Vattenkraftens utmaningar och utvecklingsbehov ur ett Energiforskperspektiv Cristian Andersson områdesansvarig Energiforsk Energiforsk • • • Samarbete och gemensamma nämnare är en grundförutsättning och drivkraften framåt Plattformar Resurser • • • Avnämare (Kunskap för att definiera behovet och ta hand om resultatet) Medel Utförare (Kunskap för att möta behovet och ta fram det som efterfrågas) Inspel om vattenkraftens utmaningar i dagens och framtidens energisystem • Med inspiration från workshops 26/8 och 22/9 i Energimyndighetens pågående behovsanalys (om vilka forsknings‐ och innovationssatsningar som bör genomföras för att möta de utmaningar som vattenkraften står inför) • Ett perspektiv på det som diskuterades där • Med utgångspunkt från den övergripande indelning som fanns i underlaget • Miljö • Systemperspektiv • Vattenkraftteknik • Utmaningarna i Energiforsks perspektiv • Vilken forskning och utveckling i samverkan mellan olika aktörer tycker vi särskilt kan bidra till att möta vattenkraftens utmaningar • Ingen avgränsning med om de hanteras av pågående FoU Generellt om vattenkraftens utmaningar • Långt tidsperspektiv ‐ Investeringar i förnyelser av vattenkraften har sin grund i att på lång sikt (>30år) säkerställa anläggningarnas dammsäkerhet, produktionssäkerhet och produktionsförmåga • Det har betydelse för förändringar och anpassningar som också syftar till att möta utmaningar inom både ”miljö” och ”systemperspektiv” • I den förnyelse som pågår ligger många tekniska utmaningar • Samhällsrelevansen i dessa utmaningar handlar om att säkerställa Sveriges elförsörjning • Dammar och magasinering av vatten en förutsättning för effektiv energiproduktion och balansering i det nordiska kraftsystemet • Kompetens behövs för att göra rätt tekniska åtgärder för förnyelser vid rätt tidpunkt och möta nya krav och använda ny teknik tillsammans med äldre tekniska lösningar Vattenkraftens utmaningar Vattenkraftteknik ‐ utmaningen • Att i långt tidsperspektiv säkerställa anläggningarnas dammsäkerhet, produktionssäkerhet och produktionsförmåga • Förnyelsen pågår och incitamenten finns för att det ska hända • Forskning och utveckling kan söka svar på relevanta frågeställningar och säkerställa den kompetens som behövs i förnyelsen av vattenkraften • Tillämpning av forskningens resultat bör kunna stärkas ytterligare genom extra fokus på möjligheter till demonstrationer • • Steget från forskningsresultat eller labverifierade resultat till prototypskala i t.ex. Porjusanläggningen (magnetlager, kontrollutrustning eller tillståndskontrollmetoder?). ..och kanske även steget efter det där risker med ny teknik som kan hämma inplementering skulle kunna lyftas bort (vattenhydraulik i turbiner, dumplastkoncept för ökad reglerbarhet eller för avbördning genom aggregat?) – mer bilateralt än i bred samverkan? Forsknings‐ och utvecklingsbehov med gemensam nämnare Vattenkraftteknik – tänkbart gemensamt FoU‐behov (maskiner), exempel • Möjligheter med tillämpning av ny teknik • • • • • lager (magnetlager, smörjmedel, tillståndskontroll) hydraulik (vatten) kontrollutrustning (kraftelektronik) generatorer (förluster och kylning) turbiner (förluster och flödesmätning) • Förbättrade analysmetoder för • livslängd, prestanda och robusthet för befintliga konstruktioner i förändrade driftsituationer • kopplade fenomen i maskiner och i interaktionen med elnätet Forsknings‐ och utvecklingsbehov med gemensam nämnare Vattenkraftteknik – tänkbart gemensamt FoU‐behov (vattenbyggnad), exempel • Fyllningsdamms‐ och dammgrundläggningsfrågor som är direkt avgörande för val av förnyelseåtgärder och