Modell skal løse grus-problem

Det vesle teknologiselskapet Flow Design Bureau (FDB) har i samarbeid med NTNU, Sira-Kvina Kraftselskap og Statkraft utviklet en fysisk modell som skal hjelpe kraftprodusentene å bedre forstå hvordan grus og stein flytter seg inne i vannveien.

Når stein havner i skovlene og turbinbladene, skader det ikke bare maskineriet og reduserer effektiviteten. Noen ganger fører det også til havari.

Reparasjoner og inntektstap

– Vi hadde et slikt havari her på Tonstad for noen år siden, som kostet selskapet flere millioner kroner i både reparasjoner og inntektstap som følge av driftsstansen, forteller prosjektutvikler Kaspar Vereide hos Sira-Kvina kraftselskap til Energiteknikk.

– I tillegg må vi nå ta hensyn til at det fremdeles ligger stein og grus inne i tunnelsystemene, som påfører oss restriksjoner i kjøringen slik at vi ikke risikerer nye skader og havari. Det reduserer også driftsinntektene.

Norske høytrykksanlegg er spesielt utsatt for problemet. Vereide forteller at kraftprodusenter som representerer rundt en firedel av den totale installerte effekten i norske kraftverk, har utfordringer med sand og stein i vannveiene.

Paradoksalt nok er en av årsakene den svært gode kvaliteten på norske fjell. I motsetning til de fleste vannkraftverk i utlandet med vannveier i fjellet, der de oftest har foret ut med betong på grunn av dårlig fjell, er de norske tunnelene oftest kun råsprengt, som følge av den gode fjellkvaliteten.

– Men det ligger dessverre en del sedimenter igjen fra anleggsperioden. Det er oftest dette som skaper problemer, sier Vereide.

Nytt kjøremønster

Problemet har økt dramatisk nå som de fleste høytrykksanleggene har fått nye kjøremønstre. Tidligere, når de kjørte jevnt som grunnlast, var det lite trykkvariasjon i vannveiene. Da lå grus og stein stort sett i ro. Nå, med hyppige pådrag og mer start og stopp, skaper det hyppige massesvingninger i vannsystemene.

– Disse massesvingningene vil vi nå forstå bedre, sier daglig leder Morten Kjeldsen hos FDB.

I et prosjekt støttet av Forskningsrådet med 2,5 millioner kroner, har de utviklet en fysisk modell som i disse dager produseres og settes sammen hos verkstedbedriften Hymek Industries AS i Egersund.

Litro-riggen, som står for Lift and Transport of Rocks, er i skala 1:40 og skal i månedsskiftet februar/mars installeres hos Sira-Kvina på Tonstad. Riggen skal simulere relevante forhold i de enkelte vannveiene, og kan anses som en analog- tvilling for studier av transport av sedimenter der.

Når forskerne og fagfolkene får enda bedre innsikt i hvordan nye kjøremønstrene påvirker trykkstøt og massesvingninger i tunnelsystemene, vil de kunne forutsi bedre hvordan stein og grus flytter på seg. – Ingen vannveisystemer er like, dette blir skreddersøm fra anlegg til anlegg, understreker Kjeldsen.

Havnerhos NTNU

Etter hvert skal modellen havne på Vassdragslaboratoriet på NTNU, i deres eie. Der vil den kunne tilpasses mange forskjellige vannveisystemer. Kjeldsen mener kompetansen de bygger med prosjektet, både vil styrke selskapets kompetanse innen instrumentering av vannveier, men også norske konsulentselskaper på det internasjonale markedet.

– Norske ingeniørmiljøer kan øke konkurranseevnen ved en økt forståelse av de fysiske forholdene når de skal modellere vannveiene, sier han.

• Fakta om Litro-prosjektet
• Prosjektperiode: 1. mars 2019 til 28. februar 2011
• Totalbudsjett: 2,890 mill. kroner (EnergiX-støtte: 1,290 mill. kroner)
• Prosjektdeltagere: FDB, NTNU, Sira-Kvina kraftselskap og Statkraft
• Hymek, Egersund står for mesteparten av byggearbeidet