Produktion och ekonomi Sammanställt av Jonathan Sorby

Transkript

1 Vattenkraft i Norra Östersjöns vattendistrikt Produktion och ekonomi Sammanställt av Jonathan Sorby

2 Vattenkraftproduktion i Norra Östersjöns vattendistrikt samt produktionsvärde och anläggningsvärde Den totala genomsnittliga årsproduktionen i Norra Östersjöns vattendistrikt är MWh per år. Hos fyra mindre anläggningar är inte årsmedelproduktionen känd, och därmed inte medräknad. Anläggningarna är av mindre storlek och påverkar inte storleksordningen. Nedan ses en tabell över hur kraftproduktionen är fördelad med avseende på avrinningsområde. Avrinningsområde Antal kraftstationer Norrström (61) varav 143 st MWh Arbogaån (61A) [3 utan känd produktion] 67 st MWh Eskilstunaån (61D) [1 utan känd produktion] 29 st(2 kraftverk vid två anläggningar) MWh Fyrisån (61F) 1 st 800 MWh Hedströmmen (61G) 12 st MWh Kolbäcksån (61J) 25 st MWh Mälarens närområde (61L) 1 st 70 MWh Råckstaån (61N) 1 st 230 MWh Svartån (61P) 3 st MWh Sagån (61O) 2 st MWh Örsundaån (61R) 2 st 130 MWh Tämnarån (54) 4 st MWh Tyresån (62) 1 st MWh Nyköpingsån (65) 17 st MWh Kilaån (66) 5 st MWh Totalt: 170 st MWh Genomsnittlig årsproduktion Produktionen varierar från år till år beroende på avrinningen. Ett våtår är produktionen över den genomsnittliga produktionen medan det under ett torrår är under. Dock kan det vara så att avrinningen inom vissa avrinningsområden är låg medan den för andra delar av distriktet kan vara hög. Värdena varierar mellan plus 40 % och minus 40 % och hamnar då mellan MWh varje år. Beroende på elpriset samt priset på elcertifikaten varierar också inkomsten från år till år. Svensk vattenkraftförening uppskattar i en bilaga till sin skrift småskalig vattenkraft att intäkterna från el, elcertifikat och nätnytta är ungefär 73 öre/kwh vilket är 730 kr/mwh. Elförsäljningen står för 40 öre/kwh, elcertifikatförsäljningen för 30 öre/kwh och nätnyttan för 3 öre/kwh. Intäkterna skulle då hamna mellan 182,5-423,4 miljoner kronor varje år. Dock sker nästan 30 % av produktionen från anläggningar som inte har elcertifikat. Intäkterna för de anläggningarna per år blir då 43 öre/kwh. Totalt blir intäkterna per år ,2 miljoner kronor för alla kraftverk i distriktet. Från skatteverket har uppgifter från 127 anläggningar erhållits med taxeringsvärden. Den totala summan uppgår till 721,4 miljoner kronor. Taxeringsvärdet ska motsvara 75 % av marknadsvärdet under Marknadsvärdet för de 127 anläggningarna uppgår då till 961,9 miljoner kronor. De anläggningar står för över 96 % av den totala produktionen vilket gör att det totala värdet för alla anläggningar bör uppgå till ungefär 1 1,5 miljarder kronor. 2

3 Lokalisering av vattenkraftanläggningar inom Norra Östersjöns vattendistrikt

4 Anläggning och beräknade värden för produktion, intäkter och marknadsvärde Anläggningens namn Huvudvattendrag Normalårs Installe Utbygg Max produktion rad nadsvattenf (MWh) effekt (kw) öring (m³/s) Fallhöj d (m) Antal enhete r Intäkt elförsäljning 2007 Årspris i kr/mwh 280 Intäkt elcertifikat 2007 Årsmedelpris i kr/elcertifikat 195 Totala intäkter 2007 Uppskattat marknadsvärde enl Skatteverket 4000 kr/årsmwh Axbergshammar Arbogaån , kr kr kr kr Brattfors G1 Arbogaån , kr kr kr kr Bredsjö övre kraftstation Arbogaån , kr kr kr kr Bångbro Arbogaån ,5 31, kr kr kr kr Dalkarlshyttan Arbogaån , kr kr kr kr Dylta Arbogaån , kr kr kr kr Finnhyttan Arbogaån ,7 2, kr kr kr kr Finnåkers Kraftverk Arbogaån ,5 23, kr kr kr kr Flögfors G1+G2 Arbogaån , kr kr kr kr Frötuna kraftstation Arbogaån , kr kr kr Frövifors Arbogaån , kr kr kr Fördärvet Kraftstation Arbogaån ,7 3, kr kr kr kr Gyttorp Arbogaån ,5 12, kr kr kr kr Hagby Arbogaån ,2 17, kr kr kr kr Hammarby Arbogaån , kr kr kr kr Högbergsfors Arbogaån , kr kr kr kr Högfors Arbogaån ,9 26, kr kr kr kr Jäder Arbogaån kr kr kr kr Kopparhyttan Arbogaån , kr kr kr kr Krokfors Arbogaån ,5 7, kr kr kr kr Kungsfors G1 Arbogaån ,5 14, kr kr kr kr 4

5 Lassåna Arbogaån ,78 5, kr kr kr kr Lilla Kumlan Arbogaån kr kr kr kr Löa G1 Arbogaån ,5 52, kr kr kr kr Nyhammaren Arbogaån ,75 4, kr kr kr kr Oppboga Arbogaån , kr - kr kr kr Oxhult Arbogaån , kr kr kr kr Ramshyttans kraftstation Arbogaån , kr kr kr kr Rastälvskvarn Arbogaån , kr kr kr kr Ringaby Arbogaån , kr - kr kr kr Rällså Arbogaån ,3 12, kr kr kr kr Rällsälv Arbogaån , kr kr kr kr Segerfors Arbogaån , kr kr kr kr Skrikarhytte Gård Arbogaån , kr kr kr kr Stensta kraftstation Arbogaån , kr kr kr kr Stjärnfors Arbogaån , kr kr kr kr Storbo kraftstation Arbogaån , kr kr kr kr Storå Arbogaån , kr kr kr Sulfiten Arbogaån ,94 10, kr kr kr kr Svartvik Arbogaån ,4 9, kr kr kr kr Valsverket Arbogaån ,1 4, kr kr kr kr Vedevåg Arbogaån , kr kr kr kr Vrethammars kraftstation Arbogaån ,9 4, kr kr kr kr Ölsjöns Kraftstation Arbogaån ,18 14, kr kr kr kr Östra Bohr Arbogaån ,5 2, kr kr kr kr Östra Born Arbogaån , kr kr kr kr Öskevik kraftstation Arbogaån ,7 9, kr kr kr kr Grindberga Arbogaån , kr kr kr kr Arbogaån/Danshytteå Danshyttan kraftstation n , kr kr kr kr Bredsjö Nedre kraftstation Arbogaån/Grönälven ,6 7, kr kr kr kr Arbogaån/Hammarsk Guldsmedshyttans kraftverk ogsån , kr kr kr kr 5

6 Västgöthyttans Kraftverk Arbogaån/Hyttbäcken kr kr kr kr Kraftstation Ställdalsbruk Arbogaån/Hörksälven ,6 13, kr kr kr kr Vattenkraft Nyhyttan Arbogaån/Järleån , kr kr kr kr Ånäs Kraftstation Arbogaån/Kölsjöån kr kr kr kr Arbohyttan Arbogaån/Lannaforså n kr kr kr kr Kvarnen Skrikarhyttan Arbogaån/Mogruvälv en , kr kr kr kr Dalkarsbergs Kraft AB Arbogaån/Rosendals damm ,9 52, kr kr kr kr Dammens Kraftstation Arbogaån/Rällsälven , kr - kr kr kr Gammelbo kraftstation Arbogaån/Sandån ,5 3, kr kr kr kr Kölsjö station Arbogaån/Sandån kr kr kr kr Norrby kvarn Arbogaån/Skedviån 25 1,7 4,5 1 - kr - kr - kr Norrbyhammar Arbogaån/Skedviån 30 5,5 1 - kr - kr - kr Storå Kvarn Arbogaån/Storån , kr kr kr kr Arbogaån/Sverkestaå Didrikshammar n ,5 1 - kr - kr - kr Arbogaån/Sverkestaå Fabriksfallet n kr kr kr kr Kåfalla Arbogaån/Sverkestaå n kr kr kr kr Lustholmsfallet Arbogaån/Sverkestaå n , kr kr kr kr Stenby Kraftstation Arbogaån/Sverkestaå n ,4 3, kr kr kr kr Ekebyhammars kraftverk Arbogaån/Ässingån ,1 5, kr kr kr kr Åbyhammar Arbogaån/Ässingån ,3 4, kr kr kr kr Faktoriholmarna Eskilstunaån , kr kr kr kr Kvarnfallet Eskilstunaån , kr kr kr kr Nyby Eskilstunaån , kr kr kr kr Skogstorp Eskilstunaån , kr kr kr kr Tunafors kraftstation Eskilstunaån , kr kr kr kr 6