där varierande ålder, utförande och tillstånd skapar ett unikt kunskapsbehov om • materialegenskaper i dammkropp och grundläggning, • beteende under belastning och felmoder, • tillståndsbedömning och reparationsmetoder relaterat nedbrytning och stabilitet för dammar • Konstruktionstekniska frågor relaterat till lastväxlingar, ensidiga vattentryck, stora vattenmängder, erosion och islaster i betongkonstruktioner (dammar, fundament, mellanväggar m.m.), • Materialtekniska frågor relaterat till nedbrytning och reparationsmetoder för framförallt betong i vattenkrafttillämpningar (inkl. nya material/tillsatser). Vattenkraftens utmaningar Systemperspektiv ‐ utmaningen • Utmaningen består i att möta systembehov i ett föränderligt kraftsystem genom ökad flexibilitet i vattenkraften • Utmaningen kan mötas genom tekniska åtgärder, ny teknik eller förändrad drift • I dagsläget är incitamenten svaga för att beslut relaterat till förnyelser av vattenkraftanläggningar ska inkludera tekniska åtgärder och ny teknik för att möta utmaningen • Nya affärsmöjligheter för vattenkraftföretag kan vara en möjlighet Forsknings‐ och utvecklingsbehov med gemensam nämnare Systemperspektiv – tänkbart gemensamt FoU‐behov • att förstå påverkan på slitage, prestanda, säkerhet och miljö vid förändrad drift • att förbättra planerings‐ och optimeringsmodeller för nya driftsförutsättningar • att förstå framtida efterfrågan på systemtjänster och återstående reglerförmåga i befintligt system för att precisera hur stor utmaningen är och vilka incitament som kan vara motiverade Vattenkraftens utmaningar Miljö ‐ utmaningen • Minska eller kompensera för miljöpåverkan, bidra till minskad miljöpåverkan i ett systemperspektiv • Drivkrafterna kommer från vattenkraftföretagen själva och omvärlden genom EU‐direktiv, klimatmål, nationella miljömål • Generellt är en utmaning att nå samsyn mellan olika aktörer om vad tänkbara åtgärder har för samhällsnytta • Dialog, samverkan och samarbeten för att bidra till samsyn kan stimuleras och utvecklas ytterligare Forsknings‐ och utvecklingsbehov med gemensam nämnare Miljö – tänkbart gemensamt FoU‐behov • hur kan avvägningar mellan miljö‐ och annan samhällsnytta göras, • miljöpåverkan av förändrad drift • hur kan prioritering av åtgärder inklusive vattenkraftfrämjande åtgärder i linje med ”Nationell strategi för åtgärder i vattenkraften” ske i ett helhetsperspektiv • effektstudier av genomförda och tänkbara miljöåtgärder och kompensatoriska åtgärder • extra fokus på möjligheter till fältstudier och demonstrationer Utvecklingsfrågorna spänner över flera discipliner såsom hydrologi, hydraulik, biologi, ekologi, vattenkraftteknik och ekonomi. Inte minst krävs kompetens att förstå sambanden. Summering • De utmaningar som ringas in är inte oberoende av varandra • Tillämpning av forskningens resultat bör kunna stärkas ytterligare genom extra fokus på möjligheter till fältstudier och demonstrationer • En röd tråd är ett fortsatt långsiktigt behov av kunskap och kvalificerad kompetens • Många värdefulla nyckelkompetenser har skolats i gemensamma satsningar (SVC och dess ”föregångare”) • Deras kunskaper utgör idag en viktig resurs för att möta utmaningarna vid förnyelsen av vattenkraften Framtiden ? • • • Utmaningar och utvecklingsbehov finns Samarbete, gemensamma nämnare och plattformar Resurser • • • • Avnämare (Kunskap för att definiera behovet och ta hand om resultatet) Medel Utförare (Kunskap för att möta behovet och ta fram det som efterfrågas) Utveckla form och planerat innehåll för fortsatt verksamhet tillsammans med berörda samtidigt som vi säkerställer kontinuitet