Svenska turbinen ska rädda fisken – och elproduktionen

2022-10-07 06:00  

Över 2 000 svenska vattenkraftverk ska miljöprövas på nytt – en viktig del blir hur vandrande fisk kan passera turbindammarna. Samtidigt får inte elproduktionen minska nämnvärt. Innovatören Arne Fjällings ”dubbelskruv” låter fisken simma oskadd rakt genom turbinen.

Akvariehuset på Lantbruksuniversitetets sötvattenslaboratorium vid Drottningholm är inrett med vattentankar, pumpar, mätutrustning – och en cylindrisk anordning i aluminium, ungefär tre meter lång. Den ligger snedställd mellan två stora tankar på olika höjd.

I plastkar strax intill simmar små tvååriga havsöringar omkring.

– Det här handlar i grund och botten om fiskens välfärd. Och om att vi som samhälle måste hushålla bättre med våra gemensamma resurser, säger forskaren, fiskeribiologen och innovatören Arne Fjälling.

Konstruktionen är en prototyp i skala 1:7 av en ”fisksäker vattenkraftsturbin”, eller tvåvägspassage där vandrande fiskar kan ta sig förbi vattenkraftsdammar och andra hinder. Utan de stora produktionsförluster som konventionella fiskpassager (bassängtrappor, slitsrännor och liknande) kan medföra.

Funktionen bygger på Arkimedesskruven, känd sedan antiken. Arne Fjälling kallar modellen ”Transmoros Dubbelskruv” efter det bolag (Transmoro AB) som bildats för att utveckla tekniken.

Hög teknisk verkningsgrad?

Genom cylindern löper två koncentriskt arrangerade, spiralformade kanaler med gemensam rotationsaxel. Eftersom kanalerna har motsatt vridningsriktning, flyttas vatten både uppströms och nedströms under rotationen, vilket ger en dubbelriktad passageväg.

Samtidigt driver nedströmsflödet, som är betydligt större än uppströmsflödet, en tillkopplad elgenerator vars effekt förstås varierar beroende på hur stor anläggning man bygger.

– När vi pratar med företrädare för vattenkraftsbranschen, så har de två frågor: Hur hög är den tekniska verkningsgraden, och hur hög andel av fisken som passerar skadas eller dödas? Verkningsgraden bör överstiga 70 procent, och andelen skadad fisk understiga 1 procent, säger Arne Fjälling.

Hittills har Transmoro gjort 406 testpassager med fisk genom modellen.

– Verkningsgraden uppmättes till mellan 55 och 65 procent, vilket enligt vår bedömning motsvarar 70 till 75 procent i fullskala, säger Transmoros styrelseordförande Gert Malmberg.

Transmoros styrelseordförande Gert Malmberg. Foto: Tommy Harnesk

Och andelen skadad fisk?

– Vi noterade inga som helst skador på de havsöringar som användes. Noll procent, säger Arne Fjälling.

Konstruktionens öppningar är anpassade efter fiskars beteende med gott om utrymme, lockande vattenströmmar, och så vidare. Den invändiga spiralen är tillverkad i plåt, men ett alternativ är att göra den i genomskinligt material om detta skulle visa sig öka fiskens benägenhet att passera.

– Man kan också tänka sig högtalare vid ingångarna, som spelar upp ljudet av en fors eller andra stimuli som är välbekanta för fisken. Länge har man sett galler och andra tvingande åtgärder som det enda sättet att styra fisk dit man vill, men jag ser goda möjligheter i att utnyttja deras naturliga beteenden, säger Arne Fjälling.

Arne Fjälling. Foto: Tommy Harnesk

Dubbelskruven är tänkt att placeras i en sidofåra till en befintlig turbin, och där ersätta en konventionell fiskpassage. I mindre kraftverk skulle den också kunna ersätta själva turbinen.

Transmoro samarbetar med Tekniska Verken i Linköping och med den Nässjöbaserade turbintillverkaren Turab.