7 Frösvidal Nedre Eskilstunaån/Frösvid alsån 18 0,5 5,4 1 - kr - kr - kr Eskilstunaån/Garphyt Falkasjö teån ,5 28, kr kr kr kr Garphyttan Eskilstunaån/Garphyt teån ,45 66, kr kr kr kr Garphytte Gård Eskilstunaån/Garphyt teån kr kr kr kr Kvarndammen, Lannafors Eskilstunaån/Garphyt teån , kr kr kr kr Skärmartorp Eskilstunaån/Garphyt teån , kr kr kr kr Röfors kraftstation Eskilstunaån/Laxån ,65 5, kr kr kr kr Svartå Kraftverk Eskilstunaån/Ån ,5 12, kr kr kr kr Ulva kvarn Fyrisån kr kr kr kr Hällby Eskilstunaån/Gamla Hjälmare kanal kr - kr kr kr Kvarnfallet Eskilstunaån/Gamla Hjälmare kanal kr - kr kr kr Vallby Eskilstunaån/Gamla Hjälmare kanal kr - kr kr kr Ekeby Hedströmmen , kr kr kr kr Färna kraftverk Hedströmmen kr kr kr kr Kallstena Hedströmmen , kr kr kr kr Kolsva Hedströmmen kr kr kr kr Lyftinge Hedströmmen kr kr kr kr Norrhammar/Holmen Hedströmmen ,5/5,5 4,5/ kr kr kr kr Nygårdsforsen Hedströmmen , kr kr kr kr Skinnskatteberg Hedströmmen kr kr kr kr Östanfors Hedströmmen ,5 8, kr kr kr kr Östtuna Hedströmmen , kr kr kr kr Hedströmmen/Gisslar Gisslarbo boån , kr kr kr kr Kedjebohammar Hedströmmen/Gunnil kr kr kr kr 7

8 boån Ålberga Kraftstation(övre och nedre) Kilaån - Virån ? kr kr kr kr Fada kraftstation Kilaån/Fadadammen kr kr kr kr Brukstallet Kilaån/Virlången kr kr kr kr Sågfallet Kilaån/Virlången kr kr kr kr Fagersta Kolbäcksån , kr - kr kr kr Hallstahammar Kolbäcksån , kr kr kr Hellsjön G1 Kolbäcksån , kr kr kr kr Lernbo Kolbäcksån kr kr kr Loforsen Kolbäcksån , kr kr kr Ludvika G1 Kolbäcksån , kr kr kr kr Morgårdshammar Kolbäcksån , kr - kr kr kr Nyhammar G1 Kolbäcksån , kr kr kr kr Ramnäs Kolbäcksån , kr kr kr Semla Kolbäcksån ,5 10, kr - kr kr kr Smedjebackens Kraftstation Kolbäcksån kr kr kr kr Sunnansjö G1 Kolbäcksån kr kr kr kr Sörstafors Kolbäcksån , kr kr kr kr Uddnäs Kolbäcksån , kr - kr kr kr Virsbo Kolbäcksån kr kr kr kr Vännebo G1+G2 Kolbäcksån , kr kr kr kr Västanfors Kolbäcksån , kr - kr kr kr Västerkvarn Kolbäcksån , kr kr kr kr Ålsätra Kolbäcksån , kr kr kr kr Seglingsberg Kolbäcksån , kr kr kr kr Surahammar Kolbäcksån , kr kr kr kr Nordansjö kraftstation Kolbäcksån/Botån kr - kr kr kr Finnbokraft Kolbäcksån/Finnboån kr - kr kr kr Saxehammar Kolbäcksån/Larsboån kr - kr kr kr Tunkarlsbo Kraft Kolbäcksån/Tunkarls bobäcken kr - kr kr kr 8

9 Billsbro kraftstation Nyköpingsån kr - kr kr kr Boda kvarn Nyköpingsån kr - kr kr kr Brevens Bruks Kraftstation Nyköpingsån , kr - kr kr kr Fors Nyköpingsån , kr kr kr kr Forsa Nyköpingsån , kr - kr kr kr Genne Nyköpingsån kr - kr kr kr Harg Nyköpingsån kr kr kr kr Högsjö Vattenkraftstation Nyköpingsån kr - kr kr kr Masugnsfallet Nyköpingsån , kr - kr kr kr Smedjefallet Nyköpingsån kr - kr kr kr Spånga Kraftstation Nyköpingsån kr - kr kr kr Storhusfallet Nyköpingsån kr kr kr kr Tvartorps Kraftverk Nyköpingsån kr - kr kr kr Åkfors Kraftstation G1+G2 Nyköpingsån kr - kr kr kr Nyköpingsån/Smedst Smedstorps kraftverk orpsån kr - kr kr kr Hävla Bruks Kraftverk Nyköpingsån/Svarttor paån kr - kr kr kr Warbro kvarn Nyköpingsån/Varbroå n? kr - kr kr kr Berga vattenkraftstation Råcksta Å kr kr kr kr Strömsbergs Kraft & Kvarn AB Sagån kr kr kr kr Strömsnäs Sagån kr kr kr kr Backa Svartån kr kr kr kr Gropen Svartån kr kr kr kr Harakers kvarn Svartån kr kr kr kr Hasselfors kraftstation Svartån , kr kr kr kr Hidingebro 1:1 Svartån kr kr kr kr Karlslund Svartån , kr kr kr kr Skultuna Svartån kr kr kr kr Svartå Kvarn kraftverk(herrgård) Svartån , kr kr kr kr 9

10 Turbinbron Svartån ,2 3, kr kr kr kr Ölsboda Bruk Svartån , kr kr kr kr Sundsvik Turingeån kr kr kr kr Uddby Tyresån kr - kr kr kr Husby Kvarn kraftstation Tämnarån kr kr kr kr Strömsbergs Kraftstation Tämnarån kr kr kr kr Ullfors Tämnarån kr kr kr kr Västland Tämnarån kr kr kr kr Vilstena Örsundaån kr kr kr kr Objekt ID 822 Örsundaån/Ribbingeb äcksån kr kr kr kr MEDEL: SUMMA: kr kr kr kr 10

11 Innehållsförteckning Vattenkraftproduktion i Norra Östersjöns vattendistrikt samt produktionsvärde och anläggningsvärde... 2 Lokalisering av vattenkraftanläggningar inom Norra Östersjöns vattendistrikt... 3 Anläggning och beräknade värden för produktion, intäkter och marknadsvärde... 4 Vad är vattenkraft? Kort historik om vattenkraft och vattenkraftutbyggnaden inom vattendistriktet Hydrologiska förutsättningar inom vattendistriktet och vad de innebär för vattenkraften Elnätet och hur det inverkar på elproduktion och elleveranser Hur produceras el i vattenkraftverk anläggningar, dammar, teknikval Vattenkraft och juridik Vattenkraft och ekonomi Källförteckning... 37

12 Vad är vattenkraft? Vattenkraft innebär att vi använder vattens rörelseenergi eller lägesenergi för att utvinna energi. När man talar om elkraft är det ett vardagligt uttryck som åsyftar energi som produceras från olika typer av kraftverk där vattenkraftverk är en variant. Det finns flera olika varianter av vattenkraft. Den som åsyftas i denna rapport är då vi tar vara på vattens lägesenergi i vattendrag runt om i Sverige. Kretsloppet styrs av solen genom att vatten avdunstar, bildar moln och sedan kommer tillbaka ner som nederbörd. Vattnet har då förflyttats till högre områden och rör sig tillbaka ner mot utströmningsområdet, vilket slutligen är havet. Genom att utnyttja höjdskillnaden mellan två vattennivåer används turbiner för att omvandla lägesenergin till elektrisk energi. Processen är oftast väldigt effektiv och vid bra förhållanden kan effektiviteten ligga på över 90 %. Under ett normalår produceras ca 65 TWh el från vattenkraft i Sverige vilket är nästan hälften av den totala elproduktionen 1. Kort historik om vattenkraft och vattenkraftutbyggnaden inom vattendistriktet Människan har länge utnyttjat vattenkraften och i Kina användes den troligtvis redan för 3000 år sedan. I Sverige finns de första spåren av vattenkraft från 300-talet, och vattenhjulet finns dokumenterat sedan 1200-talet. Den tidens vattenkraft var dock primitiv och de kvarnar som byggdes för olika ändamål, så som att mala säd, behövde ligga bredvid vattendraget. Kristoffer Polhem uppfann på 1600-talet stånggång vilket möjliggjorde transport av den utvunna energin. Tekniken utgjordes av långa stänger som kopplades samman och genom rörelserna fram och tillbaka mellan stängerna kunde då föra vidare energin ett par kilometer bort. Men det var inte förrän turbinen började utvecklas på 1830-talet som stora förändringar började ske. Två av pionjärerna var Samuel B Howd och Benoit Forneyron och även om deras första turbiner var primitiva skedde utvecklingen fort. Under 1800-talet kom också Francisturbinen att utvecklas av James B Francis och det är fortfarande den vanligaste turbinen runt om i världen. Turbintekniken togs till Sverige av Antenor Nydqvist på talet. Efter att ha blivit anställd vid Brefvens Bruk i Närke började tillverkningen av de första kommersiella vattenturbinerna i Sverige[2],[3]. I Sverige fick vattenkraften sitt genombrott i slutet av 1800-talet och många av de äldre verken i Sverige ligger i Norra Östersjöns vattendistrikt, såsom Hellsjön och Lernbo. Detta på grund av de många järnverk, massafabriker och pappersbruk som ligger i Bergslagen och som alla ville utnyttja elektriciteten för fabriksdrift. Dock var räckvidden begränsad även för elektriciteten och det var inte förrän Jonas Wenström introducerade sitt trefas växelströmsystem som elektriciteten kunde transporteras längre sträckor[2]. Med tidigare teknik var inte längre kraftöverföringar möjliga på grund av svårigheter med att få upp spänningen vilket innebar stora förluster. Växelströmmen kunde transformeras till högre spänning och därmed minskade förlusterna[15] fick Wenström svenskt patent för uppfinningen och 1893 drogs den första ledningen, vilket var mellan Hellsjön och Grängesbergs gruvor[2]. 12

13 Mängden småskaliga vattenkraftverk (effekt under 1500 kw) ökade stadigt till talet då istället den storskaliga vattenkraften längre norrut tog över. När kärnkraften så småningom började byggas ut på 1970-talet minskade konkurrenskraften ytterliggare för de mindre vattenkraftverken, vilka på ålderns höst då lades ner istället för att renoveras. Mellan åren lades över 2000 små kraftverk ner. Det var inte förrän det på 1980-talet kom investeringsstöd, vilket fortgick fram till elcertifikatsystemets införande 2003, som trenden vände[3]. I och med incitamenten har småskaliga vattenkraftverk återigen ökat i antal och flertalet nybyggda finns också i Norra Östersjöns vattendistrikt, där ibland Storå Kvarn och Kölsjö Station. I många fall har kraftverk återigen startats vid befintliga äldre dammar som tidigare haft kraftproduktion men som tvingats lägga ner. I figur 1 syns hur antalet kraftverk under 1500 kw i effekt varierat sedan 1900-talet. Figur 1 (Källa: SERO/SRF(Numera Svensk vattenkraft förening)) Hydrologiska förutsättningar inom vattendistriktet och vad de innebär för vattenkraften Hydrologi i distriktet Det intressanta för vattenkraftsanläggningar är vilken avrinning det finns inom området. Under längre tidsperspektiv kan avrinningen sägas vara lika med nederbörden minus avdunstningen. I kortare tidsperioder får man också ta hänsyn till magasineringsstorleken, exempelvis om vatten lagras som snö. Vårfloden, som främst finns i norra delarna av Sverige, är inte lika utpräglad i Norra Östersjöns vattendistrikt men även i Norra Östersjöns vattendistrikt finns det relativt god avrinning på våren. Det som är den stora skillnaden är att avrinningen vintertid är relativt stor i Norra Östersjöns vattendistrikt. Det sker på grund av att snösmältningen ofta sker flera gånger under vintern i vattendistrikt till skillnad från exempelvis norra Sverige där snösmältningen alltså sker på våren[4]. Detta bidrar till att elproduktionen från Norra Östersjöns vattendistrikt ligger mer i fas med användandet av el jämfört med kraftverken norrut, då elbehovet är som störst under vintern. Rent generellt så ökar också medeltemperaturen ju längre söderut man kommer i Sverige vilket bidrar till ökad avdunstning, framförallt under sommaren. Det medför att avrinningen under 13

14 sommarmånaderna samt i början av hösten ofta är väldigt liten i vattendistriktet. Dock är det generella företeelser och vissa åren kan man få höga flöden även under sommarmånaderna medan man får lägre flöden på vintern. Enligt SMHI:s beräkningar ligger medelvärdet på den specifika avrinningen under perioden mellan ungefär 6-12 l/s*km² där avrinningen är minst närmast Mälarens och Hjälmarens kuster medan den är som störst i de nordvästra delarna av vattendistriktet. Med den specifika avrinningen menas hur stor avrinningen är per ytenhet inom ett visst område. Den specifika avrinningen är för Norra Östersjöns vattendistrikt relativt liten jämfört med övriga Sverige. I fjälltrakterna i nordvästra Sverige kan den specifika avrinningen ligga över 40 l/s*km² medan den i sydöstra Sverige kan ligga på under 6 l/s*km²[4]. Den stora kraftproduktionen från vattenkraft finns därför främst i de norra delarna av Sverige medan den är relativt liten i Norra Östersjöns vattendistrikt. Kraftproduktion och de magasin som finns gynnas av hög avrinning men bara till en viss gräns. Avrinningsområden och var kraftstationer finns Norra Östersjöns vattendistrikt är indelat i flera avrinningsområden och delavrinningsområden. Med avrinningsområden menas den area på vilken vatten samlas upp och sedan rinner till en och samma punkt. Avgränsningen sker av vattendelare, vilka är gränslinjerna mellan ett avrinningsområde och ett annat. I Norra Östersjöns vattendistrikt är det Norrströms avrinningsområde som är det största och det har en areal på km² inklusive Mälarens och Hjälmarens yta. Medelvattenföringen är drygt 170 m³/s där det mesta rinner till havet genom Norrström i Stockholm medan ungefär 6 m³/s når havet genom Södertälje kanal och ungefär 5 m³/s når havet från vattenreningsverk[5]. I Norrströms avrinningsområde finns flera större delavrinningsområden där Eskilstunaåns-, Arbogaåns-, Kolbäcksåns-, Fyrisåns och Hedströmmens avrinningsområden är de största. Större delen av kraftproduktionen är också förlagd i de avrinningsområdena förutom Fyrisåns avrinningsområde som endast har en kraftstation. Kraftproduktion finns även i Svartåns-, Örsundaåns-, Sagåns- och Råckstaåns avrinningsområden samt i en station i Mälarens närområde. Av de avrinningsområden som mynnar direkt i havet är Nyköpingsåns avrinningsområde det största. Av de avrinningsområdena finns också den större delen av kraftproduktionen just i Nyköpingsåns avrinningsområde. Det finns också en del kraftproduktion i Tämnaråns-, Kilaåns och Tyresåns avrinningsområde. För kraftproduktion är ett bra flöde av vatten samt fallhöjd viktigt vilket också förklarar kraftproduktionsanläggningarnas plats. Arbogaån har den högsta medelvattenföringen på 44,1 m³/s vid sitt utlopp och också flest antal anläggningar. Den största produktionen återfinns dock i Kolbäcksån där medelvattenföringen är 28,6 m³/s vid utloppet till Mälaren. Det är inte enbart vattenföringen som spelar utan hur landskapet ser ut och genom det möjligheten till att kunna skapa en god fallhöjd, är alltså minst lika viktig. I figur 2 kan en översikt av Norra Östersjöns vattendistrikt och dess avrinningsområden ses och i tabell 1 redovisas antalet kraftstationer och genomsnittlig årsproduktion i respektive avrinningsområde. 14

15 Tabell 1 Avrinningsområde Antal kraftstationer Norrström(61) varav 143 st MWh Arbogaån(61A)[3 utan känd produktion] 67 st MWh Eskilstunaån(61D)[1 utan känd produktion] 29 st(2 kraftverk vid två anläggningar) MWh Fyrisån(61F) 1 st 800 MWh Hedströmmen(61G) 12 st MWh Kolbäcksån(61J) 25 st MWh Mälarens närområde(61l) 1 st 70 MWh Råckstaån(61N) 1 st 230 MWh Svartån(61P) 3 st MWh Sagån(61O) 2 st MWh Örsundaån(61R) 2 st 130 MWh Tämnarån(54) 4 st MWh Tyresån(62) 1 st MWh Nyköpingsån(65) 17 st MWh Kilaån(66) 5 st MWh Totalt: 170 st MWh Genomsnittlig årsproduktion 15

16 Figur 2 Avrinningsområden och delavrinningsområden i Norra Östersjöns vattendistrikt Elnätet och hur det inverkar på elproduktion och elleveranser Sverige förbrukar mycket el och under 2008 förbrukades 144 TWh. Produktionen var totalt 146 TWh och en stor del av den produktionen stod vattenkraften för, över 68 TWh[6]. Dock finns nästan all produktion från vattenkraft i norra Sverige medan den största mängden elkonsumenter finns i södra Sverige. För att lösa detta finns det i Sverige flera långa 220 kv(kilovolt = 1000 volt) och 400 kv ledningar för att kunna överföra den producerade energin i norr till konsumenterna i söder. Det finns även ledningar till andra länder som Danmark, Norge, Tyskland och Finland för import och export av el där handeln oftast sker på nordiska elbörsen, Nord Pool[29]. Den höga spänningen används för att förlusterna ska bli så små som möjligt vid transport på större avstånd. Till exempel minskar förlusterna till en 16

17 fjärdedel ifall spänningen fördubblas[15]. Dessa ledningar har en total längd på ca km och benämns stamnätet. Svenska Kraftnät är systemansvarig för stamnätet. Det innebär att Svenska kraftnät sköter om underhållet av ledningarna samt att de övervakar och ansvarar för att det är balans mellan uttagen el och tillförd el. Med balans innebär det att uttaget motsvarar tillförseln då elen inte kan lagras på elnätet. Dessa ledningar är dock sällan kopplade till konsumenterna utan det finns också regionala elnät och lokala elnät. Enstaka större elproducenter är dock uppkopplade direkt på stamnätet och får då själva transformera om elen till rätt spänning. Spänningen på de regionala näten brukar ligga mellan kv och på de lokala näten mellan kv. Slutligen transformeras den ner till 400 V vilket är den normala spänningen som levereras till hushåll med flera[7]. På elnätet använder Sverige idag växelström med en frekvens på 50 Hz (Hertz = antalet perioder per sekund) och frekvensen får bara variera mellan 49,9-50,1 Hz. Nätet hamnar annars i obalans vilket innebär att det skapas transienter och det medför att maskiner och säkringar kan lösa ut på grund av överström[15]. För stamnätet ligger detta ansvar som redan nämnts på Svenska kraftnät medan för övriga nät måste det alltid finnas en balansansvarig. Detta innebär att till exempel en nätägare eller en elleverantör är ansvariga för att det hela tiden är en balans mellan tillförd el och uttagen el inom området. Balansansvaret kontrolleras sedan av Svenska kraftnät genom balansavräkning och avvikelser regleras ekonomiskt. Alla elhandelsbolag måste ha någon som har balansansvar för deras elleveranser. Möjligheten för de elhandelsbolag som inte själva har balansansvar är att antingen sluta ett avtal med Svenska kraftnät eller med ett företag som redan har en sådan tjänst [11], [12]. Hur produceras el i vattenkraftverk anläggningar, dammar, teknikval För att producera el från vattenkraft omvandlas först vattnets lägesenergi till rörelseenergi som i sin tur omvandlas till elektrisk energi. Man utnyttjar lägesenergin hos vattnet som uppstår genom höjdskillnaden mellan övervattenytan och nedervattenytan genom att låta vattnet röra sig genom turbinen och få löphjulet att rotera (se figur 8 och 9). Löphjulet är sedan kopplat antingen direkt eller via en växel till en generator från vilken el alstras. För att sedan kunna transportera ut elen på nätet behöver spänningen höjas vilket görs genom en transformator. Figur 3 nedan visar hur det kan se ut. 17

