Småskaligt strömkraftverk, Kanada Projektanalys för Småskalig vattenkraft ”Grön” Energi Projektanalyskurs Småskaligt strömkraftverk, Kanada Foto: SNC-Lavalin © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Mål Översiktlig genomgång av små vattenkraftsystem Beskriva nyckelfaktorer för analys av småskaliga vattenkraftverk Introducera RETScreen® Projektmodell för små vattenkraftverk © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Vad kan småskalig vattenkraft ge? Elektricitet till Centrala nät Isolerade nät Avlägsna kraftstationer …men också… Pålitlighet Väldigt låga driftskostnader Minskad känslighet för energiprisvariationer Foto: Robin Hughes/ PNS © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Komponenter småskaliga vattenkraftverk Huvuddam/Reservoir Damm och förbiledning Fallhöjd (m) Kraftverks- byggnad Skyddsgrind Elektrisk styrning Inloppstub Anslutning till elnät Transformator- station Flöde (m3/s) Generator Avloppstub Turbin Effekt i kW ≈ 7 x fallhöjd x flöde Nerströmsområde Utflöde

“Små” vattenkraftverk “Små” är inte allmänt fastställt Storleken på verken relaterar inte bara till elektrisk kapacitet utan också hur låg eller hög fallhöjden är Typisk effekt RETScreen® flöde RETScreen® Tubdiameter Mikro < 100 kW < 0,4 m3/s < 0,3 m Mini 100 till 1 000 kW 0,4 till 12,8 m3/s 0,3 till 0,8 m Små 1 till 50 MW > 12,8 m3/s > 0,8 m © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Typer av småskaliga vattenkraftverk 17,6 MW Strömkraftsvattenverk, Massachusetts, USA Typ av elnät Centralt nät Isolerat nät eller enskilt nät Typ av anläggningar Strömkraftverk Utan vattenmagasin Effekt varierar med vattnets flöde: lägre fast kapacitet Med damm Högre fast kapacitet hela året Signifikant uppdämning krävs vanligtvis Foto: PG&E National Energy Group/Low Impact Hydropower Institute 4,3 MW Strömkraftsvattenverk, Oregon, USA Foto: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Viktiga delar: Anläggningar Typiskt att räkna med 60% av verkets initialkostnad Avledning av damm eller fördämning Låg dam av enkel konstruktion för strömkraftverk Betong, trä, murverk Kostnad för enbart damm kan göra projektet ogenomförbart Vattenflöde Intag via skyddsgrind och lucka; utflöde vid utgång Uppgrävd kanal, underjordisk tunnel och/eller inlopps- tub Klaff/lucka vid turbiningång/utgång, för underhåll Kraftstation Husturbin, mekanisk och elektrisk utrustning Foto: Ottawa Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Vikitga delar: turbin Nerskalade versioner av stora vattenturbiner Effektivitet på 90% möjlig I strömkraftverk kan flödeshastigheten variera Turbinen ska fungera väl vid en spännvidd av flödes- hastigheter eller så ska flera turbiner användas Reaktion: Francis, fast bladinställning-propeller, Kaplan För låg- till mellanhöjds tillämpning Undervattensturbin som använder vattentryck och kinetisk energi Impuls: Pelton, Turgo, blandat flöde För hög fallhöjdstillämpning Använder kinetisk energi i vattenflöde med hög fart Pelton Turbin Foto: PO Sjöman Hydrotech Consulting Francis Turbine Foto: PO Sjöman Hydrotech Consulting © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Komponenter: Elektrisk- och annan utrustning Generator Induktion Måste anknytas till andra generatorer Används för att mata elektricitet till ett större nät Synkron Kan fungera isolerat från andra generatorer För fristående och isolerade nättillämpningar Annan utrustning Hastighetsökare för att matcha turbinen med generatorn Ventiler, elektroniska styranordningar, skyddsanordningar Transformers © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Världens vattenkraftresurser Mer regn nedfaller på kontinenterna än vad som avdunstar från dem För jämvikt måste regnvatten flyta till hav genom vattendrag Teknisk potential (TWh/år) % Utvecklat Afrika 1 150 3 Sydasien och Mellan Östern 2 280 8 Kina 1 920 6 Forna Sovjet Unionen 3 830 6 Nord Amerika 970 55 Syd Amerika 3 190 11 Central Amerika 350 9 Europa 1 070 45 Australasien 200 19 Källa: Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Vattenkraftens platsspecifika resurser Väldigt platsspecifik: ett vattendrag som kan exploateras krävs! Förändring av höjd inom ett relativt kort avstånd (fallhöjd) Acceptabel variation i flödeshastigheten över tid: diagram för flödesvaraktighet Restflöde reducerar flödet tillgängligt för energigenerering Flödes-varaktighetskurva Estimerad flödes-varaktighet baserad på Mätningar av flöden över tid Storlek på dränering ovanför anläggningen, specifik avrinning och form på flödesvaraktighet Flöde Andel av tid med lika eller större flöde (%) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Kostnader för små vattenkraftsystem 75% av kostnaderna är platsspecifika Höga initialkostnader Men anläggningar och utrustning kan hålla i >50 år Väldigt låga drifts- och underhållskostnader En deltidsmaskinist räcker oftast för skötseln Periodiskt underhåll av huvudutrustning kräver extern kontraktering Projekt med hög fallhöjd tenderar att bli mindre kostsamma Typiskt spann: 1 200 $ till 6 000 $ per installerad kW Foto: Ottawa Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Nyckelfaktorer Små vattenkraftprojekt Håll kostnaderna nere genom enkel design och praktiska, lättkonstruerade anläggningskonstruktioner Existerande dammar och anläggningsstrukturer kan användas Utvecklingstid på 2-5 år Resurs- och miljöstudier: tillstånd Fyra faser för konstruktionsarbetet: Utforskande undersökningar/hydrauliska studier Förprojektering Projektering Systemplanering and projektkonstruktion Foto: Ottawa Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Små vattenkraftprojekt Miljöhänsyn Små vattenkraftverk kan förändra Fiskars naturliga habitat Platsens estetik Rekreations/navigeringssyften Effekter och miljövärdering kan krävas beroende på plats och typ av projekt: Strömkraftverk vid existerande damm: relativt små Strömkraftverk på oexploaterat område: damm/fördämning/avledande konstruktion Vattenmagasinsutbyggnad: större effekter som ökar med skalan på projektet © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Exempel: Slovakien, Kanada och USA Små nätanslutna vattenkraftverk Småskalig vattenkraftstation, Southeastern, USA Strömkraftverk kommer att mata nätet när det finns ett tillgängligt flöde Energibolagsägt eller oberoende energiproducent med långsiktiga avtal Foto: CHI Energy 2,3 MW, 2 turbiner, Jasenie, Slovakien Småskalig vattenkraftstation, Newfoundland, Kanada Foto: Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Foto: CHI Energy © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Exempel: USA och Kina Små vattenkraftverk anslutna till isolerade nät Små vattenkraftsgeneratorer, Kina Avlägsna samhällen Avlägsna bostäder & industrier Foto: International Network on Small Hydro Power Högre elpris Strömkraftverksprojekt kräver typisk tilläggskapacitet och kan ha flöden som överstiger efterfrågan King Cove 800 kW småskaligt vattenkraftverk, By med 700 invånare Foto: Duane Hippe/ NREL Pix © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

