Lønnsom vann-injisering
Ved å injisere vann i sugerørskonusen, kan francisturbiner kjøres på dellast uten å pådra seg skader. I Trollheim kraftverk tjener Statkraft inn investeringen på halvannet år.
På grunn av minstevannføringer og ønske om fleksibel kjøring, er det en fordel om kraftverk kan kjøres på dellast.
For francisturbiner er det imidlertid et problem at dette sliter på løpehjulet. Ved dellast blir det nemlig veldig mye energi igjen i vannet som ikke tas ut av løpehjulet. Restenergien gjør at vannet fortsetter sin spinnende bevegelse etter at det kommer ut av turbinen. Spinnet gir trykksjikt som igjen kan skape trykkpulasjoner i sugerøret. Disse forplanter seg opp gjennom turbinen. Det kan i verste fall føre til havari.
Mellom 2006 og 2009 testet Flow Design Bureau (FDB) og Troms Kraft ut en løsning på problemet på to av Troms Krafts kraftverk.
De satte inn dyser i sugerørskonusen, rett under turbinen, som skjøt vann i motsatt retning av spinnet. Det gjorde at bevegelsen hindres og trykkpulsasjonene ikke oppstår selv om man kjører på dellast.
Vanntap
Statkraft kom inn i prosjektet i 2009, med en prototyp på Svorka kraftverk (24 MW) i Møre og Romsdal. Gjennom prosjektet fikk Statkraft bidratt til utviklingen av systemet med vern og styring.
I 2014 kom Statkraft i mål med et fungerende konsept som de har fortsatt å utvikle.
Vannet som skytes inn, tas fra vannveien, og ville ellers blitt brukt i produksjonen. Erik Jacques Wiborg, mekanisk ingeniør i Statkraft, anslår tapet til ca. 2 prosent.
– Men virkningsgradsmålinger på Svorka viste at det vi vinner på å forbedre situasjonen i sugerøret på dellast, gjør opp for vanntapet. Vi ender opp med å produsere akkurat like mye strøm, sier han til Energiteknikk.
Systemet gjør det mulig å bruke anleggene på dellast, noe det så langt har vært tekniske restriksjoner for.
Dette er viktig for å kunne kjøre kraftverket på en måte som er best mulig tilpasset kravene til minstevannføring.
– Tekniske restriksjoner har tidligere gjort at vi i visse situasjoner ikke kunne kjøre uten å komme i konflikt med krav til minstevannføringen. Nå kan vi det, ved å kjøre på dellast, sier Wiborg.
Unngår toppene
Slik kjøring på dellast kan også bli viktig etter hvert som kraftverkene ventes å brukes på en mer fleksibel måte enn i dag, for å støtte nettutfordringer som kan komme av mer uregulerbar vind- og solkraft i det norske systemet.
Problemene har oppstått når man har kjørt aggregatene på en last mellom 40 og 60 prosent. Kurven for skadepotensial har en ekstrem topp, ofte rundt 50 prosent last.
– Injeksjonssystemene tar ikke alle trykkpulsasjonene, men de tar toppene, det farlige området, sier Wiborg.
Vanninjeksjonssystemet er nå installert i Statkrafts kraftverk i Trollheim (130 MW) i Møre og Romsdal.
Systemet ble først patentert av Troms Kraft. Statkraft kjøpte så patentet, men begrenser ikke bruken av teknologien for noen.
– Vi kjøpte patentet for at ingen andre skulle hindre noen i å bruke det. Vi har ikke tenkt å tjene noe på det, sier Wiborg.
Lønnsomt
Systemet har vist seg å være lønnsomt. Det kostet 2,7 millioner kroner å installere på Trollheim, og er beregnet å gi kraftverket en årlig gevinst på 1,8 millioner kroner.
Nå planlegger Statkraft å installere systemet på flere av sine kraftverk.
– I Nedre Røssåga har det nye aggregatet hatt litt problemer som vi skal ta oss av. På grunn av nettsituasjonen i området, har Oksla en lei tendens til å falle ut i øydrift. Da faller produksjonen ned i dellast. Sist det skjedde, falt en svær stålplate av sugerørskonusen, den ble revet løs av kreftene i vannet. Det kostet en hel del å reparere. På Jukla har de en sugerørsventil som bare er en forlengelse av konusen. Alle fenomenene under løpehjulene går rett på ventilen.
– Alt dette kan løses ved vanninjeksjon?
– Vi tror det ja, sier Wiborg.
