Hvordan påvirker vannkraftverk fiskevandring?

Fiskevandring er avgjørende for livssyklusen til mange arter, men menneskeskapte infrastrukturer kan forstyrre denne naturlige prosessen. Vannkraftverk kan utgjøre risiko for fisk som svømmer nedover elva, forbi kraftverket. Plutselige trykkendringer og til og med kollisjoner og slag fra turbiner kan utgjøre en risiko for fiskene. For forstå disse farene bedre, har vi sett nøyere på hva som kan skje om fiskearten harr passerer gjennom Kongsvinger og Funnefoss kraftverk i Glomma.

Forstå risikoene: Hva er trykkfall?

En av bekymringene for fisk som vandrer nedstrøms og passerer gjennom kraftverksturbiner, er skader forårsaket av raske endringer i vanntrykket, såkalt «barotrauma». Kraftverk har høyt trykk i oppstrøms ende i forkant av turbinen, og veldig lavt trykk på nedsiden, noe som gjør det mulig å omvandle vannets energi til elektrisk strøm.  Når fisk svømmer nedover elva, , og møter vannkraftturbiner, opplever de derfor et plutseligtrykkfall. Dette kan skade deres indre organer—spesielt de gassfylte svømmeblærene. Andre farer kan være dannelse og kollaps av luft- eller gassbobler (tilsvarende «dykkersyke»), noe som kan føre til vevsskader eller død. I tillegg risikerer fisken slag fra turbinblader som kan gi alvorlige skader eller død.

For å studere disse mulige farene, sendte et forskerteam fra SINTEF Energi og TalTech-universitetet i Estland, BDS-sensorer gjennom kraftverkene på Kongsvinger og Funnefoss. Personell fra Akershus Energi Vannkraft AS og Hafslund Kraft AS hjalp også til ved forsøkene.. Disse sensorene er i stand til å måle trykkendringer, slag mot turbiner og andre fysiske forhold som fisk opplever når de passerer gjennom turbiner eller luker.

Studiedesign: sporing av fiskevandring med sensorer

BDS-sensorene ble sendt gjennom begge kraftverk for å måle 1) Nadir-trykk, som er det laveste trykket som oppleves under turbinpassasje, og 2) Trykkendringshastigheten, eller hvor raskt trykket endres over tid. I tillegg ble slag mot turbiner visuelt registrert ved å identifisere merker på sensorene.

Ved Funnefoss testet vi fire scenarier med sensorene introdusert i ulike dyp i forkant av turbinen (maksimum, midtre, minimum), samt gjennom en luke i dammen som leder til en kanal i betong. Tilsvarende ble sensorene i Kongsvinger utløst sensorer på forskjellige dyp og ved to forskjellige utslipp for totalt fire scenarier.

I denne videoen fra Akershus Energi kan du se hvordan prosessen foregår:

Resultater: Lav risiko samlet sett, men noen bekymringer

Resultatene fra de to kraftverkene viste en høy overlevelse for fisk som passerer ned forbi kraftverkene, med generelt lav risiko for skader eller dødelighet. Noen spesifikke scenarier avslørte imidlertid potensielle farer:

Ved Funnefoss kraftverk viste de fleste trykkmålinger lav risiko, med minimale trykkfall. Ett scenario ved Funnefoss (introduksjon av sensorer på maksimal dybde med en produksjon på 400 m³/s gjennom turbinene) viste noen verdier nær grensen for fiskeskade. Voksen harr var spesielt utsatt i dette scenariet, men risikoen for ungfisk var lav. Slag var sjeldne, med bare ett scenario som viste at opptil 15 prosent av sensorene ble truffet. Fisk som passerte gjennom luke og kanal opplevde tryggere forhold enn de som passerte gjennom turbinene, da trykket gjennom kanalen var mer forutsigbart og stabilt.

Tilsvarende indikerte resultatene fra Kongsvinger lav risiko for fiskeskade. Bare én av 116 trykkmålinger overskred risikogrenser, og de fleste fiskepassasjer ble ansett som trygge. Trykkvariasjonene var imidlertid høyere under scenarier med maksimal turbinutslipp, noe som tyder på at styring av passende utslippsnivåer kan bidra til å redusere risikoen ytterligere.

Et av hovedfunnene i studien var hvordan vannføringen gjennom turbinen påvirker fisk. Når turbinene opererer med høyere vannføring, øker trykkvariasjonene, noe som kan føre til høyere risiko for vandrende fisk. Ved Funnefoss opplevde eksempelvis fisk som passerte gjennom turbiner på maksimal dybde og høy vannføring en liten, men merkbar risiko for skade. Dette antyder at nøye styring av kraftproduksjonen, spesielt under perioder med høy fiskevandring, kan bidra til å redusere farene.

Interessant nok viste studien også at slag fra turbinblader eller andre strukturer var relativt sjeldne og forekom i bare en liten andel av forsøkene.

Resultatene ble sammenlignet med lignende studier utført ved andre vannkraftverk i noen europeiske land, og de viste sammenlignbare resultater for Nadir-trykkverdier og trykkendringshastigheter.

Anbefalinger for fremtidig forskning og forvaltning

Selv om denne studien ga verdifull innsikt i farene fisk står overfor når de skal passere vannkraftverk, fremhevet den også områder der det er behov for videre forskning:

• Variasjon i turbinvannføring: Flere studier er nødvendig for å forstå effektene av forskjellige vannføringer og svømmedyp, spesielt under varierende forhold i elver. Denne anbefalingen ble styrket av funn i en annen studie vi utførte i Sverige.
• Sammenligning av ulike vannkraftverk: Å undersøke andre kraftverk langs Glomma-vassdraget kan bidra til å identifisere stedsspesifikke farer og avbøtende strategier.
• Dammer, flomløp og nedstrøms fiskepassasje: Lokale forholdene ved disse strukturene kan utgjøre lignende risiko for fisk sammenlignet med turbinpassasje med tanke på slag mot strukturer. Å vurdere disse forholdene kan bidra til å forbedre den generelle fiskesikkerheten.
• Fiskevandringsmønstre: En bedre forståelse av hvordan forskjellige arter, som harr, vandrer gjennom Glomma vil gi bedre grunnlag for å tilpasse driften av vannkraftverk for bevaring av fiskebestander.
• Terskelverdier for fiskeoverlevelse: Det er utført en del forsøk for å finne hvilke trykk ulike fiskearter kan tåle internasjonalt. Det er likevel behov for flere undersøkelser og validering av kritiske trykkverdier for ulike fiskearter for å forbedre nøyaktigheten av risikovurderinger.

Konklusjon: Balanse mellom energi og økologi

Vannkraftverk er essensielle for produksjon av fornybar energi, men de må også sameksistere med livet i elvene. Ved å fortsette å studere hvordan kraftproduksjon og ulike vannføringer påvirker fiskevandring gjennom turbiner og kraftverksinstallasjoner med moderne overvåkningsteknikker, kan vannkraftverk bidra til å beskytte fiskebestander samtidig som de opprettholder energiproduksjonen.