Svensk innovation ger vattenkraften längre livstid

2022-05-12 06:00  

Många svenska vattenkraftverk byggdes för över 50 år sedan och har ett stort underhållsbehov. Nu finns en ny svensk innovation som kan förlänga livstiden på generatorerna.

I dag är vattenkraften den största enskilda energikällan i Sveriges elmix. 2021 stod den för 42 procent av Sveriges totala elproduktion.

Sveriges utbyggnad av vattenkraften började för över 100 år sedan och tog verklig fart efter andra världskriget. I dag är ungefär 2 000 vattenkraftverk i drift. Det allra största vattenkraftverket är Harsprånget i Luleälven med en installerad maxeffekt om 818 MW.

Längre ned i Luleälven finns Bodens kraftstation som är betydligt mindre med sina 80 MW. Kraftverket byggdes i slutet av 1960-talet och har i dag två turbin-generator-aggregat.

Här har ett knaggband monterats runt axeln på aggregatet för att mäta luftgapet i generatorn. I övre delen av bilden syns undersidan av rotorn. Foto: Magstrom Nordic

Men aggregaten har haft problem med vibrationer, som kan ge upphov till skador. Från i höst ska därför den ena generatorn balanseras magnetiskt med teknik från startupföretaget Magström.

– Vi har haft en del utmaningar i Boden, med vibrationsproblematik då och då i den maskinen. Vi behöver göra periodiskt underhåll för att hålla maskinen i skick, säger Klas Huhtasaari, avdelningschef för kraftstationsprojekt på Vattenfall.

Ojämnheter tillåts inte orsaka någon skada

Tack vare den nya balanseringen hoppas han att generatorn ska få en förlängd livstid om fem eller tio år.

Uppsalaföretaget Magström har i flera år arbetat med att utveckla teknik för att magnetiskt balansera generatorer i vattenkraftverk. År 2020 tog företaget en plats på Ny Tekniks 33-lista över unga och lovande teknikbolag.

Syftet med Magström är att råda bot på vibrationsproblem i vattenkraftens generatorer. Ofta har rotor eller stator små ojämnheter som ger upphov till vibrationer som i sin tur kan leda till skador och värmeutveckling. Vill det sig illa kan utrustningen spricka och aggregatet haverera.

Här installeras luftgapssensorer i den övre delen av generatorn i Bodens kraftstation. Foto: Magstrom Nordic

Magströms idé handlar om att styra strömmarna i generatorn mer precist med hjälp av kraftelektronik för att kompensera för de små ojämnheterna. På så sätt balanseras rotor och stator i förhållande till varandra så att vibrationerna aldrig uppstår. De små ojämnheterna finns kvar men tillåts inte längre orsaka skada på maskinen.

Tekniken har testats i ett par år i Vattenfalls utvecklingsanläggning i Porjus gamla kraftstation. Nu går Vattenfall vidare och köper systemet till en av generatorerna i Bodens vattenkraftverk.

Generatorn ska nå ”perfekt magnetisk balans”

Hittills har generatorn försetts med 24 magnetfältssensorer. I höst ska själva kraftelektroniken monteras och den magnetiska balanseringen dra igång.

Sensorerna ger löpande information om magnetfältet i luftgapet mellan rotor och stator. Styrsystemet kan då i realtid styra magnetfältet så att generatorn når ”perfekt magnetisk balans”, enligt Magström.

José Perez Loya, vd på Magstrom Nordic, installerar luftgapssensorer i den undre delen av generatorn. Foto: Magstrom Nordic

Generatorn i Boden är med sina 40 MW betydligt större än den som tekniken har testats på i Porjus. Den har också mycket större problem med vibrationer.

– Maskinen i Boden är 50 år och närmar sig punkten för förnyelse. Kan vi skjuta på den punkten några år så är det potentiellt en ekonomiskt bra uppsida, säger Klas Huhtasaari.

Om Magströms teknik visar sig fungera väl i Boden bedömer Vattenfall att bolaget har ett 20-tal ytterligare generatorer som skulle kunna ha nytta av den.

”Ökade möjligheter till tillståndsbaserat underhåll”

Utvärderingen i Porjus ledde till att Magström vidareutvecklade systemet. Nu kan utrustningen installeras vid sidan av generatorns befintliga magnetiseringssystem och går betydligt fortare att få på plats.

– Nyckeln för oss är att Magström har eliminerat den tekniska risken för det befintliga magnetiseringssystemet i aggregatet. Om det blir ett fel i Magströms balanseringsutrustning stoppar det inte vår drift, säger Klas Huhtasaari.

Johan Abrahamsson och Fredrik Evestedt från Magstrom Nordic kontrollerar installationen. Foto: Magstrom Nordic

Genom att vibrationerna reduceras ska slitaget och behovet av underhåll minskas. Dessutom hoppas Vattenfall att Magströms teknik ska göra det möjligt att effektivisera underhållet.

– Analysdelen innebär ökade möjligheter till tillståndsbaserat underhåll, genom luftgapsmätning och livslängdsbedömning. Vi vill inte behöva förnya ett aggregat i förtid, säger Klas Huhtasaari.

”Lika gångbar för stora synkronmotorer”

Verksamheten i Magström har numera förts över till det nya företaget Magstrom Nordic. Försäljningen till Bodens kraftstation är företagets första kommersiella order på det vidareutvecklade magnetiseringssystemet.

– Affären betyder hemskt mycket för oss. Det är ett kvitto på att vi har fått fram en produkt för marknaden, säger Jonas Listenius, affärsutvecklingschef på Magstrom Nordic.

Företaget ser fram emot nya affärer framöver och då inte bara inom vattenkraft.

– Vi har i nuläget pågående dialoger med ett 40-tal aktörer fördelat på fem kontinenter. Framför allt inom vattenkraftsindustrin, men även inom stål, aluminium och mining. Tekniken är lika gångbar för stora synkronmotorer inom industrin, säger Jonas Listenius.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt