Korttidsreglering inom Mälarenergis vattenkraftinnehav

Transkript

1 UPTEC ES Examensarbete 30 hp December 2018 Korttidsreglering inom Mälarenergis vattenkraftinnehav Effektbidrag och miljömässiga konsekvenser i valda scenarion Louise Nordlander Svensson

2 Abstract Hydropeaking in Mälarenergi's Hydropower plants - Power contribution and environmental consequences in chosen scenarios Louise Nordlander Svensson Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box Uppsala Telefon: Telefax: Hemsida: Short term regulation, or hydropeaking, provides useful grid services and can be economically beneficial. However, hydropeaking is also associated with environmental impacts concerning flows and water levels. In the south of Sweden, where the electricity demand is greater than the supply, balance regulation from small hydropower plants can contribute to local grid stability. The objective of this report is to evaluate the possibilities for hydropeaking within Mälarenergi s hydropower plants, with regards to possible power increase and environmental consequences. The report aims to conclude whether there is potential to optimize the operation of the power plants for production of balancing power. A literature study was conducted, as well as a survey of Mälarenergi s hydropower plants and regulation dams. To describe potential flow regimes, three scenarios for hydropeaking in Kolbäcksån were created in joint consulation with Mälarenergi. The results show that the total increase in available power will vary from around 5 11 MW. It is indicated that the largest environmental impact will occur in the scenario with the greatest difference between base flow and peak flow. It can be concluded that several forms of hydropeaking are possible to utilize in Kolbäcksån. The available balancing power is enough to be able to contribute secondary frequency control for Svenska kraftnät. Flow parameters indicate that environmental and ecological impacts will be relatively mild, although this needs to be investigated further. To complement the findings in this report, an evaluation of the economic conditions for the proposed hydropeaking scenarios is proposed as a future project. Handledare: Johan Lind Ämnesgranskare: Karin Thomas Examinator: Petra Jönsson ISSN: , UPTEC ES18 041

3 Populärvetenskaplig sammanfattning Vattenkraft har mycket bra egenskaper som reglerkraft och står idag för i princip all säsongsoch korttidsreglering i Sverige. Korttidsreglering används för att balansera elproduktionen i sekund-, tim-, dygns- och veckoperspektiv och kan ske antingen med frekvensreglering eller genom produktionsplanering, för att anpassa effekt och produktion till efterfrågan. I södra Sverige, där efterfrågan på el är större än produktionen, kan mindre vattenkraftverk bidra med viktig reglernytta till lokala elnät. Detta examensarbete har genomförts med huvudsyfte att utreda möjligheterna till korttidsreglering inom Mälarenergis vattenkraftinnehav, i kombination med en analys av vilka miljömässiga och ekologiska konsekvenser som skulle fås vid reglering. Målet var att kunna säga huruvida det finns potential inom innehavet att optimera driften mot effektreglering. Under projektet har en kartläggning av vattenkraftinnehavet genomförts, och ett delmål var att identifiera förbättringsmöjligheter bland kraftverken sett till effektpotential. Projektet inleddes med en litteraturstudie av olika typer av korttidsreglering och av kända miljömässiga och ekologiska effekter av korttidsreglering. Frekvensreglering kan ske automatisk genom primär- och sekundärreglering eller manuellt genom tertiärreglering. Frekvensreglering används för att normalisera och återföra frekvensen till 50 Hz vid avvikelser. Stora delar av den korttidsreglering som behövs är planerbar och sker genom att producenter förlägger mer produktion till tider med förväntat större efterfrågan, som morgnar och kvällar. Korttidsreglering karakteriseras av stora och frekventa förändringar i flöde, vilket är påfrestande för vattendragen och ekologisk miljö. Miljöpåverkan från korttidsreglering handlar mycket om förändring av flöde och vattennivå nedströms kraftverken, som exempelvis kan medföra periodvis torrläggning och bortspolning av organismer. Påverkan från korttidsreglering kan mildras om nolltappning undviks och ett tillräckligt basflöde får råda mellan flödestopparna. Parallellt med litteraturstudien gjordes en kartläggning av Mälarenergis vattenkraftstationer och regleringsmagasin i Kolbäcksån, Arbogaån, Hedströmmen, Svartån samt i olika vattendrag i Värmland och Dalsland. Parametrar som installerad effekt, utbyggnadsvattenföring, verkningsgrad och normalårsproduktion sammanställdes för kraftverken och för dammar och magasin sammanställdes bland annat regleringsamplitud och regleringsvolym. De kartlagda parametrarna indikerar var inom innehavet det kan vara aktuellt med korttidsreglering sett till reglerförmåga. I kartläggningen utreddes dessutom effektpotential med förbättrad verkningsgrad och i vissa fall även förbättrad utbyggnadsvattenföring. Med de definierade måleffekterna skulle i dagsläget ytterligare fem kraftverk inom innehavet kunna nå över 1,5 MW utbyggd effekt, och därmed kan de respektive vattendragen bli aktuella att klassas som kraftigt modifierade vatten (KMV). Utifrån kartläggningen och i samråd med Mälarenergi definierades tre olika scenarion för korttidsreglering i Kolbäcksån. Scenariona specificerar hur korttidsreglering skulle kunna ske sett till flöden, vattennivåförändringar och regleringstider. Scenario 1 illustrerar genom två delfall frekvensreglering genom automatisk sekundärreglering, som då skulle styras av Svenska kraftnät, scenario 2 illustrerar dygnsreglering med två flödestoppar och scenario 3 illustrerar veckoreglering. Scenario 1 och 2 förutsätter att tillrinningen till sjömagasinet Åmänningen är iii

4 minst 24 m 3 /s, den naturliga medelvattenföringen på platsen, medan scenario 3 förutsätter högre naturlig tillrinning på minst 40 m 3 /s. Resultatet visar att effektökningen vid de framtagna scenariona varierar från cirka 5 MW upp till 9 MW i Hallstahammar kraftstation och i Kolbäcksån totalt som mest uppgår till cirka 11 MW. Miljömässig och ekologisk påverkan analyserades med hjälp av parametrar som ska indikera korttidsreglering, exempelvis flödeskvot och flödesförändring. De framtagna parametrarna indikerar att de flödesregimer som tagits fram i scenariona utgör en relativt mild form av korttidsreglering. Exempelvis tillämpas ingen nolltappning och ingen torrläggning förväntas. Av projektet kan slutsatsen dras att det är möjligt att genomföra korttidsreglering enligt de definierade scenariona, alltså både genom sekundär frekvensreglering och genom produktionsplanering, så länge de antagna naturliga tillrinningarna uppnås. Det går med god marginal uppnå en effektökning om 5 MW i Kolbäcksån, vilket är kravet för att få tillhandahålla sekundär frekvensreglering, och det går att anpassa driften för att få effekttoppar morgon och kväll. Detta innebär att det finns potential att optimera driften mot effektreglering. De flödesparametrar som använts för att uppskatta hur stor miljömässig och ekologisk påverkan som fås i de respektive scenariona indikerar att påverkan blir relativt mild, men detta måste utredas närmare genom exempelvis tester och mätningar. Eftersom ingen torrläggning förväntas borde korttidsreglering enligt de framtagna scenariona ha mycket begränsad påverkan på organismers vandringsmöjligheter. Vidare studier rekommenderas beträffande de ekonomiska förutsättningarna för sekundär frekvensreglering respektive reglering genom produktionsplanering. iv

5 Exekutiv sammanfattning Detta examensarbete har i huvudsak syftat till att utreda möjligheterna till korttidsreglering inom Mälarenergis vattenkraftinnehav och till att analysera potentiell miljömässig påverkan av korttidsreglering enligt valda scenarion. Det övergripande målet var att ta fram realistiska scenarion för korttidsreglering och, genom analys av dessa, avgöra huruvida det finns potential inom kraftverksinnehavet att optimera driften mot effektreglering. Som en del av projektet har en kartläggning av Mälarenergis vattenkraftinnehav utförts, vilken legat till grund för framtagning av regleringsscenariona. Kartläggningen inkluderade även en sammanställning av potentiella måleffekter, installerade effekter som kan uppnås vid effektiviseringar eller uppgraderingar. Kartläggningen av måleffekter indikerar vilka kraftverk som kan vara intressanta för framtida investeringar och utgör ett separat delmål under projektet. Kartläggningen av vattenkraftinnehavet inklusive av måleffekter visar att den totala installerade effekten inom innehavet skulle kunna öka från 59,2 MW till 66,8 MW. Störst förbättringspotential finns i Arbogaån. I dagsläget har åtta kraftstationer en installerad effekt större än 1,5 MW, och med uppnådda måleffekter skulle ytterligare fem anläggningar, Virsbo, Ålsätra, Bångbro, Jäder och Skinnskatteberg, kunna nå över denna gräns. Tre olika scenarion för hur korttidsreglering skulle kunna ske i praktiken har tagits fram, samtliga för Kolbäcksån. Scenario 1 är uppdelat i två delfall, båda med frekvensreglering i nedre Kolbäcksån men med olika stora flödesökningar. Scenario 2 innebär dygnsreglering i nedre Kolbäcksån och scenario 3 veckoreglering i hela Kolbäcksån. Scenario 1 och 2 kan genomföras med den naturliga medelvattenföringen 24 m 3 /s till Virsbo, medan scenario 3 kräver en naturlig tillrinning på 40 m 3 /s. Effektökningen vid de framtagna scenariona varierar från cirka 5 MW upp till 9 MW i Hallstahammar kraftstation och uppgår som mest till cirka 11 MW totalt i Kolbäcksån. Miljömässig och ekologisk påverkan analyserades med hjälp av parametrar som flödeskvot och flödesförändring, vilka indikerar att det i de framtagna scenariona rör sig om relativt mild korttidsreglering. Inget av scenariona innebär nolltappning eller torrläggning till följd av flödesreglering. Korttidsreglering är möjligt att genomföra i Kolbäcksån och det finns därmed potential att optimera driften mot effektreglering. Effektökningen är proportionell mot flödesökningen och det går med god marginal att uppnå en momentan effektökning om 5 MW, den volym som krävs för att få leverera sekundär frekvensreglering. Reglering på dygnsbasis i nedre Kolbäcksån möjliggörs i scenario 1 och 2 genom att använda Åmänningen som magasin för några veckors regleringsperiod. Miljömässig påverkan förväntas bli relativt mild, men behöver analyseras vidare och utvärderas efter praktiska tester. Då ingen torrläggning förväntas till följd av regleringen borde korttidsreglering enligt definierade scenarion inte innebära försämrade vandringsmöjligheter. Vidare studier rekommenderas beträffande de ekonomiska förutsättningarna för de olika regleringsscenariona. v

