Ljusnan och Voxnan. Beskrivning av vattendragen

Transkript

1 Ljusnan och Voxnan Denna värdebeskrivning är en del av det underlagsdata som definierar Energimyndighetens förslag på riksintressen för Vattenkraft. Förutom värdebeskrivningen finns GIS-data som visar dels kraftverkens placering och det geografiska område som föreslås pekas ut som riksintresse. Beskrivning av vattendragen Ljusnan är den sjunde största vattenkraftproducerande älven i Sverige. Ljusnan avvattnar ett område som sträcker sig totalt ca 450km, från Härjedalens fjällkedja vid norska gränsen till mynningen i Bottenhavet vid Ljusne, någon mil söder om Söderhamn. Betydande magasin i Ljusnan är Lossen, Grundsjön och Svegsjön, som tillsammans styr den huvudsakliga vattenvolymen i huvudfåran. I älven finns ett 25-tal större kraftverk och ett flertal mindre, 20 av dessa räknas som klass 1 kraftverk i Energimyndighetens rapport ER2016:11. Den normala årsmedelproduktionen för hela Ljusnan är ca 3600 GWh. Samtliga kraftverk matar ut i elområde SE2. Vattendragets längd [km] 370 (750**) Avrinningsområdets yta [km2] Installerad effekt (totalt i älven) [MW] 820 Årsmedelproduktion [GWh] Medelvattenföring (vid mynningen) [m3/s] 230 Total kapacitet årsmagasin [Mm3] Regleringsgrad (vid mynningen) [%] * 22 * Den andel av medelårstillrinningen som kan lagras i älvens magasin, beräknad för åren ** Total längd inklusive biflöden Likt de flesta älvar i Mellansverige består Ljusnan av både sjösystem och längre älvsträckor. Flertalet mellanmagasin på vägen ner mot havet nyttjas till vecko och dygnsreglering. Nästan parallellt med Ljusnan rinner biflödet Voxnan som även den har sina källflöden i Härjedalen och nordvästra delen av Hälsingland. Voxnan saknar större enskilt reglermagasin och regleras i stället av flertalet mindre "brukssjöar" tidigare reglerade inom flottning och skogsnäring.

2 Vid kraftverket i Alfta sker den mest betydande korttidsregleringen för biflödet. Ljusnan och Voxnan rinner ihop till en gemensam älv strax söder om Bollnäs. Medelvattenföringen vid utloppet till havet vid Ljusnefors är ungefär 230 m3/sekund. Av Ljusnans vatten omfattas ca300 km2 av riksintresseklassningen. Figur 1 och 2. Årsregleringen ger en förändrad flödesprofil i hela älven. Första bilden visar uppmätt vattenföring jämfört med rekonstruerad naturlig vattenföring i Ljusnefors kraftverk vid älvens mynning till havet. Andra diagrammet visar en mätpunkt vid Vikarsjöns utlopp, längre upp i älven (nedströms de stora reglermagasinen Lossen och Grundsjön). Där är regleringsgraden högre och kan samla drygt hälften (57%) av all uppströms tillrinning i magasinen under ett år utan att tappa ur något vatten (att jämföra mot 22% vid havet). Reglerbidraget från vattenförekomsten Ljusnans ackumulerade reglerförmåga enligt Energimyndighetens (rapport ER2016:11) uppgår till: 1 dygn: 7,07* 28 dygn: 3,29* 1 år: 3,77*

