Kraftsafari i Røldal-Suldalvassdraget – teori og praksis

Nor-øst for Stavanger, innerst i en fjord, bak et fjell og forbi mange sketchy vestlandsveier, finner vi idylliske Suldal. Dit dro en delegasjon fra SINTEF Energi en nydelig september morgen med så vidt gyllent løv og strålende sol, på invitasjon fra kraftselskapet Lyse.

Forfattere:  Siri Mathisen, Stefan Rex og Amund Skretting Bergset.

Lyse benytter flere av SINTEFs produksjonsplanleggingsmodeller for vannkraft og inviterte flere av oss som jobber med disse modellene for å se på nært hold hvordan de fysiske forholdene er og for å få forståelse for hvordan tenkte investeringer og oppgraderinger vil virke inn på systemet.

I takt med at kraftmarkedet endres er det mange kraftprodusenter som sitter med planer og konsesjonssøknader for investeringer og oppgraderinger i sine vassdrag. NVE har totalt 48 konsesjonssaker til behandling angående opprusting og utvidelse av vannkraft, i tillegg til 4 som dreier seg om pumpe eller pumpekraftverk.

Og dette er det gode grunner for. Regulerbar vannkraft gir oss muligheten til å lagre energi og gi oss effekt når vi trenger det, noe som kommer godt med når vi ser økt produksjon fra varierende fornybare energikilder som sol og vind.

Investeringer og oppgraderinger i RSK – i teori 

Lyse og Hydro har søkt om konsesjon for oppgraderinger av kraftverkene i Røldal-Suldal (RSK), og SINTEF bruker vannkraftmodellen Prodrisk for å gjøre investeringsanalyser for Lyse på oppgraderingsforslagene. Enkelt sagt må det lønne seg å gjøre oppgraderinger, og de må passe overens med de krav og tilpasninger som konsesjonen krever, gjerne basert på naturhensyn og lokale interesser.

Derfor kan man foreta en investeringsanalyse: Ved å regne ut forventet inntekt i et case og veie det opp mot investeringskostnadene, kan du se om et prosjekt er lønnsomt. Prodrisk er en modell som tar inn en beskrivelse av vassdraget, prisprognoser og tilsigsprognoser, og gir ut en optimal måte å disponere vannet i magasinene på.

For å få en god strategi må man ha en god beskrivelse av systemet som samtidig kan prosesseres effektivt av optimeringsalgoritmen. Derfor ser et vassdrag vanligvis ganske enkelt ut når vi jobber med Prodrisk:

Det vi derimot ikke ser er hvordan et stort tilsigsfelt, som det Kvanndalsfoss representerer, virkelig ser ut, eller omfanget av et stort magasin som Valldalen. Magasinrestriksjoner nevnt i vassdragskonsesjonens manøvreringsreglement – hvordan det må opereres for å hensynta natur, miljø og omgivelser – blir en tidsserie med tall i våre modeller, uten at vi ser hvordan magasinet forholder seg til området rundt og hvilken betydning det har for lokalmiljøet.

Vi brukte god tid under besøket hos Lyse til å diskutere modelleringsutfordringer og tekniske løsninger rundt analyseoppgavene for å representere de faktiske forholdene i vassdraget best mulig i modellbeskrivelsen.

… og praksis 

Derfor var det ekstra gøy og interessant for oss å få sett dette i virkeligheten og få følelsen av hva et stort magasin faktisk betyr, hvordan et overløp fungerer i praksis og hva som er bakgrunnen for vilkårene i en konsesjon.

På Nesflaten, ved bredden av Suldalsvatnet, ligger kraftstasjonene Suldal I og Suldal II. De mottar vann fra hver sin gren av vassdraget, men produksjonen foregår inne i samme kraftverkshall. Da Lyse og Hydro fusjonerte sine kraftverk i 2021, avtalte de at Hydro skulle drifte RSK-systemet, mens Lyse skulle drive produksjonsplanlegging og være ansvarlige for vanndisponeringen. Derfor var det Hydros kraftverksjef ved RSK som viste SINTEF-delegasjonen rundt på kraftverket.

Deretter kjørte vi til fjells langs den vestre greina av vassdraget opp til Røldalsvatnet og Valldalsvatnet. Dette er systemets største magasin, og veldig imponerende. Vi så nøyere på hvordan en fyllingsdam ser ut, og så et eksempel på flomoverløp der vannet går inn i en tunnel når det overskrider et nivå.

Dette er et mindre magasin med et stort tilsigsfelt, noe som gjør at magasinet har utfordringer med kapasiteten. Og det er forståelig: Valldalsvatnet er ca 180 ganger større enn Kvanndalsfoss, men Kvanndalsfoss får et årlig tilsig som er mer enn halvparten så stort som Valldalsvatnet. Derfor er det planlagt å pumpe vann fra Kvanndalsfoss til det 60 ganger større magasinet Holmevann via et nytt pumpekraftverk, Kvanndal 2, for å kunne utnytte dette tilsiget langt bedre. 

Dagen etter gikk ekskursjonen til østre grein av vassdraget, og vi så på Kvanndalsfoss.

Dette er et mindre magasin med et stort tilsigsfelt, noe som gjør at magasinet har utfordringer med kapasiteten. Og det er forståelig: Valldalsvatnet er ca 180 ganger større enn Kvanndalsfoss, men Kvanndalsfoss får et årlig tilsig som er mer enn halvparten så stort som Valldalsvatnet. Derfor er det planlagt å pumpe vann fra Kvanndalsfoss til det 60 ganger større magasinet Holmevann via et nytt pumpekraftverk, Kvanndal 2, for å kunne utnytte dette tilsiget langt bedre.

Ekskursjonens siste magasin var Sandvatnet. Her fikk vi se en imponerende, nydelig buet betongdemning.

Sandvatnet har et annet overløp enn de andre magasinene vi så på. Når vannstanden i magasinet blir for høy, renner det ganske enkelt over. Siden overløpet har lang utstrekning, er det mye vann som kommer på én gang. Derfor deles overløpet opp i flere nivå som flommer ved forskjellig vannstand.

… og teori igjen

Mellom alle de solfylte ekskursjonene fant vi også tid til å diskutere planene fremover. Det vi nå hadde sett i praksis måtte best mulig representeres i Prodrisk for å få så nøyaktige analyser som mulig. Mange spørsmål skulle besvares, og på Energihotellet gikk diskusjonene i alt fra tilsigsfelt til hvordan komplekse miljørestriksjoner kunne implementeres.

Resultater

Vel tilbake på kontoret kan vi igjen fordype oss i analyseoppgavene, med litt mer lokalkunnskap og forståelse for de dilemmaer som finnes i dette vassdraget. Natur er en begrenset ressurs, så vannkraft og andre behov må fortsette å ta hensyn til hverandre også i fremtiden. Investeringer og oppgraderinger kan tilpasse vannkraften til dagens krav til tilpasning, og dagens kraftmarked.