6 Förord Detta examensarbete har utförts hos Mälarenergi vattenkraft och är det avslutande momentet i utbildningen till civilingenjör i energisystem vid Uppsala universitet och Sveriges lantbruksuniversitet. Arbetet har syftat till att utreda möjligheterna till korttidsreglering inom Mälarenergis vattenkraftinnehav och till att analysera vilken miljömässig och ekologisk påverkan som kan fås vid korttidsreglering av produktionen. Jag vill tacka min handledare Johan Lind som varit ett stort stöd beträffande projektets innehåll och struktur och vid bland annat analys av miljömässiga förutsättningar. Jag vill även tacka Ulf Andersson som varit ett stort stöd beträffande alla drifttekniska aspekter och vid framtagning av regleringsscenariona. Jag vill tacka Anders Einarsen som gett mig förutsättningar att kunna genomföra mitt examensarbete hos Mälarenergi, samt att jag vill tacka alla andra på Mälarenergi som hjälpt mig med data, svarat på frågor och fått mig att känna mig välkommen både i Hallstahammar och i Västerås. Ett särskilt tack vill jag rikta till min ämnesgranskare Karin Thomas vid Uppsala universitet, som varit ett stort stöd och hjälpt mig att hitta rätt perspektiv och struktur under arbetets gång. Slutligen, till min familj och mina vänner, som har fått höra mig prata mycket om vattenkraft under denna period, tack för er uppmuntran och stöttning. Uppsala, november Louise Nordlander Svensson vi

7 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Vattenkraft i Sverige Vattenkraftens nytta Syfte och mål Metod Avgränsningar Teori Teknik för vattenkraft Elproduktion Huvudsakliga komponenter i ett vattenkraftverk Reglerförmåga Reglering Säsongsreglering Korttidsreglering Översikt av miljömål och tillståndsprövningar för svensk vattenkraft Lagstiftning och tillstånd Miljömål och KMV-klassning Miljömässiga och ekologiska effekter av korttidsreglering Översikt av vattenkraftens miljöpåverkan Korttidsregleringens effekter Åtgärder för att mildra effekterna av korttidsreglering Karakterisering av korttidsreglering Kartläggning av Mälarenergis vattenkraftinnehav Inledning Effekt och produktion Kolbäcksån Arbogaån Värmland-Dalsland Hedströmmen Svartån Reglerförmåga Kolbäcksån Arbogaån vii

8 3.3.3 Värmland-Dalsland Hedströmmen Sammanställning resultat av kartläggningen Scenarion för korttidsreglering Möjligheter till korttidsreglering Nuvarande drift i Kolbäcksån Presentation av scenarion Scenario 1 frekvensreglering Scenario 2 dygnsreglering Scenario 3 veckoreglering Parametrar för bedömning av miljömässig och ekologisk påverkan Jämförelse med hjälp av valda parametrar Resultat Effektökning Parametrar för bedömning av miljömässig och ekologisk påverkan Diskussion Valda scenarion Valda parametrar Diskussion av resultat Slutsats Referenser Bilaga 1: Kartläggningsparametrar... 1 Bilaga 2: Effekt i regleringsscenarion... 8 viii

9 Förkortningar afrr Automatic Frequency Restoration Reserve (sekundärreglering, frekvensreglering). FCR-D FCR-N KMV mfrr Frequency Containment Reserve Disturbance (primärreglering, frekvensstyrda störningsreserven). Frequency Containment Reserve Normal (primärreglering, frekvensstyrda normaldriftsreserven). Kraftigt modifierade vatten. Manual Frequency Restoration Reserve (tertiärreglering, frekvensreglering). SE1-4 Elområde 1-4. ix

10 1 Inledning 1.1 Bakgrund Vattenkraft utgör, tack vare sin förmåga att magasinera vatten och förändra produktionen på kort tid, en utmärkt form av reglerkraft. I Sverige utgörs idag i princip all reglering på både säsong- och korttidsbasis av vattenkraft, och vattenkraften är således mycket viktig för elsystemet i Sverige. Korttidsreglering innebär att produktionen regleras på kort sikt, från sekund- och timbasis upp till dygns- och veckobasis, för att möta förändringar i efterfrågan eller komplettera intermittent kraft. Bortsett från att bidra med stabilitet och nytta på elnätet kan reglering och planering av produktionen förhoppningsvis också vara till ekonomisk nytta. Dessa faktorer gör att det finns skäl för Mälarenergi att utreda möjligheterna till att införa korttidsreglering inom sitt vattenkraftinnehav. Vattenkraften är känd för att vara en klimatneutral energikälla, men miljön i ett vattenkraftverks närområde påverkas exempelvis genom att anläggningen utgör ett vandringshinder i vattendraget och genom erosion av strandzonerna. Korttidsreglering karakteriseras av frekventa förändringar mellan höga och låga flöden, något som generellt sett har mycket dålig inverkan på ekologin i ett vattendrag. Det finns därför anledning att också utreda hur eventuell korttidsreglering i Mälarenergis vattendrag skulle påverka miljö och ekologi Vattenkraft i Sverige I Sverige finns idag totalt MW installerad vattenkraft, med en normalårsproduktion av el på cirka 66 TWh vilket motsvarar drygt 40 % av den totala produktionen (Energiföretagen, 2018). Vattenkraftverk delas in i olika storleksklasser utifrån installerad effekt. I Sverige används vanligen definitionen att en installerad effekt över 10 MW innebär ett storskaligt kraftverk, 1,5 10 MW är medelstort och under 1,5 MW är småskaligt (under 125 kw kallas ibland mikrokraftverk) (Vattenmyndigheterna, 2016). Av ungefär 2100 vattenkraftverk i Sverige står de 208 storskaliga för 94 % av elproduktionen, medan de cirka 1700 småskaliga kraftverken tillsammans producerar kring 2,5 % (Vattenmyndigheterna, 2016). Övergripande gäller att de flesta storskaliga vattenkraftverken ligger i norra Sverige, i de större älvarna, medan mycket av den småskaliga vattenkraften finns i södra Sverige (Lindblom & Holmgren, 2016) Vattenkraftens nytta Vattenkraftens placering i Sverige gör att det finns ett generellt behov att flytta kraft från norr till söder i landet. I norra Sverige råder typiskt ett överskott på el medan södra Sverige har ett underskott. Sedan 2011 är Sverige indelat i fyra elområden, vilka illustreras i Figur 1. Indelningen är baserad på var flaskhalsar sett till överföringsförmåga vanligen uppstår (Svensk energi, 2015). Cirka 15 %, 2582 MW, av Sveriges vattenkraft finns idag i elområde 3 (Energiföretagen, 2018). Svensk energi (2015) konstaterar att det finns en effektpotential om ytterligare 600 MW i 1

11 Figur 1. Sveriges fyra elområden. Källa: (Svensk energi, 2015). elområde 3. Om överföringskapaciteten är fullt utnyttjad ökar betydelsen av lokal produktion och reglerförmåga. Vattenkraften i södra Sverige, inklusive den småskaliga, bidrar till stabilitet i lokala elnät och är även effektmässigt viktig (Lindblom & Holmgren, 2016). Vid ökad användning av vindkraft och en eventuell avveckling av kärnkraften blir vattenkraft i södra Sverige än viktigare för stabilitet i elsystemet (Lindblom & Holmgren, 2016). 1.2 Syfte och mål Detta examensarbete syftar till att kartlägga Mälarenergis vattenkraftinnehav, utreda möjligheterna till korttidsreglering inom innehavet och analysera vilken miljöpåverkan som skulle fås vid olika definierade scenarion för reglering. Examensarbetets övergripande mål är att presentera tänkbara scenarion för korttidsreglering och att avgöra huruvida det finns potential inom Mälarenergis vattenkraftinnehav att optimera driften mot effektreglering. Som ett delmål ska projektet även resultera i en kartläggning av Mälarenergis vattenkraftverk och regleringsdammar inklusive en sammanställning av effektpotential. I ett första steg ska vattenkraftinnehavet kartläggas för att sammanfatta bland annat nuvarande produktions- och reglerförmåga, aktuell verkningsgrad i kraftverken och lagringsmöjligheter i dammar och magasin. Under kartläggningen ska även rimlig måleffekt (effektpotential) i respektive kraftverk undersökas, vilket identifierar de kraftverk där effektiviseringar eller renovering kan ge signifikanta förbättringar. Särskilt identifieras de anläggningar där den installerade effekten kan öka till minst 1,5 MW, en gräns som kan spela stor roll vid tillståndsprocesser. Kartläggningen av måleffekter utgör ett separat delmål under projektet, och inkluderas då det kompletterar bilden av vattenkraftinnehavet och är av intresse för Mälarenergi beträffande exempelvis framtida investeringar. 2

12 Vidare i projektet ska kartläggningen av produktions- och reglerförmåga användas för att svara på hur möjligheterna till korttidsreglering ser ut och vilka kraftverk som är bäst lämpade att användas för detta. Målet är att ta fram olika scenarion för hur korttidsreglering skulle kunna bedrivas i praktiken, och för varje av dessa scenarion analysera effektbidrag och miljömässiga och ekologiska konsekvenser. Efter att scenarion för korttidsreglering tagits fram och analyserats, är målet att kunna svara på huruvida det finns potential inom Mälarenergis vattenkraftinnehav att optimera driften mot effektreglering. 1.3 Metod Projektet inleddes med att en kartläggning av Mälarenergis vattenkraftinnehav och en litteraturstudie om korttidsreglering utfördes parallellt. I kartläggningen sammanställdes och analyserades parametrar som installerad effekt, utbyggnadsvattenföring och normalårsproduktion och verkningsgrad utifrån befintlig data från Mälarenergi och i vissa fall genom beräkningar. Vid kartläggningen av regleringsmagasin sammanställdes uppgifter om regleringsamplitud från Mälarenergis sammanställda data över vattendomar, medan regleringsvolym kunde beräknas uppskattningsvis. Litteraturstudien genomfördes med utgångspunkten att definiera korttidsreglering och olika former av korttidsreglering, samt för att redogöra för kända miljömässiga och ekologiska konsekvenser av korttidsreglering. Under litteraturstudien användes rapporter från svenska myndigheter och företag, men, särskilt vid studier av metoder för att karakterisera korttidsregleringens miljöpåverkan, också engelskspråkiga vetenskapliga texter. Val av lämpliga områden (kraftstationer och vattendrag) för korttidsreglering och utformning av de olika scenarionas karaktär gjordes i samråd med ansvariga på Mälarenergi vattenkraft. Intervjuer med anställda och ansvariga har förekommit under hela projektet och har varit ett viktigt sätt till information om Mälarenergis vattenkraftanläggningar. Framtagning av flöden, vattennivåförändringar och regleringstider till varje scenario gjordes genom tester och beräkningar i Excel, och i samarbete med Mälarenergi. De parametrar som valdes för att analysera miljöpåverkan i varje scenario valdes utifrån vanligt förekommande sådana parametrar i litteraturen. 1.4 Avgränsningar Vid analys av huruvida det är realistiskt att bedriva korttidsreglering har de befintliga installerade effekterna och utbyggnadsvattenföringarna använts. Eventuella framtida förbättringar av verkningsgrad eller ökad vattenföring har inte beaktats. Då flödesnivåer, vattennivåförändringar och regleringstider tagits fram för varje scenario har den naturliga tillrinningen antagits vara minst 24 m 3 /s, vilket är medelvattenföringen i Virsbo, Mälarenergis längst uppströms belägna kraftverk i Kolbäcksån. Att redogöra för möjligheterna till korttidsreglering vid lägre tillrinning än så skulle således kräva ytterligare analysering. Vid framtagning av scenariona har heller ingen hänsyn tagits till några prognoser över tillrinning under de kommande åren, utan medelvattenföringen förväntas förbli densamma. Projektet och regleringsscenariona utreder huruvida korttidsreglering är praktiskt genomförbart sett till flödesnivåer genom kraftverken och vattennivåer i sjömagasinen och regleringsdammarna. Beräkningarna tar inte hänsyn till någon lokal tillrinning mellan kraftstationerna och inte till vattendragens fysiska form utan de antas ha raka kanter. Detta projekt har inte tagit specifik hänsyn till ekonomiska aspekter eller utrett korttidsregleringens möjliga ekonomiska nytta. 3

13 2 Teori 2.1 Teknik för vattenkraft Elproduktion Principen för vattenkraft är att omvandla rörelseenergin i strömmande vatten till elektrisk energi med hjälp av en turbin och en generator. Vattnet får passera från en övre till en undre reservoar genom en turbin, där vattnets rörelseenergi omvandlas till mekanisk energi. Turbinen är i sin tur, antingen via en gemensam axel eller via en växellåda, kopplad till rotorn i en generator, vari den mekaniska energin omvandlas till elektrisk energi (Lundin, 2014). Den levererade effekten från ett vattenkraftverk är proportionell mot fallhöjden och flödet genom turbinen, och beräknas enligt (Lundin, 2014): P = ηρgqh [W] (1) Där η = Anläggningens verkningsgrad [-] ρ = Vattnets densitet [kg/m 3 ] g = tyngdaccelerationen [m/s 2 ] Q = flöde, vattenföring [m 3 /s] h = fallhöjd [m] För densiteten 1000 kg/m 3 fås därmed: P = ηgqh [kw] (2) Huvudsakliga komponenter i ett vattenkraftverk De huvudsakliga komponenterna i ett vattenkraftverk innefattar bland annat damm, vattenvägar, turbin och generator. Figur 2 illustrerar de viktigaste delarna i ett typiskt vattenkraftverk. Figur 2. Viktiga komponenter i ett vattenkraftverk. Bilden visar typisk placering av övre reservoar (reservoir), intag (intake), tilloppstub (penstock), turbin, generator och nedre reservoar (tailwater). Källa: (TVA, 2018). 4

14 Damm och vattenvägar I anslutning till ett vattenkraftverk anläggs en damm med en vattenreservoar för att ackumulera fallhöjd och för att kunna reglera flödet (Herbert, 2015). Alla dammar måste vara utrustade med utskov så att vatten kan avbördas förbi kraftverket vid höga flöden eller driftstopp. Vatten spills även genom utskoven för att exempelvis möta kraven om minimitappning i en miljödom (Lundin, 2014). Vattnet leds in mot turbinen från den övre reservoaren genom en kanal, tub eller tunnel. Framför intaget sitter ett galler eller en grind för att förhindra att exempelvis trädgrenar, skräp och större fiskar leds in mot turbinen (Lundin, 2014). Turbin och generator De tre vanligaste vattenkraftturbinerna är Kaplan-, Francis- och Peltonturbinen. Kaplanturbinen är lämplig för fallhöjder upp till cirka 70 meter och är mycket vanlig i Sverige. Francisturbinen är också vanlig i Sverige men kan även användas vid högre fallhöjder, upp till cirka 500 meter. Peltonturbinen används vid mycket höga fallhöjder och är ovanlig i Sverige (Norrlund, 2015a). I Kaplan- och Francisturbiner leds vattnet in till löphjulet via en spiral med ställbara ledskenor (Norrlund, 2015a). Genom att variera vinkeln hos ledskenorna styrs hur mycket vatten som går genom turbinen, och därmed vilken effekt som levereras. I en Kaplanturbin är även löphjulets blad ställbara, vilket gör att en hög verkningsgrad kan behållas även vid minskade flöden (Kuhlins Webdesign, 2018). Då vattnet passerar ut ur turbinen passerar det ett sugrör som ökar tvärsnittsytan, vilket sänker vattnets hastighet och motverkar förluster. Figur 3 visar ledskenorna in till Kaplanturbinen i Hallstahammar inifrån vattenvägen som var torrlagd för underhåll i oktober Figur 3. Ledskenorna in till turbinen sedda inifrån spiralen, då den var torrlagd för underhåll den 12 oktober Generatorn består av en rotor som är mekaniskt kopplad till turbinen och en stator. Generatorn omvandlar den mekaniska energin till elektrisk energi enligt Faradays induktionslag. Generatorn i ett vattenkraftverk är ofta synkron med elnätet, vilket innebär att den levererar el med elnätets frekvens 50 Hz (Uppsala universitet, 2015). 5

15 2.1.3 Reglerförmåga Ett vattenkraftverk med förmåga att anpassa sin produktion efter elbehovet är ett reglerkraftverk. Den tillhörande dammen kan magasinera delar av vattentillrinningen för senare produktion. Ett reglerkraftverk har hög utbyggnadsgrad, vilket innebär att utbyggnadsvattenföringen, det maximala flöde som kan passera turbinen eller turbinerna, är avsevärt större än medelvattenföringen förbi kraftverket. En hög utbyggnadsgrad innebär att kraftverket får en hög maximal effekt, varför dessa anläggningar även kallas för effektutbyggda vattenkraftverk. Ju mer vatten som kan lagras och ju större utbyggnadsgrad ett kraftverk har, desto större blir reglerförmågan och flexibiliteten (Bladh, 2014). Mindre kraftverk är oftast så kallade strömkraftverk, vilka har låg eller i praktiken ingen reglerförmåga. Utbyggnadsgraden är ofta något större än 1 även i strömkraftverk för att ge rum för variationer i flödet men dammarna är för små för att magasinera några relevanta mängder vatten och produktionen styrs därför helt av tillrinningen (Lind, 2018a). Vid flöden högre än utbyggnadsgraden uppstår snabbt produktionsförluster i ett strömkraftverk, eftersom vatten då måste spillas förbi turbinerna (Lindblom & Holmgren, 2016). Strömkraftverk har alltså mycket liten eller ingen reglerförmåga i det egna kraftverket. Däremot kan de ändå bidra till lokal reglering i och med att de flesta vattenkraftverk ingår i en kedja av stationer i ett vattendrag. Exempelvis kan ett vattendrag innehålla många småskaliga kraftverk, där endast det översta har ett omfattande regleringsmagasin. Förutsatt att även de nedströms liggande kraftverken är något effektutbyggda, så kan även dessa bidra till reglering som styrs från det översta magasinet (Lindblom & Holmgren, 2016). Regleringsgrad Ett mått som ofta används för att indikera reglerförmåga i ett kraftverk eller i ett vattendrag är regleringsgrad, som anger hur stor del av den genomsnittliga årsmedelvattenföringen (angett som volym i Mm 3 ) som kan magasineras i vattendraget (Näslund, Kling & Bergengren, 2013). Regleringsgraden ökar alltså för kraftverken längre nedströms som får större total regleringsvolym. Regleringsgrad beräknas som: Regleringsgrad = Total regleringsvolym uppströms Genomsnittlig årstillrinning (3) Ett magasins regleringsvolym begränsas såklart tekniskt av dammen, men avser vanligen den tillåtna volym som beslutats i en vattendom. Vattendomen reglerar lägsta tillåtna sänkningsgräns och högsta tillåtna dämningsgräns för vattenytan, vilket ger en tillåten regleringsamplitud. Regleringsvolymen är alltså den volym vatten som ryms mellan sänkningsgräns och dämningsgräns i ett magasin. 2.2 Reglering Det måste alltid råda balans mellan elproduktion och elanvändning, det vill säga elproduktionen måste i varje stund motsvara elanvändningen (Energimyndigheten, 2013) Elanvändningen varierar på flera tidsskalor och är exempelvis högre på vintern än på sommaren och högre på dagen än på natten, generellt sett. Även elproduktionen kan variera, exempelvis genom varierande produktion från vindkraft eller bortfall av produktionsenheter. Elproduktionen måste kunna styras på flera tidsskalor för att möta variationer i förbrukning och kompensera för intermittent produktion. 6