3 *Summan av kraftverkens högsta %-värde i mätserien Förutsättningar för flexibel elproduktion För att uppnå en flexibel produktion i Ljusnan krävs att de stora reglermagasinen kan regleras fritt, utan större begränsning av kortsiktiga nivåförändringar, eller restriktioner vid avsänkning och återfyllnad. Regleringen av årsmagasinen Lossen och Grundsjön har idag generösa tillstånd för att tillmötesgå en effektiv reglering och reglernytta. Viss begränsning i regleringen kan uppstå pga. krav på återreglering av vattnet vid nedströms liggande magasin och kraftverk (enligt vattendom). Svegsjön har sommartid en sänkningsgräns som idag ofta begränsar flexibilitet och möjlighet att vid behov anpassa Mellanljusnans produktion till elbehovet. En liten förändring av tillståndet kopplat till Svegsjön och Svegs kraftverk skulle kunna ge betydande flexibilitetsförbättringar och stödja elproduktionen. Att fortsättningsvis kunna nyttja de större mellanmagasingen till korttidsreglering, med dess flödes och nivåförändringar är en förutsättning för Ljusnans anläggningar och dess produktionsförmåga, vilket för vissa kraftverk även skulle kunna förbättras. Även i Voxnan finns nyckelmagasin och kraftverk som skapar god reglernytta, med potential till utökad produktionseffektivitet. Grängens reglering (biflöde till Voxnan), Alftas magasin Viksjön och Norrsjön är alla viktiga för flexibilitet och reglering av Alfta kraftverks produktion. Reglermagasinen Som tidigare nämnts sker säsongsreglering i huvudsak i Lossen, Grundsjön och Svegsjön. Förutom i dessa sjöar sker viss årsreglering även i några av älvens mellanmagasin i huvudflödet och i Voxnans biflöden. Alla magasin (inkl. årsmagasinen) vars tillstånd tillåter vecko och dygnsreglering nyttjas till att variera flöde och produktion på tim-nivå under dygnet. Det sker alltid en kombinerad optimering mellan säsong och korttidsreglering utifrån rådande elbehov. Många av dessa anläggningar är geografiskt placerade i grupp och måste samplaneras. I en rad av kraftverk måste ofta nedströmsliggande kraftverk vänta in vatten innan de kan regleras upp (eller tvärt om vid stopp eller nedreglering). Gångtiden på vatten och närheten till varandra gör att vissa enheter planeras och fungerar som Master/Slave. Speciellt tydligt blir detta om kraftverket saknar eget reglerbart magasin. I övre delen av Ljusnan finns de största årsmagasinen, Lossen och Grundsjön. Vid behov av produktion förser Långå kraftverk elsystemet med god flexibilitet och hög effekt. Kraftverket ser också till att resten av älven får vatten under de tider då ökad produktion önskas. Lossen och Grundsjöns vatten optimeras utifrån rådande vattensituation där man även sparar/lagrar vatten vid höga flöden, då produktionsöverskott råder. Halvfari, kraftverket närmast, nedströms Långå följer i stort sett ovanliggande kraftverks tappning. Med eget korttidsmagasin och tillsammans med Vikarsjön sker här en viss dämpning av den totala korttidsregleringen. Gångtid : LÅÅ-HFI ca 30min, LÅÅ-Svegsjön ca 24tim. (beroende på flödet). Mellanljusnans flöde bestäms av inflödet till Svegsjön och tillrinningen, nedströms Laforsen. I praktiken planerar man ett veckoflöde i grunden, anpassat till denna naturskyddade del av Ljusnan. Detta veckomedelflöde korttidsoptimeras i kraftverken från Sveg till Öjeforsen, för att sedan i Laforsen återfå ett jämnt flöde. Gångtid : SVG-LAF ca 3tim. Från Laforsen ner till Landafors varierar gångtiden på vatten mellan timmar. Bollnäsregionens viktigaste magasin är Orsjön ("Arbråsjöarna"). Detta Norränges magasin styr korttidsregleringen för samtliga kraftverk i området. De små mellanmagasin som finns används mest för att kompensera tidsfördröjningen av vatten mellan anläggningarna. Gångtid : LAF-NÄE ca 24tim. och NÄE-LAK ca 2tim.

4 Voxnan är en gren av Ljusnan med relativt låg regleringsgrad vad gäller årsreglering. I den övre delen finns ett antal reglerade sjöar som kan lagra en viss mängd av vårfloden. Detta var tidigare flottningsdammar vars dammutskov släpper vatten med fast flöde och volym efter säsong. Den samlade volymen vatten korttidsregleras först när vattnet når Edsbyn och Alfta. Viksjöfors, Alfta och Runemoluckan är de anläggningar med högsta värdet för korttidsregleringen i Voxnan. Sunnerstaholm och Lenninge bidrar med viss flexibilitet innan vattnet når sjön Varpen i Ljusnan. Gångtid : ATA- Varpen ca 7tim. Närmast havet sker den största regleringen i Höljebro, och de nedströms liggande kraftverken följer dess tappning som slav. Uppströms kraftverket finns Bergvik som idag är en flaskhals, med något lägre turbinkapacitet än omgivande anläggningar. Magasinen Bergviken och Marmen är relativt stora och kan både nyttjas för dygn och veckoreglering. Gångtid : BEK-Havet ca 45min. Ser man till hela älvens effektreglering under optimala reglerförhållanden (ej höga tillrinningar och högflöden) har älven ett reglerspann från ca 100MW upp till ca 750MW. Inom detta reglerområde kan ca 400 MW effekt regleras relativt snabbt (inom tio minuter), medans hydrauliska och tillståndsmässiga förhållanden begränsar möjligheten till snabb reglering av övrig installerad produktion. För att uppnå full effekt kan det i vissa fall dröja ända upp till 2 till 7 dagar innan systemet är fullt uppreglerat. Bilden visar snabbhet och tröghet i effektutvecklingen över tid. Mustrun vid detta tillfälle är ca 125MW Gällande vattendomar "Nolltappning" är tillåten vid de flesta kraftverk i Ljusnan (med några undantag). Där torrlagd spillfåra finns är det ofta ett krav på ett lågt minimispill (ofta <500liter), för att undvika surt, stillastående vatten. Men vid något av kraftverken (tex. Dönje) finns det krav på flöde i omlöp eller spillfåra, ekologiskt anpassat för fauna och fisk. Utbyggd effekt