RETScreen® Små vattenkraftverk Projektmodell Global analys av energiproduktion, livscykelkostnader och reduktion av växthusgaser Centralt nät, isolerat nät och enskilt nät Mikrovattenverk med en turbin till små vattenkraftverk med flera turbiner “Formel-metod” för kostnader Täcks i nuläget inte: Säsongsvariationer i belastning på isolerade nät Variationer i fallhöjd i magasins- projekt (användaren måste tillhandahålla medel värden) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

RETScreen® Små vattenkraftverk Energiberäkning Beräkna flödesvaraktig-het Diagram för varaktighets-stegran Beräkna turbineffektivitet Beräkna anläggningens kapacitet Beräkna kapacitetens varaktighet Beräkna möjlig förnybar energi Se e-Textbok “Grön” Energi Projektanalys RETScreen® Konstruktion och fallstudier Kapitlet om Små vattenkraftverk Projektanalys Beräkna levererad förnybar energi (isolerade- & fristående nät) Beräkna levererad förnybar energi (centralt nät)

Exempel på Utvärdering från RETScreen® Små vattenkraftverk Projektmodell Turbineffektivitet Jämfört med tillverkarens data för en installerad 7 MW GEC Alsthom Francis turbin Anläggningens kapacitet & produktion Jämfört med HydrA för en skotsk anläggning Alla resultat inom 6,5% Tillverkare Effektivitet (%) Turbineffektivitetskruvor Tillverkare Procent av dimensionerande flöde Metod för kostnadsuträkning med formel Jämfört med RETScreen®, inom 11% av en detaljerad kostnadsuppskattning för ett 6 MW projekt på Newfoundland © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Slutsatser Små vattenkraftverk (upp till 50 MW) kan försörja centrala eller isolerade nät och avlägsna stationer med el Strömkraftverk: Lägre kostnader och miljöeffekter Kräver dock back-up kapacitet på isolerade nät Initialkostnaderna är höga och till 75% platsspecifika RETScreen® uppskattar kapacitet, säker kapacitet, utgående effekt och kostnader baserade på platskaraktäristika såsom flödesvaraktighet och fallhöjd RETScreen® kan ge betydande kostnadsbesparingar vid preliminära förprojekteringsstudier © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Frågor? www.retscreen.net Projektanalysmodulen för små vattenkraftverk RETScreen® Internationella ”Grön” Energi Projektanalyskurs För mer information besök gärna RETScreens hemsida på www.retscreen.net © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.