16 I Sverige utgörs idag både säsongs- och korttidsreglering i princip uteslutande av vattenkraft, som tack vare sina möjligheter att lagra vatten i magasin och sin förmåga att snabbt och effektivt förändra produktionen genom att reglera flödet, fungerar mycket bra som reglerkraft (Svensk energi, 2015) Säsongsreglering Säsongsreglering, eller årsreglering, innebär att vatten magasineras vid hög tillrinning för att sedan användas till elproduktion då efterfrågan är större. I Sverige innebär säsongsregleringsmönstret att vårfloden och nederbörd under sommar och höst till stor del magasineras högt upp i vattendragen för att sedan kunna ge en jämn och hög produktion under vintern då elbehovet är som störst (Energimyndigheten, 2014). Driftmönstret med säsongsreglering av den storskaliga vattenkraften är en viktig del av energisystemet. De största älvarna har en regleringsgrad på upp mot 70 %, vilket gör det möjligt att tillvarata en mycket större del av årstillrinningen än om produktionen följde det naturliga flödet (Näslund, Kling & Bergengren, 2013). Nära hälften av vattenkraftens nationella elproduktion bedöms göras möjlig genom att vatten lagras i reservoarerna (Sparrevik et al., 2011) Korttidsreglering Med korttidsreglering avses reglering av elproduktionen inom korta tidsperspektiv, från veckooch dygnsbasis ner till tim- och sekundbasis. Det måste råda ständig balans mellan produktion och användning för att säkerställa att nätfrekvensen håller sig stabilt kring 50 Hz, och det är stamnätsoperatören, Svenska kraftnät, som har huvudansvaret för balanshållningen på nätet och för att frekvensen hålls stabil (Energimyndigheten, 2018). Stora delar av korttidsregleringen är som säsongsregleringen planerbar. Elanvändningen under veckan och dygnet följer kända mönster, vilket gör att elproduktionen kan planeras utifrån detta. Figur 4 visar elförbrukningen i elområde 3 under två olika veckor 2018, enligt data från Nord Pool (2018). Figuren illustrerar den generellt högre förbrukningen under den kallare perioden, en högre förbrukning under veckor än helger samt det karakteristiska mönstret under ett dygn med toppar morgon och kväll och med lägre förbrukning på natten. Figur 4. Elförbrukning i elområde 3 under två olika veckor 2018, baserat på förbrukningsdata från Nord Pool. 7

17 Produktionsplanering I varje leveranspunkt av el till nätet måste det finnas en balansansvarig aktör, antingen företaget som levererar elen eller ett anlitat företag. De balansansvariga aktörerna ansvarar för balanshållningen på nätet på dygnsbasis, de ska se till att förbrukningen i en viss uttagspunkt motsvaras av antingen egenproducerad eller inköpt el (Energimyndigheten, 2013). Den balansansvariga aktören gör på förhand en produktionsplanering på dygnsbasis, och genom denna kan regleringen planeras så att mer produktion planeras till högpristimmar, som orsakas av hög efterfrågan. Den planerbara korttidsregleringen är därmed en typ av reglering mot pris, där tillgänglig produktion budas in till Nord Pools dagen-föremarknad, elspot. I själva driftskedet, inom drifttimmen, är Svenska kraftnät ansvariga för balanshållningen. För varje timme görs en avräkning där obalanser konstateras, och sedan fördelas kostnader för obalanserna på de balansansvariga aktörer som orsakat dem (Energimyndigheten, 2013, 2014). Frekvensreglering De balansansvariga aktörerna svarar för den effekt- och energimässigt största delen av regleringen, som därmed alltså är planerbar (Svenska kraftnät, 2015). Det går dock inte att prognostisera elanvändningen exakt. Små variationer i frekvens uppstår alltid på grund av viss obalans, och plötsliga frekvensavvikelser kan uppstå till exempel vid bortfall av en produktionsenhet (Energimyndigheten, 2013). Det är Svenska kraftnät som ansvarar för den omedelbara balanshållningen inom drifttimmen, och som ska se till att frekvensen hålls stabil inom normaldriftsbandet 49,9 50,1 Hz. Denna typ av korttidsreglering som sker inom mycket kort tidsrymd kallas frekvensreglering (Energimyndigheten, 2013). Frekvensregleringen delas in i primär-, sekundär- och tertiärreglering, som motsvaras av reglerresurser i elsystemet med olika krav på exempelvis total volym och aktiveringstid (Svenska kraftnät, 2018a). Figur 5 är baserad på data från Svenska kraftnät (2018a) och visar hur primär-, sekundär- och tertiärregleringen är uppdelad i olika typer av reglerkraftsreserver. Frekvensreglering Primärreglering Sekundärreglering Tertiärreglering FCR-N (Frequency Containment Reserve - Normal) Automatisk FCR-D (Frequency Containment Reserve - Disturbance) Automatisk afrr (Automatic Frequency Restoration Reserve) Automatisk mfrr (Manual Frequency Restoration Reserve) Manuell Störningsreserven Manuell Effektreserven Manuell Figur 5. Olika typer av frekvensreglering utifrån indelning i primär-, sekundär- eller tertiärreglering. 8

18 Primär- och sekundärreglering Primärregleringen innehåller två automatiska reglerresurser. FCR-N (Frequency Containment Reserve Normal) är den frekvensstyrda normaldriftsreserven och FCR-D (Frequency Containment Reserve - Disturbance) är den frekvensstyrda störningsreserven. All primärreglering sker genom att turbinregulatorn läser av frekvensen och automatiskt reglerar flödet till turbinen (Norrlund, 2015b). FCR-N reagerar på avvikelser inom normaldriftsbandet, 49,9 50,1 Hz, och ska stabilisera frekvensen, medan FCR-D aktiveras då frekvensen sjunker under 49,9 Hz på grund av någon störning i systemet (Svenska kraftnät, 2018a). Vid 49,5 Hz ska FCR-D vara helt aktiverad (Energimyndigheten, 2014). FCR-N är en effekt- och energiprodukt vilket innebär att den som tillhandahåller resursen får betalt enligt upp- eller nedregleringspris om resursen aktiveras, men också enligt överenskommet marknadspris, pay-as-bid, för att hålla resursen redo (Svenska kraftnät, 2018a, 2018b). FCR-D är en effektprodukt vilket innebär att innehavaren får betalt för att hålla resursen tillgänglig men inte särskilt för aktivering (Svenska kraftnät, 2018a). Sekundärreglering utgörs också av en automatisk reglerresurs, afrr (Automatic Frequency Restoration Reserve), vars syfte är att avlasta primärregleringen och återföra frekvensen till 50 Hz (Svenska kraftnät, 2018c). En aktör som vill tillhandahålla afrr måste kunna erbjuda minst 5 MW och reserven måste kunna vara aktiv i en timme. Sekundärregleringen är en effekt- och energiprodukt (Svenska kraftnät, 2018a). Tabell 1 anger, baserat på uppgifter från Svenska kraftnät (2018a), hur stora reglerresurser som ingår i den automatiska frekvensregleringen i Sverige och vilka krav om aktiveringstid som gäller för de respektive varianterna. Tabell 1. Tillgänglig primär- och sekundärreglering i Sverige samt krav på aktiveringstid för de olika typerna av automatisk reglering. Reglerresurs Tillgänglig volym i Sverige [MW] Villkor för aktivering FCR-N % av resursen inom 60 sekunder 100 % av resursen inom tre minuter FCR-D % inom fem sekunder 100 % inom 30 sekunder afrr % inom 120 sekunder Tertiärreglering Tertiärreglering innebär den manuella delen av frekvensregleringen, och den sker genom en reglerkraftmarknad som drivs av Svenska kraftnäts balanstjänst. Reglerkraftmarknadens resurser utgörs av reserven mfrr (Manual Frequency Restoration Reserve), resurser för manuell frekvensåterställning (Svenska kraftnät, 2018c). För att få delta på reglerkraftmarknaden måste en aktör kunna erbjuda minst 10 MW i SE1-SE3 och minst 5 MW i SE4, kunna aktivera resursen inom 15 minuter och hålla den aktiv i minst en timme. Resurserna på reglerkraftmarknaden är energiprodukter, det vill säga innehavaren får endast betalt om resursen aktiveras (Svenska kraftnät, 2018a). Den manuella frekvensåterställningen är den huvudsakliga balanseringsresursen inom frekvensregleringen, då den aktiveras ersätter den både primär- och sekundärregleringens resurser, som därmed kan återställas (ENTSO-E, 2016). 9

19 Som en del av tertiärregleringen ingår även störningsreserven och effektreserven. Dessa utgörs båda till stor del av reservkraft som gasturbiner och till viss del förbrukningsreduktion hos industrier eller liknande (Svenska kraftnät, 2018c). Störningsreserven ska stabilisera elsystemet vid större störningar, och ska klara bortfall av den största produktions- eller överföringsenheten, det så kallade dimensionerande felet (Svenska kraftnät, 2018a). Effektreserven är till för att möta förbrukningstoppar under vinterhalvåret, och upphandlas i förväg av Svenska kraftnät. Både störningsreserven och effektreserven är effekt- och energiprodukter (Svenska kraftnät, 2018a). 2.3 Översikt av miljömål och tillståndsprövningar för svensk vattenkraft Lagstiftning och tillstånd Aktuell lagstiftning som berör vattenkraftverksamhet är Miljöbalken (1998:808) och Lag (1998:812) med särskilda bestämmelser om vattenverksamhet (Sorby, 2009). Tillstånd och villkor för vattenkraftverksamhet beslutas sedan Miljöbalkens införande av en miljödomstol, som utfärdar en vattendom. I vattendomen specificeras bland annat tillåten regleringsamplitud, eventuella krav på minimitappning och fiskefrågor (Sundberg, 2015a). Många kraftverk i Sverige har tillstånd utfärdade innan miljöbalken kom till, ofta då med betydligt mindre omfattande miljökrav än moderna tillstånd (Havs- och vattenmyndigheten, 2018) Miljömål och KMV-klassning Sverige har åtagit sig att följa EU:s ramdirektiv för vatten från år 2000, det så kallade vattendirektivet, som implementeras genom Miljöbalken. För att uppfylla kraven enligt vattendirektivet ska vattenförekomster uppnå minst god ekologisk status, alternativt god ekologisk potential, till år 2021 (Havs- och vattenmyndigheten, 2016). God ekologisk potential är ett lägre krav än god ekologisk status, och gäller för de förekomster som anses vara kraftigt modifierade vatten (KMV). För att en vattenförekomst ska kunna KMVklassas krävs att det där bedrivs en samhällsnyttig verksamhet (ofta vattenkraft), som inte skulle kunna fortsätta om åtgärderna för att nå god ekologisk status genomfördes (Havs- och vattenmyndigheten, 2016). För att en vattenförekomst med vattenkraft ska kunna klassas som kraftigt modifierad krävs att det enskilda kraftverket har en installerad effekt på minst 1,5 MW (Vattenmyndigheterna, 2016). I energiöverenskommelsen från 2016 fastslogs att den svenska vattenkraften ska värnas men samtidigt anpassas till moderna miljökrav (Energiföretagen, 2017). Detta innebär att många anläggningar med gamla tillstånd måste omprövas enligt Miljöbalken, vilket skulle kunna innebära att de exempelvis måste börja släppa minimitappning eller installera faunapassager. Miljömålen i vattendirektivet ska nås samtidigt som maximalt 1,5 TWh, eller 2,3 % av vattenkraftens totala normalårsproduktion nationellt, tas i anspråk. För att detta ska vara möjligt krävs att miljöåtgärder genomförs främst i anslutning till mindre kraftverk, medan större miljöpåverkan accepteras i vattendrag med hög elproduktion och stor effektregleringsförmåga, vilket Havs- och vattenmyndigheten och Energimyndigheten konstaterar i Nationell strategi för hållbar vattenkraft (2014). I praktiken innebär de föreslagna prioriteringarna, i kombination med kravet på 1,5 MW för en KMV-klassning, att aktörer med småskaliga vattenkraftverk kan få problem att få nya tillstånd eller svårt att uppfylla miljömålen då omprövning av tillstånd sker. För att möjliggöra för 10

20 mindre kraftproducenter och enskilda aktörer att genomföra miljöanpassningar har de åtta största kraftbolagen skapat Vattenkraftens miljöfond, som ska bidra till finansiering av miljöåtgärder (Energiföretagen, 2017). 2.4 Miljömässiga och ekologiska effekter av korttidsreglering Översikt av vattenkraftens miljöpåverkan Vattenkraft medför både fysisk och hydrologisk påverkan på ett vattendrag, vilket i sin tur påverkar ekosystemen och innebär ändrade förutsättningar för djur- och växtliv (Näslund, Kling & Bergengren, 2013). Överdämning, torrläggning och barriäreffekter är exempel på fysisk påverkan medan hydrologisk påverkan handlar om förändrade flöden och vattennivåer till följd av reglering. Utöver fysisk och hydrologisk påverkan förändrar vattenkraft också det fysikaliskkemiska tillståndet i ett vattendrag, exempelvis beträffande temperatur och vattenkvalitet (Kling, 2015) Fysisk påverkan Överdämning och torrläggning förändrar helt de ekologiska förutsättningarna i ett vattendrag. Förutom att översvämma tidigare landområden gör överdämning också att strömsträckor övergår till att mer likna sjöar, vilket tränger undan strömlevande organismer till förmån för lugnvattenlevande, samt att det orsakar förlust av reproduktionsområden (Sundberg, 2015b) (Lindblom & Holmgren, 2016). Torrläggning av originalströmfåran uppstår då vattnet leds om via tunnlar eller kanaler och omöjliggör akvatiskt liv i den berörda delen av vattendraget. Dammar skapar barriäreffekter i ett vattendrag, de utgör vandringshinder och försvårar transport av sediment och organiskt material (Sundberg, 2015b). Flera fiskarter vandrar för att söka exempelvis föda, lekområden eller uppväxtområden. Om en kraftanläggning förhindrar vandring innebär det att artpopulationer blir isolerade i en viss del av vattendraget, vilket leder till dålig genetisk variation. Nedströmsvandring resulterar ofta i att fiskar passerar genom turbinerna, vilket särskilt för större arter medför hög dödlighet (Sparrevik et al., 2011). När sedimenttransport och transport av organiskt material som död ved och annat hindras påverkas morfologin (fysisk utformning) och habitatmiljöer nedströms. Ett vattendrag med många barriärer sägs ha dålig konnektivitet (Kling, 2015). Alla kraftverk och dammar utgör barriärer i ett vattendrag, men i övrigt är fysisk påverkan på vattendraget mycket mindre från små anläggningar och strömkraftverk än från större kraftverk (Lindblom & Holmgren, 2016). Hydrologisk påverkan I vattendrag med strömkraftverk följs i stort den naturliga flödesregimen. Däremot avviker flöden och vattennivåer ofta kraftigt från naturliga nivåer i reglerade vattendrag. Flödesregimen är en bärande del av ekosystemet i ett vattendrag, så när denna förändras påverkar det djur- och växtliv i mycket hög utsträckning (Sundberg, 2015b). För att anpassa vattentillgången till kraftbehovet tillämpas säsongsreglering i stora vattendrag, vilket resulterar i så kallad omvänd vattenföring. Vårfloden uteblir i princip helt (den magasineras) och flödet är lägre än normalt under sommaren och högre än normalt under vintern. Denna typ av vattenföring passar inte organismers naturliga beteende och är mycket ekologiskt påfrestande (Lindblom & Holmgren, 2016). Avvikelsen från det naturliga flödet vid säsongsreglering är mindre i södra och mellersta Sverige, där utgörs en större del av 11

21 nederbörden på vintern av regn och vårfloden är därmed inte lika kraftig (Näslund, Kling & Bergengren, 2013). I vattendrag där korttidsreglering tillämpas fås intensiva och oregelbundna flödesvariationer. Detta medför exempelvis stor variation i vattennivå nedströms kraftverket, periodvis torrläggning, ökad erosion och förändrade sedimenteringsmönster (Sjölander et al., 2009). Torrläggning nedströms kraftverket kan uppstå vid nolltappning (då inget vatten släpps genom vare sig turbiner eller utskov), med mycket dåliga effekter på akvatiskt liv som följd. Varierande storlek på flödet överlag medför problem för organismer att vandra och orsakar dålig konnektivitet i sidled (Sparrevik & Nilsson, 2009). Ändrade erosions- och sedimenteringsmönster påverkar ett vattendrags morfologi, exempelvis så förändras bottenstrukturen, konnektiviteten i sidled påverkas och fåran kan räta ut sig, så kallad kanalisering. Kanalisering leder i sin tur till ökad genomströmning och ökad erosion och är därmed ett självförstärkande fenomen (Kling, 2015). Vid både korttids- och säsongsreglering varierar vattennivån i dammen, vilket medför att strandzonen eroderas och urlakas på näringsämnen (Sundberg, 2015b). Åtgärder för minskad miljöpåverkan Flera åtgärder kan vidtas för att miljöanpassa vattenkraft och förbättra de ekologiska villkoren. Tabell 2 sammanfattar några vanliga alternativ utifrån uppgifter presenterade av Kling (2015) och Sparrevik et al. (2011). Tabell 2. Åtgärder för att mildra miljöpåverkan från vattenkraft. Åtgärd Motverkar Beskrivning Faunapassager Barriäreffekter Utgörs exempelvis av en fisktrappa eller ett omlöp, möjliggör passage förbi ett vandringshinder. Transport av Sediment Minimitappning Ekologiska/ Miljöanpassade Flöden Återregleringsmagasin Erosionsskydd Grunddammar Barriäreffekter Torrläggning, låga flöden Onaturliga flödesvariationer Flödesvariationer (korttidsreglering) Erosion, erosionseffekter Effekter av varierande vattennivå Sediment och organiskt material kan flyttas nedströms en barriär med hjälp av höga flöden eller aktivt genom exempelvis muddring. Det flöde som enligt vattendom måste släppas förbi kraftverket till vattendragets originalfåra för att upprätthålla ett akvatiskt ekosystem. Orsakar produktionsförlust. Flödet genom kraftverket och eventuell minimitappning ska följa den naturliga flödesregimen. Innebär till exempel att höga flöden släpps vid tiden för vårflod eller att extra vatten släpps genom faunapassager vid tider för vandring, så kallad klunkning. Påverkar produktions och effektregleringsförmåga. Ligger nedströms ett kraftverk med reglerad produktion, regleras omvänt mot det uppströmsliggande magasinet för att dämpa effekterna av korttidsreglering. Stenar eller annat i strömfåran motverkar effekter som kanalisering och förstörda strandzoner. Anläggs vid strandkanten i ett magasin eller i en vattendragsfåra, dammens tröskel ligger normalt under vattennivån. Förhindrar torrläggning vid låga vattennivåer, möjliggör att habitat i strandmiljön bevaras. Särskilda förutsättningar för småskalig vattenkraft Småskalig vattenkraft har samma principiella miljöpåverkan som storskalig vattenkraft, men i mindre omfattning (Energimyndigheten, 2007). Lindgren och Holmgren (2016) bedömer att de allvarligaste ekologiska effekterna från småskalig vattenkraft utgörs av: 12