– Vi vill skapa ett industriellt team som leverantör till vattenkraftsindustrin. Transmoro är för litet för att själv leverera allt som behövs. Just nu koncentrerar vi oss på mindre kraftverksägare, men vi för även dialog med Vattenfall i tidigt skede, säger Gert Malmberg.

Reducerar produktionsförlusten

Det är svårt att beräkna vattenkraftens produktionsförluster från konventionella fiskpassager. Under perioder med höga tillflöden kan det förekomma att överskottsvatten måste släppas ut som spill, och då konkurrerar förstås inte vattnet i passagen med flödet till kraftverket. Och vid riktigt låga vattennivåer kan det förekomma att flödet till passagen tvingar fram fullständiga driftsstopp, eftersom minimal drivvattenföring inte uppnås.

Därmed kan man inte rakt av kalkylera produktionsförlusten utifrån den mängd vatten som tappas ut genom fiskpassagen vid ett givet tillfälle. Och det blir vanskligt att bedöma dubbelskruvens potential mätt i kilowatt eller kronor på något sorts generellt plan.

– Men i fullskala reducerar vi produktionsförlusten med åtminstone 70 procent jämfört med en konventionell fisktrappa vid samma kraftverksdamm. Och med stigande elpriser är varje räddad kilowattimme värdefull, säger Gert Malmberg.

Det finns en ytterligare faktor, som kan bereda väg för Transmoros dubbelskruv: Under de kommande 20 åren ska miljötillstånden omprövas för de omkring 2 100 svenska vattenkraftverken.

– Och fiskens vandringsmöjligheteter är en av de parametrar man tittar på vid miljöprövningarna, säger Arne Fjälling.

Den dubbla Arkimedesskruvens kanaler har motsatt vridningsriktning, och flyttar vatten både uppströms och nedströms under rotationen. Detta ger en dubbelriktad passageväg för fisken. Foto: Tommy Harnesk

Samtidigt föreskriver den nationella planen för miljöprövningarna, att de åtgärder prövningarna leder till maximalt får minska den totala vattenkraftsproduktionen med 1,5 terawattimmar per år. Det motsvarar 2,3 procent av Sveriges totala elproduktion från vattenkraft.

– Med användning av den här tekniken beräknar vi att förlusterna i produktionsförmåga skulle kunna komma under 0,5 terawattimmar per år. Alltså en reducering med två tredjedelar, säger Gert Malmberg.

Arne Fjälling tillägger:

– Den biologiska mångfalden kan med andra ord uppnås med närmast bibehållen produktionskapacitet.

I vår bär det av till Lantbruksuniversitetets experimentbäck i Älvkarleby för fälttester.

– I april-maj stiger det upp lekvandrande mört från Dalälven i bäcken. Det ska bli väldigt spännande tester, säger Arne Fjälling.

Företaget stöttas av SLU:s inkubator

Transmoro AB utvecklar en patenterad, tvåvägs fiskpassage, som samtidigt fungerar som vattenturbin för elproduktion. Bolaget grundades av Arne Fjälling, som arbetat med ”dubbelskruvsturbinen” i tio år. Sedan 2018 är är Sveriges Lantbruksuniversitets inkubatorbolag SLU Holding delägare.

Konstruktion och tillverkning av prototypen har skett med hjälp av medel från Energimyndigheten. Principerna för tekniken har testats i labbmiljö med finansiering från Vinnova. Till våren inleds fälttester i Älvkarleby.

I svenska vattendrag finns vandringshinder i form av närmare 15 000 dammar, varav 3 500 används av våra 2 100 större och mindre vattenkraftverk.

Mellan 2022 och 2042 ska alla svenska vattenkraftverk få sina miljötillstånd omprövade av Sveriges fem mark- och miljödomstolar. Syftet, enligt regeringen, är att ”vattenkraften ska ges moderna miljövillkor på ett samordnat sätt, med största möjliga nytta för vattenmiljön och för nationell effektiv tillgång till vattenkraftsel”.

Tommy Harnesk

Mer om: Vattenkraft

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