Syftet med detta examensarbete är att ge en rekommendation för hur
isfrihållningen på Vattenfall AB Vattenkrafts utskovsluckor kan optimeras
samt öka kunskapen inom området. Mycket energi går åt till isfrihållningen
av utskovsluckor varje år och medför stora kostnader. Genom detta
examensarbete har olika förslag tagits fram på hur isfrihållningen skulle
kunna förbättras metodmässigt och energioptimeras. Rapporten behandlar även
de olika isfrihållningsmetoderna som finns samt isens påverkan på en
utskovslucka.
Vatten skall av säkerhetsskäl alltid kunna avbördas från ett magasin vilket
ställer stora krav på utskovsluckornas manövrerbarhet, även vintertid.
Manövrerbarheten på en lucka kan hämmas av olika typer av istryck. Dessa kan
uppstå vid termisk expansion av istäcket uppströms utskovsluckan eller vid
ändringar av vattennivån i magasinet. Enligt RIDAS, kraftbolagens riktlinjer
för dammsäkerhet, ges en norm för istrycket på 200 kN/m, men det har visat
sig att vid extrema situationer kan detta uppgå till det dubbla. De flesta
utskovsluckor är inte dimensionerade för att klara istryck, därför måste
vakhållning finnas på utskovsluckorna.
Till isfrihållning ingår hela det system som gör att en utskovslucka går att
manövrera vintertid. I detta arbete har isfrihållningssystemet delats upp i
fyra olika delsystem.
- Vakhållning vid utskovslucka. Syftet med denna vak är att hindra
isen att ge ett tryck mot luckan. Med hjälp av en matematisk modell utifrån
luckans geometri och andra parametrar, kan storleken på denna vak beräknas.
Den vanligaste metoden är cirkulering av vatten med hjälp av strömbildare,
pumpar eller luftblåsning.
- Bordläggningsvärme. Den används för att isen inte skall kunna frysa
fast på luckan. Spalten som bildas mellan lucka och istäcke blir ett par
millimeter bred.
- Värme runt luckan. Detta används för att inte luckan skall kunna
frysa fast runt om. Den inkluderar, fals- och tröskelvärme, värme i
sidotätning samt sidoplåtar värms i de flesta fall med motståndsvärme med
transformatorer, eller med vätskeburen värme.
- Luckvärme. Värmen är i de flesta luckor hög samtidigt som
isoleringen i vissa fall är dålig. Oftast är nedströmssidan mot luften
isolerad men inte uppströmssidan mot vattnet, vilket ger stora
värmeförluster.
En fördjupningsuppgift i examensarbetet var att rekommendera en metod- och
energioptimering för isfrihållning till utskovsluckorna vid Rusfors
kraftstation i Umeälven. Vid byte av vakhållningsmetod, isolering av hela
luckan samt minskning av värmen inne i luckan kan isfrihållningen förbättras
och samtidigt ge stora energibesparingar. Flödet i älven vintertid är ofta
stabilt och extrema variationer förekommer mycket sällan. En utskovslucka i
Rusfors klarar utan problem att avbörda medelvattenföringen i älven med en
viss marginal. Därför har ett förslag givits att prioritera en lucka för
spill och optimera isfrihållningen med avseende på hur ofta den kommer att
användas på den andra. Alla utskovsluckor på ett utskov har i dag samma grad
av isfrihållning, trots att vissa troligtvis aldrig kommer att användas
vintertid. Om en eller två luckor prioriteras för avbördning vintertid kan
stora energibesparingar göras på övriga luck...