22 Barriäreffekter (vandringshinder) Förlust av reproduktionsområden Korttidsreglering (särskilt med nolltappning) Strömkraftverk innebär också fysisk påverkan genom exempelvis barriäreffekter och förlust av strömsträckor, men flödet följer den naturliga regimen och dammarna är i regel små. Med en effektiv faunapassage kan konnektiviteten i många strömkraftverk nära nog återställas (Lindblom & Holmgren, 2016) Korttidsregleringens effekter Korttidsreglering orsakar variationer i flöde och vattennivåer då kraftproduktionen hastigt ändras för att svara mot efterfrågan eller kompensera annan produktion (Charmasson & Zinke, 2011). Dessa förändringar orsakar bland annat nivåförändringar och ibland torrläggning vid kraftverkets utlopp, ökad erosion, förändrad sedimentering och påverkan på vattenkvalitet. Dessa och flera faktorer leder till att vattendragets morfologi, och därmed fysiska habitat och ekosystem, påverkas, vilket resulterar i att akvatiska och strandnära biotoper blir fattigare med färre arter och färre individer inom arterna (minskad biomassa) (Charmasson & Zinke, 2011). Flödes- och vattennivåförändringar nedströms kraftverket Om korttidsregleringens flödespulser medför att vattendraget nedströms kraftverket omväxlande vattenfylls och torrläggs (eller närapå torrläggs) resulterar detta i att fiskar och andra organismer strandar eller tillfälligt isoleras (Bakken et al., 2012). Habitat i grusbanker avvattnas och ägg och yngel kan spolas bort (Person, 2013). Vattenytans förändringstakt nedströms kraftstationen, flödestopparnas storlek och frekvens och tidpunkterna för högflöden påverkar om fiskar och andra organismer strandar, om ägg spolas bort eller liknande. I en tidskriftsartikel redogör Schmutz et al. (2014) för hur fiskar strandade om förändringstakten hos vattenytan nedströms var större än 15 cm/h efter en flödespuls. Om den var mindre än 10 cm/h observerades betydande minskning i strandning av öring. Erosion och sedimentering Erosionen ökar och sedimenteringsmönstret ändras till följd av korttidsregleringens ändrade flödesregim och vattennivåer. Effekter av ökad erosion som kanalisering, näringsfattiga strandzoner och sämre konnektivitet med strandzonen resulterar i ändrade habitat och i förlängningen till bland annat minskad artrikedom bland djur och växter (Bakken et al., 2012) (Kling, 2015). Detsamma gäller för effekter av förändrade sedimenteringsmönster, där låga flöden medför ökad sedimentering medan höga flöden kraftigt ökar transporten och kan spola bort habitat (Sparrevik & Nilsson, 2009). Vattenkvalitet De hastiga variationerna i flöde och vattennivå påverkar vattenkvaliteten, det fysikaliskkemiska tillståndet, vilket innefattar vattentemperatur, grumlighet, syrehalt, koncentration av näringsämnen med mera (Kling, 2015). Ökad grumlighet påverkar fiskars och andra organismers beteenden, det medför till exempel sämre mattillgång på grund av minskad algproduktion och försämrad sikt (Schmutz et al., 2014) Åtgärder för att mildra effekterna av korttidsreglering Minskad miljömässig och ekologisk påverkan från korttidsreglering handlar mycket om att anpassa flödet. Korttidsreglering är till sin natur påfrestande för miljön, men samtidigt en stor 13

23 tillgång för reglerförmågan i elsystemet. Eventuella åtgärder för att mildra effekterna av korttidsreglering måste ta i beaktande hur elproduktionen och reglerförmågan påverkas i ett kraftverk. Lokala förutsättningar spelar stor roll för vilken miljöpåverkan som uppstår. Vattendragets karaktär där flödet ökas under kort tid påverkar konsekvenserna, exempelvis är en sjö eller en lugnvattensträcka mycket mindre känslig mot förändringar än ett strömområde (Lind, 2018b). Även ett tillräckligt basflöde mellan flödestoppar kan avsevärt begränsa korttidsregleringens negativa påverkan på vattendraget (Lind, 2018b). Anpassade flöden och mindre intensiva växlingar mellan höga och låga flöden är de viktigaste åtgärderna för att mildra effekterna av korttidsreglering, inklusive att undvika nolltappning (Jewert, 2014). Andra viktiga åtgärder kan vara användning av grunddammar och erosionsskydd (Person, 2013). Miljöanpassade flöden För att göra korttidsregleringens påverkan på fiskar och andra organismer mindre krävs åtgärder som att minska flödestopparnas amplitud, öka mängden lågflöde och att anpassa flödet så att nedströmsvattenytans förändringstakt minskar. Miljöanpassade flöden ska dimensioneras så att ett ekosystem kan behålla eller återställa karakteristiska drag hos det naturliga flödet (som vårflod), för att kunna behålla specifika egenskaper i ett vattendrag (Bakken et al., 2012) (Malm Renöfält & Ahonen, 2013). För att bestämma hur miljöanpassade flöden ska se ut i korttidsreglerade vattendrag finns flera tillvägagångssätt, exempelvis metoden BBM, Building Block Methodology. Denna metod innebär att perioder då det naturliga flödet är högt identifieras och efterliknas, exempelvis i vandringstider eller lektider (Bakken et al., 2012) Karakterisering av korttidsreglering Korttidsreglering innebär stor påverkan på flödesregimen och vattennivåerna i ett vattendrag. För att kunna karakterisera och kvantisera korttidsregleringen, och få en bild av hur pass påverkat ett vattendrag är, behövs parametrar som går att ta fram från mätbara värden. En genomgång av litteratur inom området, som Charmasson & Zinke (2011), Person, (2013) och Bakken et al. (2012) ger en bra bild över vilka parametrar, eller indikatorer, som används för att mäta korttidsreglering. De vanligaste parametrarna för att karakterisera flödesregimen är: Flödeskvot, Qmax/Qmin Flödesamplitud, Qmax Qmin Flödets förändringstakt, dq/dt Där Qmax är vattenföringen under en flödestopp och Qmin är den lägsta vattenföringen mellan två flödestoppar. Flödeskvoten och flödesamplituden ger en indikation om hur intensiv korttidsregleringen är. Det går inte att definiera ett generellt värde på flödeskvoten som innebär vissa specifika ekologiska konsekvenser, utan värdet måste sättas i relation till bland annat vattendragets bredd och djup nedströms kraftstationen. En viss flödeskvot innebär således olika ekologisk påverkan i olika vattendrag (Person, 2013), och små vattendrag påverkas mer av en viss flödeskvot än 14

24 större vattendrag (Bakken et al., 2012). Ett bra sätt att sätta indikatorerna i perspektiv är att jämföra med vilka värden som fås för naturlig vattenföring. I Persons avhandling (2013) undersöks en korttidsreglerad flod i Schweiz där flödeskvoten uppgår till mellan 10 och 15 under den hårdast reglerade perioden, men bara är 1,5 då regleringen är som lägst. I Österrike anses vattendrag med ett förhållande större än 1:3 mellan lägsta och högsta flöde vara påverkat av korttidsreglering. Även betydligt större flödeskvoter än dessa är tänkbara, särskilt vid korttidsreglering med inslag av nolltappning (Charmasson & Zinke, 2011). Flödets förändringstakt mäts i m 3 /s per minut eller per timme och är ett mått på hur snabbt flödet går från högt till lågt eller tvärtom under tiden för en flödestopp. Även denna indikator kan användas för att bedöma biologisk och ekologisk påverkan (Charmasson & Zinke, 2011). Flödets förändringstakt och storleken på flödestoppen påverkar vidare vad som händer med vattenytan nedströms kraftverket. Nedströmsvattenytans förändringstakt, som förutom flödesvariationer även beror av bland annat vattendragets storlek och form, är ett viktigt ekologiskt mått då det kan sättas i relation till strandning och bortspolning av fiskar och andra organismer (Schmutz et al., 2014). Charmasson och Zinke (2011) delar upp indikatorer som karakteriserar korttidsreglering utifrån om de handlar om flödets storlek eller tidsperspektiv. De indikatorer som handlar om flödets storlek har tagits upp ovan, och de indikatorer beträffande tidsskala som beskrivs är: Varaktighet (tid som flödestoppen varar) Timing (när en flödestopp infaller) Frekvens/intervall (tid mellan två flödestoppar alternativt mellan två lågflöden) 15