18 Figur 3 (Källa: Vattenfall) Hur el produceras i en vattenkraftsanläggning. 1. Intagsgrind. 2. Turbin. 3. Generator. 4. Transformator. 5. Övervattenyta (ÖVY). 6. Nedervattenyta (NVY). Dammtyper och olika utskovsvarianter För att skapa fallhöjd brukar flödande vatten dämmas upp. Till vilken nivå och mellan vilka nivåer vatten får dämmas avgörs av vattendomen. Den övre gränsen kallas för dämningsgräns (DG) och den nedre gränsen för sänkningsgräns (SG). Höjdskillnaden mellan de nivåerna blir då regleramplituden och vattennivån måste befinna sig inom det området. I domen brukar det också framgå ifall nivån vid enstaka fall får vara utanför gränserna och hur ofta[30]. Det finns tre huvudtyper av dammar; gravitationsdammar, fyllningsdammar och valvdammar. Fyllningsdammar är vanligtvis jordfyllningsdammar eller stenfyllningsdammar. Jordfyllningsdammar är i princip en utfyllnad där man placerar olika sorters material i olika lager för bra stabilitet medan stenfyllningsdammar kan byggas vid tillgång till bergkross där man i mitten har en tätkärna med flera omgivande lager för skydd och stabilitet, se figur 4 och 5[29]. Att de konstrueras rätt är viktigt så att påverkan från erosion från vågorna på uppströmssidan, regnvattnet på nedströmssidan och från grundvattnet på minsta sätt påverkar hållbarheten[27]. Figur 4 Figur 5 Jordfyllnadsdamm Stenfyllnadsdamm (Källa: Gravitationsdammar ska använda gravitationskraften genom att ha tillräckligt tyngd för att kunna hålla tillbaka vattenmassorna. Äldre gravitationsdammar är ofta stensatta och är fyllda med jord och har även ett tätande jordskikt. Modernare gravitationsdammar byggs ofta av betong där de antingen är av typen massivdamm eller lamelldamm. Med lamelldamm innebär att betongblocken lutas så att den övre vattenytan i dammen ligger längre fram än botten. Den kraft som vattnet utövar på lamellerna kan då stödjas upp av pelare på lamellerna och på så vis behövs inte lika mycket betong användas vid byggandet av dammen. Massivdammar använder bara sin tyngd för att dämma upp vattnet, se figur 6. 18

19 Valvdammar används nästan enbart för storskalig vattenkraft där blocken är välvda och på så vis stärker varandra från sidan, se figur 7. Trycket från vattnet bidrar då till stabiliteten och de dammarna bör förankras i berget för största säkerhet[29]. Figur 6 Figur 7 Massivdamm (gravitationsdamm) (Källa: Valvdamm Topografin och markens egenskaper spelar också stor roll för dammbyggnation. Är det lösare mark behöver dammen troligtvis stödjas upp på något sätt, till exempel mot det underliggande berget. Topografin är avgörande genom att den avgör hur mycket damm som behöver byggas. Är området flackt kan dammen behöva byggas betydligt längre för att kunna bilda ett fungerande magasin[3]. Beroende på var dammen är lagd får det också konsekvenser för flödet genom kraftverket. Är dammen lagd i utloppet av en större sjö får man jämnare flöde genom turbinen och kan styra det bättre än om det är i ett mindre vattendrag då det är tillrinningen som styr produktionen. De kraftverk som inte kan lagra några större mängder vatten brukar benämnas strömkraftverk och produktionen följer tillrinningen till stor del. Kraftverk med magasin kan istället lagra vatten och köra turbinerna när elpriset är högre och på så vis få ut högre vinst för det vattnet som går genom turbinen[30]. Till dammen måste det finnas ett utskov vilket är en konstruktion som kan avbörda vatten om till exempel vattenföringen är större än vad som kan tappas genom turbinen/turbinerna. I senare vattendomar är det också vanligt att en minimitappning sker, vilket innebär att en del av vattnet som kommer till kraftstationen släpps genom utskovet istället för att ta vägen genom turbinen/turbinerna. Utskovet ska vara dimensionerat så det klarar av höga flöden utan att vattennivån ovanför dammen stiger utöver de tillåtna gränserna för vattendomen. Tidigare har kravet varit att det högsta beräknade flödet per 100 år skulle kunna passera genom utskovet men i många nyare domar gäller istället att det är det högsta beräknade flödet på 1000 år som ska kunna avbördas. Utskoven kan antingen bestå av luckor eller överfall, alternativt en blandning av båda. Luckan eller luckorna kan vara tillverkade i olika material där trä är vanligt för äldre kraftstationer medan nyare dammar ofta har stålluckor, inte sällan av rostfritt stål vilket minskar underhållet och ökar livslängden. Luckan/luckorna kan antingen manövreras manuellt eller per automatik. Justeras flödet genom utskovet manuellt är spettluckan en vanlig typ där man sticker in spettet i befintliga luckor på en förlängd arm av luckan och lyfta luckan till nästa jack. Alternativt kan det finnas hydrauliska hjälpmedel med vilka man kan justera flödet genom utskovet. De automatiska luckorna sköts av nivågivare och styrs hydrauliskt eller elektromekaniskt. Ofta är 19

