Fornybart: Ny turbinteknologi skal gjøre vannkraften mer fleksibel

Sol og vind gir rimelig, ren og fornybar energi, men det er vær og vind som styrer produksjonen, ikke behovet. Derfor er det nødvendig å ha andre kraftkilder som kan skape balanse mellom tilbud og etterspørsel. Når det gjelder fornybar energi er regulerbar vannkraft det som er mest egnet. 

– Økt fleksibilitet vil gjøre det lettere å bruke regulerbar vannkraft også ved større, raske og potensielt kortvarige produksjonssvingninger fra vind- og solenergi. I dag er det omtrent bare batterier som er egnet for å gjøre den jobben, sier Erik Jacques Wiborg, som er spesialist på vannkraftturbiner i enheten Electro & Mechanical i Statkrafts forretningsområde Norden.

Mange vannkraftverk har krav til minstevannføring i elven nedenfor kraftverket, noe som gjør at de ofte må la vann passere utenom turbinene.

– På grunn av de tekniske begrensningene i anlegget får vi ikke alltid utnyttet dette vannet til kraftproduksjon, i hvert fall ikke uten at det tærer kraftig på maskinens levetid. Med nye eller forbedrede turbiner vil vi kunne kjøre vannkraftverkene med mindre last og øke reaksjonstiden på maskinene, forklarer han.

Internasjonalt forskningssamarbeid

Francis-turbinen er den vanligste turbinen i vannkraftverk, og bør helst kjøres med full last, det vil si med maksimal vannføring og vanntrykk. Blir det for lite vann, vil det oppstå turbulens i vannet og trykksvingninger som i løpet av kort tid kan skade turbinen.

– I praksis betyr det at turbinene enten må kjøres for fullt eller stoppes helt, noe som reduserer fleksibiliteten i kraftverket, sier Wiborg, som er intern prosjektleder for Statkraft i forskningsprosjektet AFC4Hydro under EUs rammeprogram Horisont 2020. Prosjektet har utviklet tekniske løsninger for skånsom drift av turbiner ved ugunstig last. Målet er å øke levetiden og fleksibiliteten til eksisterende turbiner. Prosjektet er en videreføring av en teknologi som Statkraft tidligere var med på å utvikle sammen med Flow Design Bureau og Troms Kraft Energi (se video nederst).  

– Dette er et system der vi injiserer vann for å motvirke spinn og trykksvingninger som kan skade turbinen. Dagens system fungerer, men det har et forbedringspotensial. Vi har jobbet med en løsning der vi kan justere vinkelen på dysene som skyter inn vann, noe som vil forbedre virkningen og redusere vannforbruket, forklarer Wiborg.  

– Vi tester også ut en teknologi der vi bruker mekaniske stempler nedstrøms løpehjulet. Disse kan skape trykk eller undertrykk som motvirker trykksvingninger i vannet. Tiden vil vise hva som fungerer best under ulike forhold, legger han til.