25 3 Kartläggning av Mälarenergis vattenkraftinnehav En kartläggning över Mälarenergis vattenkraftverk och regleringsdammar har genomförts med syfte att få en god översiktlig kännedom om innehavet, att lägga grunden för att kunna avgöra vilka kraftverk och magasin som är bäst lämpade för reglering och att identifiera förbättringspotential hos de olika anläggningarna. Kartläggningen är uppdelad i två avsnitt, effekt och produktion respektive reglerförmåga. I slutet av kapitlet presenteras resultatet av kartläggningen översiktligt. 3.1 Inledning Mälarenergi äger 41 vattenkraftstationer i Västmanlands, Örebros, Värmlands och Västra Götalands län. Anläggningarna har en gemensam installerad effekt på 59,2 MW, vilket motsvarar 2,3 % av den installerade vattenkraften i elområde 3, och en normalårsproduktion av el på cirka GWh 1. Årsproduktionen beror starkt av tillrinningen det aktuella året, den var exempelvis rekordstor 2012 med 258 GWh, men på grund av låga flöden endast 140 GWh 2013 (Mälarenergi, 2014). Vattenkraften finns i Arbogaån, Hedströmmen, Kolbäcksån, Svartån samt i olika vattendrag i Värmland och Dalsland. Den största anläggningen är Hallstahammar i Kolbäcksån som med 16 MW är en storskalig kraftstation. Ytterligare sex anläggningar är medelstora med installerade effekter mellan 2,1 5,2 MW och resterande är småskaliga, oftast strömkraftverk, med installerade effekter mellan 140 kw och 1,4 MW. Figur 6 visar Mälarenergis kraftstationer och Tabell 3 visar den totala installerade effekten och normalårsproduktionen i de olika vattendragen/områdena. Figur 6. Mälarenergis vattenkraftstationer markerade i lila. Bengtsfors saknas i figuren och Holmen är numera utriven. Källa: (Mälarenergi, 2013). 1 I detta avsnitt kommer alla driftparametrar som utbyggnadsvattenföring, installerad effekt, produktion och verkningsgrad från Mälarenergis Exceldokument MVK Kraftstationer, alternativt har beräknats med hjälp av data från detta. Vissa uppgifter har kompletterats av Johan Lind och Ulf Andersson på Mälarenergi och enstaka flödesvärden har kompletterats av uppgifter från SMHI Vattenwebb. 16

26 Tabell 3. Installerad (utbyggd) effekt och normalårsproduktion för varje vattndrag/område i Mälarenergis innehav. Vattendrag/Område P utb [MW] Normalårsproduktion [GWh] Arbogaån 11,08 51,30 Värmland-Dalsland 9,48 31,30 Hedströmmen 7,40 28,66 Kolbäcksån 29,75 97,36 Svartån 1,45 4,41 Totalt 59,16 213, Effekt och produktion Mälarenergis vattenkraftstationer har kartlagts för att bestämma aktuell verkningsgrad, måleffekt och möjligheterna till ökad elproduktion inom innehavet. Med måleffekt avses en rimlig, nåbar maxeffekt, i denna kartläggning definierad som effekten med en verkningsgrad på 0,9 eller högre och en utbyggnadsvattenföring lika med 1,5 gånger medelvattenföringen eller högre. Kartläggningen visar också vilka stationer som under de valda förutsättningarna kan nå över 1,5 MW installerad effekt, och därmed göra vattendragssträckorna där de ligger aktuella att klassas som kraftigt modifierade vatten (KMV). Med hjälp av de kända parametrarna utbyggnadsvattenföring, fallhöjd och utbyggd effekt beräknades verkningsgraden i stationerna enligt Ekvation (2). Måleffekten bestämdes genom att förbättra verkningsgrad och utbyggnadsvattenföring enligt kriterierna ovan i de stationer där det var nödvändigt. Ny förväntad normalårsproduktion bestämdes genom att utgå ifrån att produktionen ökar proportionellt med effekten. Om måleffekten uppnås i alla vattenkraftverk ökas den totala installerade effekten från 59,2 MW till 66,8 MW och normalårsproduktionen skulle proportionerligt öka med drygt 15 % till nästan 250 GWh per år. Kartläggningen ger en fingervisning om vilken teoretisk förbättringspotential som finns, men närmare undersökningar krävs för att avgöra om det är rimligt att genomföra de uppgraderingar som i så fall krävs av turbiner, generatorer och vattenvägar. Nedan presenteras resultatet av kartläggningen av effekt- och produktionsparametrar för varje vattendrag eller område. Ytterligare parametrar som kompletterar dessa redovisas i Bilaga Kolbäcksån Mälarenergi har åtta vattenkraftstationer i Kolbäcksån varav de största är Hallstahammar och Ramnäs med 16,0 MW respektive 5,2 MW installerad effekt. Kolbäcksån är Mälarenergis överlägset viktigaste vattendrag sett till installerad effekt och energiproduktion. Ungefär hälften av det totala vattenkraftinnehavets installerade effekt och elproduktion kommer från Kolbäcksån, och enbart Hallstahammar svarar för cirka 25 % av både den totala installerade effekten och den totala elproduktionen. Tabell 4 visar aktuella parametrar för anläggningarna i Kolbäcksån, effektpotential med de definierade kraven och möjlig normalårsproduktion om måleffekten uppnås. 17

27 Tabell 4. Aktuella och potentiella parametrar för anläggningarna i Kolbäcksån. Putb = Utbyggd effekt, Qutb = Utbyggnadsvattenföring, η = verkningsgrad, Pmål = måleffekt, Prodmål = normalårsproduktion vid måleffekt. Anläggning P utb [MW] Q utb [m 3 /s] η P mål [MW] Prod mål [GWh/år] Virsbo 1,40 60,0 0,79 1,59 4,57 Seglingsberg 1,50 60,0 0,80 1,70 5,37 Ramnäs 5,20 60,0 0,91 5,20 16,63 Surahammar 1,00 34,0 0,70 1,48 6,59 Ålsätra 1,40 60,0 0,82 1,54 4,73 Hallstahammar 16,00 60,0 0,91 16,00 52,37 Sörstafors 0,70 30,0 0,72 1,18 5,16 Västerkvarn 2,55 45,0 0,87 2,62 8,00 Kolbäcksån 29,75 31,31 103,42 Om alla anläggningar uppnår sin måleffekt skulle Kolbäcksån få totalt 31,3 MW och normalårsproduktionen uppgå till 103,4 GWh. Den möjliga normalårsproduktionen motsvarar en ökning på cirka 6 % jämfört med idag, vilket är lägre än i många andra vattendrag inom innehavet. De relativt små möjligheterna att förbättra effekt och elproduktion i Kolbäcksån enligt de givna definitionerna kommer sig av att de största stationerna, Hallstahammar och Ramnäs, redan uppnår sin måleffekt. Detta visar i sig att anläggningarna är väl utbyggda och att resurserna utnyttjas på ett bra sätt i Kolbäcksån. Utöver de stationer som redan har över 1,5 MW installerad effekt, skulle även Virsbo, Ålsätra och eventuellt Surahammar kunna bli aktuella för KMV-klassning om de uppnår sin måleffekt. Virsbo och Ålsätra kan nå sin måleffekt genom förbättrad verkningsgrad medan Surahammar även skulle behöva ökad utbyggnadsvattenföring Arbogaån Mälarenergi har totalt 13 vattenkraftstationer i Arbogaån med tillflöden varav den största är Frövifors med 2,3 MW. Med totalt 11,1 MW installerad effekt är Arbogaån det näst viktigaste området för Mälarenergi efter Kolbäcksån. Tabell 5 visar aktuella parametrar för anläggningarna i Arbogaån, effektpotential med de definierade kraven och möjlig normalårsproduktion. Om alla anläggningar uppnår sin måleffekt skulle vattendraget få totalt 14,8 MW installerad effekt och normalårsproduktionen uppgå till 69,8 GWh, en ökning med 36 %. Frövifors och Grindberga har redan installerade effekter över 1,5 MW, och om Bångbro och Jäder uppnår sina måleffekter skulle även dessa anläggningar kunna bli aktuella för KMVklassning. Den stora effektökningen som är möjlig i Jäder kraftstation kommer sig främst av att anläggningen idag har en låg utbyggnadsgrad, utbyggnadsvattenföringen är lägre än medelvattenföringen. Båda stationerna måste höja både verkningsgrad och utbyggnadsvattenföring för att nå sina måleffekter. 18

28 Tabell 5. Aktuella och potentiella parametrar för anläggningarna i Arbogaån. Anläggning P utb [MW] Q utb [m 3 /s] η P mål [MW] Prod mål [GWh/år] Högfors 0,25 0,9 1,00 2 0,29 1,17 Segerfors 0,20 1,8 0,67 0,27 1,49 Högbergsfors 0,44 2,4 0,72 0,55 2,51 Östra Born 0,40 2,5 0,91 0,40 1,50 Finnhyttan 0,14 5,7 0,89 0,14 0,60 Krokfors 0,26 5,5 0,64 0,38 2,47 Bångbro 1,30 5,5 0,77 1,79 11,01 Stjärnfors 1,24 6,0 0,78 1,43 6,37 Rällsälv 0,50 6,0 0,81 0,56 2,67 Rällså 0,85 8,5 0,80 0,96 3,84 Frövifors 2,30 24,0 0,80 2,59 10,31 Jäder 1,00 25,0 0,82 2,38 11,75 Grindberga 2,20 45,0 0,77 3,10 14,09 Arbogaån 11,08 14,84 69, Värmland-Dalsland Mälarenergi har totalt sju vattenkraftverk i Värmland och ett (Bengtsfors) i Dalsland. Stationerna ligger i Upperudsälven, Sandaälven, Lillälven och Borgvikeälven och den största i området är Lennartsfors i Upperudsälven med 3,3 MW installerad effekt. Totalt i området har Mälarenergi 9,5 MW installerad effekt. Tabell 6 visar aktuella parametrar för anläggningarna i Värmland och Dalsland, effektpotential med de definierade kraven och möjlig normalårsproduktion. Om alla anläggningar uppnår sin måleffekt skulle vattendragen i området få totalt 10,0 MW installerad effekt och normalårsproduktionen uppgå till 33,2 GWh, en ökning med 6 %. Precis som i Kolbäcksån uppnår de större stationerna i detta område redan sina måleffekter och vattenkraften utnyttjas därmed på ett bra sätt. Lennartsfors och Borgvik är medelstora kraftverk och uppfyller kraven för KMV-klassning, men med de givna förutsättningarna för måleffekt är det dock inga andra stationer i området som kommer att nå över 1,5 MW. Tabell 6. Aktuella och potentiella parametrar för anläggningarna i området Värmland-Dalsland. Anläggning P utb [MW] Q utb [m 3 /s] η P mål [MW] Prod mål [GWh/år] Lennartsfors 3,30 40,0 0,93 3,30 9,20 Bengtsfors 1,11 36,0 0,90 1,11 4,91 Snarkil 0,55 3,6 0,78 0,64 2,89 Karlsfors 0,35 5,1 0,70 0,45 1,54 Torp 0,47 9,0 0,76 0,56 2,37 Kolsäter 0,50 9,0 0,81 0,56 2,23 Blixbol 1,00 13,6 0,75 1,20 3,24 Borgvik 2,20 22,0 0,93 2,20 6,80 Värmland-Dalsland 9,48 10,01 33,19 2 Här satt till 1,00, men beräknat utifrån given installerad effekt, fallhöjd och utbyggnadsvattenföring blir verkningsgraden 1,06, vilket inte kan stämma. 19