5 Utbyggnaden av vattenkraften i Ljusnan och Voxnan har pågått i omgångar de senaste 100 åren, då magasin och kraftverk optimerats utifrån flödens storlek, nya tillkomna magasin (50, 60-talet) och andra naturliga förutsättningar. Förändringar av vattendomar skulle möjliggöra effektökningar och ökad flexibilitet. Effekt, flexibilitet och viss energiökning finns också att finna vid förnyelse eller ombyggnad av befintliga kraftverk, då det främst handlar om ökade turbinflöden vid redan befintlig anläggning eller damm. För att kunna öka produktionsvolymen mer betydligt krävs att man bygger nya magasin samt fler och större kraftverk. Hur påverkas riksintresset av förändrade förutsättningar Reglering och vattenkraftproduktion bygger på att vatten samlas i magasin för att sedan, över tid variera flödet ur magasin och älv-sträckor motsvarande effektbehovet. All förändring av möjligheten att ta till vara på vatten för elproduktion kommer att påverka flexibilitet och produktionsvolym (mer eller mindre). Åtgärder som minskar möjligheten till säsongslagring i älvens årsmagasin innebär mera spill vid högflödessituationer och därmed minskad produktion sett på årsbasis totalt. Dessutom påverkas även produktion på alla kortare tidsskalor. Eventuella inskränkningar i korttidsreglering slår i första hand mot möjligheten att leverera energi och effekt i tider när efterfrågan och därmed belastningen på elsystemet är hög. Konsekvensen av minskad lagringskapacitet blir också att produktionen blir högst under vår och försommar när efterfrågan typiskt sett är mindre och ett produktionsöverskott då skulle motverka balansen i elsystemet. Överföringsbegränsningar i elnätet påverkar också möjligheten att leverera önskade systemtjänster i form av balans- och reglerkraft, frekvensstyrning mm till elnäten. Även korttidsregleringsmöjligheten försämras av minskade magasinsvolymer, då det finns risk för att vatten måste spillas ur fyllda magasin, vid olika högflödessituationer under året. I Ljusnan kan eventuella krav på ökade minimitappningar eller ändrade regler för villkor rörande omfattningen i års- och korttidsregleringstillstånd komma att medföra stora negativa effekter på elproduktion och reglernytta. Många anläggningar i vattendraget är placerade i följd efter varandra, där då en eventuell förändrad förutsättning i ett kraftverk kommer att påverka eller begränsa möjligheten till optimal styrning av vattenflödet i flera kraftverk. Det vill säga att även en mindre förändring av förutsättningar i en anläggning, regleringsmagasin eller kraftstation ofta kan påverka förhållandet för hela vattendraget och därmed också förutsättningarna för en effektiv vattenkraftproduktion. Dessutom finns risk att tider som finns tillgängliga för fullastproduktion i det sammanhållna systemet förkortas. Allt hänger ihop. I takt med renoveringar av anläggningar i Ljusnan finns goda möjligheter till effektiviseringsåtgärder, främst i form av möjlighet till ökad effekt men även en viss, om än mindre, ökning av energiproduktionen. Dessa åtgärder som utförs i befintliga anläggningar innebär ingen eller en marginell fysisk påverkan och är därmed relativt enkla att utföra samtidigt som renoveringsåtgärder utförs.

6 Bilaga 1. Effektreglering 2013 Exempel på Ljusnans totala effektreglering över året (2013). Orange kurva visar naturlig modellerad tillrinning (SMHI) Exempel på effektreglering ovan Vikarsjön (2013). Orange kurva visar naturlig modellerad tillrinning (SMHI) Bilaga 2. Uppgifter om magasin Årsmagasin Volym - Mm3 Volym GWh * Regleringsgrad % ** Ljusnan Lossen Grundsjöarna Övre Särvsjön Nedre Särvsjön Lofssjön Linsellsjön

7 Smedjemorasjön Orrmosjön Härjeåsjön Svegssjön Hundsjön Målingen Öjingen Kvarnsjön Finnebysjön Hennan Arbråsjöarna Bergviken Marmen Voxnan Amsen Tandsjön Fågelsjön-Tyckeln Jättsjön Hamrasjön Dåasen Storryggen Lossjön Långarna Grycken Telningen Mållången Grängen * Vattenvolym uttryckt i den elenergi som produceras på denna i alla nedströms liggande kraftverk ** Den andel av medelårstillrinningen som kan lagras i magasin uppströms given punkt. Beräknad för åren

8 Bilaga 3. Schematisk bild

9 Bilaga 4. Kartbild med dammar och kraftverk