Pumpeturbiner i eksisterende kraftverk

Helene Dagsvik skal undersøke om en boosterpumpe i sugerøret nedstrøms turbinen kan gjøre det mulig å bygge om et eksisterende kraftverk til pumpekraftverk - uten å måtte sprenge ut større vannveier.

Et reversibelt pumpekraftverk vil kunne produsere elektrisk energi når det er etterspørsel, og pumpe vann tilbake til øvre magasin når det er overskudd av energi i nettet. 

Norge har bare noen få pumpekraftverk i drift i dag, men med dagens økte behov for fleksibilitet i nettet, forskes det nå på om ordinære kraftverk kan bygges om til pumpekraftverk uten alt for omfattende kostnader og nedetid av produksjon.

I Helene Dagsviks doktorgradsoppgave skal hun undersøke utfordringene knyttet til utskiftning av selve turbinen. 

Utfordrende og dyrt å sette inn ny turbin

Det å sette inn en reversibelt pumpeturbin i et eksisterende kraftverk vil i utgangspunktet føre til flere utfordringer og omfattende kostnader. Ettersom turbinen skal sørge for å pumpe vannet tilbake til det øvre magasinet, må turbinen klare å pumpe vannet med en løftehøyde som overgår friksjonstapene i vannveien. 

Dette krever at dimensjonene til det reversible løpehjulet må være mye større enn det allerede eksisterende løpehjulet. En annen utfordring er at pumpehjulet må dykkes betydelig mye mer enn det eksisterende hjulet for å unngå kavitasjon i lavtrykksområder på turbinen, et fenomen som fører til sprekkdannelser og nedsatt ytelse på turbinen over tid.

Boosterpumpe kan øke trykket

For å slippe å både måtte øke størrelsen på den reversible pumpeturbinen og sprenge ut nye vannveier for å dykke turbinen ytterligere, undersøker Dagsvik et alternativ som går ut på å sette inn en boosterpumpe i sugerøret (vannveien nedstrøms turbinen).

Boosterpumpen skal bidra med nok trykk slik at pumpeturbinen klarer å overgå den nødvendige løftehøyden og samtidig sørge for at kavitasjon på turbinen unngås.

Levende laboratorium

Sira-Kvina har stilt Roskrepp kraftverk til disposisjon for boosterpumpeprosjektet og vil danne utgangspunktet for videre forskning. 

I tillegg vil det blant annet bli gjennomført laboratoriemålinger ved Vannkraftlaboratoriet, samt simuleringer av dynamikken og interaksjonen mellom boosterpumpe og reversibel pumpeturbin.  

Kontakt

Helene Dagsvik

Stipendiat

E-post: helene.n.dagsvik@ntnu.no

Veileder: Pål-Tore Selbo Storli, NTNU