29 3.2.4 Hedströmmen Mälarenergi har tio vattenkraftstationer i Hedströmmen inklusive tillflöden (Gisslarboån), varav den största är Skinnskatteberg med 1,3 MW. Mälarenergi är ensam kraftproducent i Hedströmmen och har totalt 7,4 MW installerad effekt i vattendraget. Tabell 7 visar aktuella parametrar för anläggningarna i Hedströmmen samt effektpotential med de definierade kraven och möjlig normalårsproduktion. Om alla anläggningar uppnår sin måleffekt skulle vattendraget få totalt 9,0 MW och normalårsproduktionen skulle uppgå till 35,0 GWh, en ökning med cirka 22 %. Hedströmmen har förhållandevis låg medelvattenföring, 11,5 m 3 /s vid utloppet till Mälaren enligt SMHI vattenwebb, och har idag uteslutande småskalig vattenkraft. Om måleffekten uppnås skulle dock ett av kraftverken, Skinnskatteberg, kunna nå över 1,5 MW. Skinnskatteberg kan uppnå sin måleffekt genom att öka verkningsgraden. Tabell 7. Aktuella och potentiella parametrar för anläggningarna i Hedströmmen. Anläggning P utb [MW] Q utb [m 3 /s] η P mål [MW] Prod mål [GWh/år] Skinnskatteberg 1,30 9,0 0,77 1,51 5,37 Östanfors 0,40 8,5 0,58 0,62 2,53 Norrhammar 0,40 9,5 0,95 0,40 2,04 Nygårdsforsen 1,20 13,0 0,76 1,42 4,70 Kolsva 0,80 15,0 0,78 0,93 3,75 Lyftinge 0,50 13,0 0,78 0,68 2,73 Ekeby 0,80 15,0 0,84 0,86 3,52 Östtuna 0,60 15,0 0,85 0,66 2,46 Kallstena 0,30 12,0 0,54 0,65 3,25 Gisslarbo 1,10 4,5 0,83 1,23 4,67 Hedströmmen 7,40 8,98 35, Svartån Mälarenergi har två vattenkraftstationer i Svartån, Skultuna och Turbinbron, med 1,3 MW respektive 150 kw installerad effekt. Svartån står för en mycket liten del av vattenkraftinnehavets totala elproduktion, om måleffekterna uppnås skulle normalårsproduktionen uppgå till 4,9 GWh. Stationen Turbinbron i centrala Västerås är även intressant ur ett industrihistoriskt perspektiv, den byggdes år 1891 i samband med dåvarande ASEA:s etablering och är den äldsta vattenkraftstationen i Sverige som fortfarande producerar el (Mälarenergi, 2018). Ingen av anläggningarna i Svartån kan med de definierade måleffekterna nå över 1,5 MW. Aktuella parametrar, effektpotential och möjlig normalårsproduktion framgår av Tabell 8. Tabell 8. Aktuella och potentiella parametrar för anläggningarna i Svartån. Anläggning P utb [MW] Q utb [m 3 /s] η P mål [MW] Prod mål [GWh/år] Skultuna 1,30 8,0 0,92 1,34 4,18 Turbinhuset 0,15 5,2 0,82 0,29 0,68 Svartån 1,45 1,63 4,87 20

30 3.3 Reglerförmåga I merparten av Mälarenergis vattenkraftverk tillämpas idag energikörning, driften följer tillrinningen och produktionen ingår i baskraften i elsystemet. Reglering, eller fokus på effektkörning, förekommer dock i vissa av de större kraftverken som också har närliggande sjömagasin, exempelvis Borgvik och Lennartsfors i Värmland (Andersson, 2018). Mälarenergi är balansansvarig aktör, med en virtuell anslutningspunkt för all elproduktion. Vid exempelvis driftstopp i någon annan del av innehavet finns då vissa möjligheter att öka produktionen i andra kraftverk för att nå produktionsmålen (Andersson, 2018). Reglerförmågan i vattenkraftinnehavet har kartlagts med syfte att skapa ett underlag för att avgöra vilka kraftverk som är aktuella för korttidsreglering. Ett kraftverk med stora lagringsmöjligheter i ett magasin eller en anslutande damm har hög flexibilitet, det finns rum för flexibilitet i driften. För att ha hög reglerförmåga krävs dels flexibilitet, men också en förhållandevis stor installerad effekt, så att den momentana effektökningen blir märkbar (Bladh, 2014). I dagsläget levererar kraftverken installerad effekt endast då vattenföringen är tillräckligt hög naturligt, till exempel vid vårflod eller kraftig nederbörd (Andersson, 2018). För att ge en indikation om reglerförmågan har maximal effektökning uppskattats genom att utgå ifrån att kraftverken levererar en tredjedel av maxeffekten och att de på kort tid kan öka till maximal effekt. En ökning från noll till installerad effekt är inte realistiskt ur ett driftperspektiv. Tabell 9 visar uppskattad maximal reglerförmåga, totalt för de olika vattendragen. Tabell 9. Utbyggd effekt och uppskattad maximal reglerförmåga för varje kraftverk. Reglerförmågan antas vara 2/3 av den utyggda effekten. Kraftstation P utb [MW] Uppskattad maximal reglerförmåga [MW] Kolbäcksån 29,75 19,83 Arbogaån 11,08 7,38 Värmland-Dalsland 9,48 6,32 Hedströmmen 7,40 4,93 Svartån 1,45 0,97 Vidare har dammarna och magasinen i Kolbäcksån, Arbogaån, Hedströmmen samt i Värmland- Dalsland kartlagts och deras regleringsvolymer beräknats med hjälp av data från Mälarenergi över bland annat miljödomar och nivåmätningar 3. Dammarnas regleringsvolymer och placering i vattendragen ger en indikation om vilken reglering som är möjlig samt hur flexibelt ett kraftverk kan köras. Utöver de parametrar som presenteras nedan redovisas ytterligare parametrar beträffande reglerförmåga och regleringsgrad i Bilaga Kolbäcksån De tre översta kraftstationerna i Kolbäcksån (som ägs av Mälarenergi) samt Ålsätra har varsitt större magasin i anslutning till stationen. Särskilt Åmänningen är ett större sjömagasin som möjliggör reglering av vattenföringen genom alla kraftstationer nedströms. Mälarenergi är dock 3 Uppgifter om regleringsdammarna som regleringsamplitud, regleringsvolym och regleringsgrad har hämtats från Exceldokumentet Avbördningsberäkningar och teknisk data Mälarenergis dammar version , alternativt har beräknats med hjälp av data från detta kompletterat med data från SMHI. Uppgifterna har kompletterats av Johan Lind och Ulf Andersson på Mälarenergi. 21

31 inte ensam kraftproducent i Kolbäcksån, flera kraftstationer uppströms ägs av andra företag och dessutom finns två större sjöar, Väsman och Norra Barken, som regleras av andra företag. Figur 7 visar Kolbäcksån med samtliga kraftstationer och större magasin. Figur 7. Kraftstationer och sjömagasin i Kolbäcksån. Mälarenergis äger de åtta längst nedströms belägna anläggningarna. Källa: (Mälarenergi, 2009) Tabell 10 nedan redogör för dammarnas storlek och placering i relation till kraftverken. Regleringsamplitud (RA) och regleringsvolym (RV) anges för vissa magasin som antingen tillgänglig eller faktisk amplitud eller volym. Den tillgängliga regleringsamplituden är vad som är tillåtet enligt vattendom, medan faktisk regleringsamplitud är vad som i praktiken används av Mälarenergi enligt uppmätta nivådata för 2016 och Faktisk regleringsamplitud tas med eftersom det i många fall inte är sannolikt att Mälarenergi kommer att utnyttja hela den tillåtna amplituden. Regleringsvolymen har beräknats genom att multiplicera sjöarean med regleringsamplituden, korrigerat med en faktor 0,8 eller 0,85 för tillgänglig respektive faktisk regleringsvolym för att kompensera för magasinets form. Parametern dygn med MQ anger hur många dygns medelvattenföring den tillgängliga regleringsvolymen motsvarar, och ska ge en uppfattning om magasinets storlek och vilken typ av reglering som därmed kan genomföras. I tabellen är sjömagasin och större dammar markerade, de övriga dammarnas angränsande stationer är att betrakta helt som strömkraftverk (Andersson, 2018). Strömkraftverken bedöms inte ha någon förmåga att lagra vatten för eget bruk, utan för att kunna reglera flöde och effekt i dessa stationer krävs att driften planeras och lagringen sker i magasinen uppströms. 4 Uppmätt vattennivådata som använts för att ta fram faktisk regleringsamplitud i detta avsnitt, och uppmätt flödesdata i senare avsnitt, har erhållits från Patrik Nääv Holmstedt på Mälarenergi. 22