20 de uppvärmda för att inte frysa fast under vintern. De automatiska luckorna kan vara planluckor, precis som spettluckan, vilket innebär att de är konstruerade av plana skivor men de kan även vara segmentluckor och klaffluckor. Segmentluckan är en del av ett cirkelsegment som lyfts upp i en cirkelrörelse genom att den är kopplad till en axel som kontrollerar luckan. Klaffluckor är ledade i botten och viks bakåt för att avbörda mer vatten. Vattnet rinner då över den övre kanten istället för under som hos de andra redan nämnda typerna och klaffluckan är därmed en överfallslucka. De överfallsutskov som finns är det fasta överfallsutskovet och sättutskovet. Det fasta överfallsutskovet bygger på att man har ett långt krön vilket vattnet kan rinna över och nivån blir då självreglerande. Det negativa är att man behöver ha marginal till dämningsgränsen vilket gör att krönet måste vara lägre än dämningsgränsen och fallhöjden minskar då på grund av den lägre övervattenytan. Ett sättutskov består av sättar, vilket är 3-4 meter långa bjälkar med kvadratiskt tvärsnitt, som är staplade på varandra. Man kan justera avbördningen genom att lyfta bort en eller flera sättar. Hur vattnet når turbinen och avleds Det finns ett flertal varianter att föra in vattnet till kraftstationen. Antingen finns det naturligt mycket fallhöjd vid platsen för uppdämningen (fallhöjden bör vara över 3 meter för att det ska vara kostnadseffektivt att anlägga en kraftanläggning[3]) och då kan kraftverket byggas direkt i anslutning till dammen. I många fall för småskaliga vattenkraftverk använder man sig ofta av kanaler och tuber för att skaffa högre fallhöjder. Beroende på hur omgivningen ser ut kan man anlägga en kanal vilken fortsätter i samma nivå som vattnet ligger på ovan fördämningen. Om marken efter fördämningen då slutar neråt kan man vid kraftverket ha tjänat flertalet meter i fallhöjd. Eventuellt kan man behöva en tub eller tunnel mellan kanalen och kraftverket för att ta vattnet den sista biten till turbinen eller så kan man använda sig av enbart en tub/tunnel, från intaget längre upp till kraftstationen längre ner. Innan vattnet når turbinen från intaget vid dammen, tuben eller från intaget vid kanalen passerar dock vattnet genom intagsgrinden (se figur 3)[3]. Intagsgrinden består av metallskenor med jämt mellanrum som ska förhindra att skräp och annat som kan förstöra turbinen eller minska dess kapacitet. Grinden måste rensas med jämna mellanrum för att inte täppa till inloppet vilket antingen kan göras manuellt eller genom en automatisk grindrensare[31]. Dock medför det en del förluster i vattenvägarna när man använder tuber och tunnlar vilket turbinen känner av som lägre fallhöjd och effekten i turbinen blir då mindre. Även intagsgrinden medför en del förluster. Beroende på vilket material som används för tuben/tunneln blir förlusterna olika stora. Exempelvis ger plasttuber väldigt små förluster medan till exempel betongtunnlar har större[29]. För att ytterliggare vinna fallhöjd brukar det anläggas en utloppskanal efter kraftverket. Det innebär att man gräver en längre kanal, för småskaliga vattenkraftverk upp emot 100 meter, innan den leds tillbaka till den egentliga vattenfåran. Vattennivån längre nedströms är vanligtvis lägre vilket gör att vattenytan i kanalen också blir lägre. På så vis utvinns ytterliggare fallhöjd och genom det möjligheten till högre effekt, se sambandet nedan. För bästa produktion gäller det dock att vattenföringen är precis lagom stor så att turbinen kan ta allt vatten, förutom eventuell minimitappning. Är vattenföringen alltför stor måste en del släppas genom utskoven vilket medför att vattennivån i vattendraget nedan stiger. Nivån stiger då även i utloppskanalen vilket får till följd att fallhöjden blir mindre vilket leder till mindre kapacitet[3]. Turbintyper och turbinval beroende på förutsättningar 20