området bør være såpass stort at mulige gode, store løsninger ikke faller utenfor.

Dagens situasjon

For å få et riktigst mulig utgangspunkt bør dagens situasjon for eksisterende kraftverk kartlegges og kritisk gjennomgås. Stikkord her er alder, større utførte revisjoner, dimensjoner, hydrologi / produksjon, manøvreringsstrategi, konsesjons- eller egenpålagte restriksjoner og driftserfaringer (flaskehalser i kraftverk eller nett, is, sedimenter, luft, rensk, miljøkonsekvenser, etc.). Det hender f. eks. at gamle magasinkurver basert på meget tynt grunnlag, fortsatt er i bruk. Her er det erfart store avvik ved seinere kontroller.

Rammebetingelser og forutsetninger

Neste steg bør være å sjekke rammebetingelser som vil påvirke det hele. Stikkordsmessig nevnes vernete områder (vedtatte og planlagte), nasjonale laksevassdrag, nettkapasitet, forventete krav ved revisjon av manøvreringsreglement, etc. En bør merke seg at rammebetingelsene ikke trenger å være statiske slik at også tiltak som berører dagens vern, kan være aktuelle.

I tillegg bør en ha en formening om aktuelle prisbaner for kraft og bestemme studiens detaljeringsnivå ved beregningene.

I enkelte tilfeller kan det også være aktuelt med nærmere undersøkelser.

Aktuelle tiltak og layout

Etter en systematisk gjennomgang av mulighetene dimensjoneres og kalkuleres det hele. Denne jakten på colombiegget er den viktigste i hele studien og bør vies tid. Det er her suksessfaktoren ligger.

Rapport

Rapport med nødvendig dokumentasjon utarbeides.

Når en systematisk studie for hvert kraftverksområde er utført, bør det hele sammenstilles og rangeres.

Eksempler

Sweco har i samarbeid med flere kraftselskaper vurdert o/u/n prosjekter. Siden enkelte tiltak kan være kontroversielle og er tidlig i prosessen, vil tiltakshaver tidvis kreve anonymitet inntil videre veivalg er tatt.

Prosjekt NN. Magasinverk med flere overføringer og magasin.

Vurderte alternativer: pumpekraftverk, tilleggsoverføring, nye småkraftverk, utvidelse eksisterende stasjon og vannvei, kraftverk i bekkeinntakssjakt (100 m, 20 GWh) og pumpe fra elv til eksisterende magasin. Sistnevnte tiltak var særlig interessant da det vil gi ca. 100 GWh ny produksjon i tillegg til en raskere fylling av magasinet.

Prosjekt Nedre Fiskumfoss. Elvekraftverk

Samlet installasjon i dag er 41 MW og midlere produksjon er 277 GWh; dvs. en brukstid på 6750 timer! Selv om vannet i Namsen er godt regulert, bør det være muligheter for økt produksjon ved å bedre virkningsgraden og å øke slukeevnen. Kraftverket, som har tre Francisaggregat, er fra 1946 og er derfor modent for tiltak.

Vurderte alternativ: ingen tiltak utover normalt vedlikehold, rehabilitering til nytilstand, oppgradering med nye løpehjul (med og uten økt slukeevne), utvidelse med ny kraftstasjon og oppgradering eksisterende, ny kraftstasjon og nedleggelse eksisterende. I tillegg ble utnyttelse av øvre – og nedre Fiskumfoss i ett fall vurdert.

Foreløpig konklusjon: skifte av løpehjul er klart lønnsomt og gir 22 GWh ekstra produksjon til 2,5 NOK/kWh. En ny stasjon i tillegg til oppgradering av eksisterende stasjon gir ytterligere 79 GWh i økt produksjon til en marginalpris på 3,7 NOK/kWh og midlere pris på 3,5 NOK/kWh for 101 GWh. En sammenslåing av øvre og nedre Fiskumfoss i ett nytt kraftverk er så langt ikke funnet lønnsomt og vil også ha miljømessige aspekter.

Siden Namsen er nasjonalt laksevassdrag, vil endelig valg av alternativ tas i nært samarbeid med lakseinteressene.

Konklusjon

Da tiden fra ide til ferdig anlegg kan være svært lang, bør derfor kraftverkseierne snarlig starte prosessen med o/u/n - vurdering. Alternativene er mange og Colombiegget ligger ikke alltid i dagen.