Innovasjon Vannkraftkonstruksjoner

Gjør unike målinger for å finne levetiden til vannkrafttunneler

Vi har 5000 km med vannkrafttunneler i Norge, nå skal forskerne i HydroCen finne ut hvor lenge de kan vare og om de har en holdbarhetsdato.

— Det er veldig spennende. Vi har ikke snøring på hva levetida til norske vannkrafttunneler er. Nå har vi mange tunneler som har levd i hundre år, men har de en slags holdbarhetsdato? Det er det store spørsmålet, sier Kaspar Vereide, prosjektutvikler ved Sira-Kvina Kraftverk og førsteamanuensis ved NTNU.

— Ved hjelp av denne forskninga skal vi kunne svare litt mer på hva holdbarhetsdatoen til norske vannkrafttunneler er, sier han.

Det er rundt 15 år mellom hver gang Sira-Kvina kraftselskap stopper vannet for å tømme tunnelen og å gjøre vedlikehold. Denne gangen lar de forskerne utfolde seg.

Lysene fra sterke lommelykter flakker over hardt berg i tilløpstunnelen til Roskrepp kraftstasjon i Sirdal. Ei gigantisk jernluke skiller vannvannmassene fra forskerne som skal vandre fire kilometer fra vannmagasin til kraftverk. Når den er åpen fosser det 70m3 vann i sekundet gjennom tunnelen akkurat her.

Sjelden mulighet: Forskerne fikk anleding til å kikke nærmere på tunnelen da den ble tømt for vann i forbindelse med vedlikehold i juni 2018. Foto: Juliet Landrø.

Ingeniørgeolog og professor Krishna Panthi har allerede sjekka at alt er trygt.

— Denne tunnelen er i veldig god stand, forsikrer han.

Han har lenge jobbet for å få muligheten til å forske på hvordan trykket i vannkrafttunneler påvirker berget de er omringet av. Det har aldri vært gjort før, verken i Norge eller internasjonalt.

— En del av disse tunnelen har stått i 100 år allerede, kanskje de vil vare i 50 år til, eller 200 år, eller for alltid. Det er det vi skal prøve å finne ut, sier han.

Sjekker hvor store trykkendringer berget tåler

Sammen med flere forskere fra HydroCen og ansatte fra Sira-Kvina har han sammen med PhD stipendiat Bibek Neupane benyttet anledningen til å montere avansert måleutstyr i berget.

— Her skal vi prøve å måle grunnvannstrykket inne i bergmassen, sier Neupane.

Med ni meter lange borr har de laget flere hull innover bergveggen. Det spesialbygde utstyret har en sensor i hver ende, og en slags kork som kalles «packer» på midten som sørger for at vannet fra tunnelen ikke siver inn. Etter boring tettes hullene med sement, foruten en liten lomme inne i fjellet som fylles med grunnvann. På den måten kan de måle trykket både inne i tunnelen og inne i berget.

— Når man starter eller stopper produksjonen i kraftverket blir det stor trykkvariasjon inn i tunnelen. Vi vil se hvordan endringer i tunnelen påvirker trykket inne i berget, forklarer han.

Sensorene er koblet til avansert måleutstyr slik at forskerne til enhver tid kan følge med på data som kommer inn i sanntid når kraftverket starter og stopper strømproduksjonen ellers har variasjon i kraftproduksjon. Det er snakk om tonnevis med vann i stor fart som bråstopper, det er enorme krefter.

Tåler tunnelene en ny tid?

Det råsprengte fjellet som ruver høyt over hodene på forskerne har holdt seg godt siden den ble satt i drift i 1980, men vannkrafttunneler som er i drift i dag blir utsatt for mye mer stress enn det de var fram til 1990-tallet da kraftmarkedet ble deregulert.

Kraftstasjonene opererer annerledes i dag enn da de ble bygd, det blir derfor svært interessant å se resultatene av disse målingne, sier Kaspar Vereide i Sira-Kvina Kraftselskap/NTNU. Foto: Juliet Landrø(HydroCen.

— Historisk er de kjørt veldig rolig, vi har ikke stoppa og starta maskinene ofte, men siden 90-tallet har man begynt å kjøre dem mye mer agressivt, sier Kaspar Vereide.

Turbinene blir oftere stoppa og starta enn før for å følge prissvingningene i kraftmarkedet, såkalt effektkjøring. Selv om vi har sterkt og stabilt berg i Norge, er nesten ingen krafttunneler bygd for denne typen bruk.

— Dermed blir turbiner og tunneler utsatt for mer stress, og det stresset prøver vi nå å måle og overvåke for å se hvordan tunnelen blir påvirket, sier Vereide.

Trykket i tunnelen endrer seg raskt når vannet stopper.

— Det kan gå fra 70 m3/s til 0 m3/s på rundt 10 sekunder, slik at vannet bråstopper og bygger opp massive trykkrefter.

— Det blir litt som at et godstog med fullastede vogner kjører i full fart gjennom tunnele, og så plutselig skal bråstoppes. Så det er fantastisk at vi får muligheten til å gjøre dette, sier Vereide.

Store og hyppige trykkendringer kan føre til ustabilt berg.

— Målet er å se hvor robuste tunnelene er, hvor store endringer de tåler og hvor mye vi kan variere kraftproduksjonen uten at det får konsekvenser for stabiliteten i berget, forklarer Neupane.

Kablene er strukket ut av tunnelen, og forskerne kan se resultatene i sanntid når luka stenges og kraftverket stopper og starter produksjonen. Foto: Bibek Neupane/HydroCen,

Kontaktpersoner:
Bibek Neupane
Krishna Panthi
Kaspar Vereide

HydroCen er et Forskningssenter for Miljøvennlig Energi og skal levere kunnskap og innovative løsninger til norsk vannkraftsektor

1 kommentar på “Gjør unike målinger for å finne levetiden til vannkrafttunneler

  1. Tilbaketråkk: Forskere ved IGP gjør unike målinger i vannkrafttunnel – Institutt for geovitenskap og petroleum

Legg inn en kommentar

Dette nettstedet bruker Akismet for å redusere spam. Lær om hvordan dine kommentar-data prosesseres.

%d bloggere liker dette: