Sievgoks Kraftstation

Transkript

1 Sievgoks Kraftstation Dag Wisæus VATTENFALL POWER CONSULTANT Rapport 1 (12) Vattenfall Power Consultant

2 Dokumenttyp Dokumentidentitet Rev. nr. Rapportdatum Uppdragsnummer RAPPORT Författare Uppdragsnamn Dag Wisæus Sievgoks kraftstation Beställare Vattenfall Granskad av Godkänd av Delgivning Antal sidor Antal bilagor 12 Sievgoks Kraftstation SAMMANFATTNING Sievgoks kraftstation ska utnyttja ca 95 m fallhöjd mellan Sievgokjávrre och Suorvamagasinet. Årsmedelvattenföringen från Sievgokjávrre har uppskattats till 5,3 m 3 /s. Från intaget leds vattnet genom en 0,8 km lång tilloppstunnel till en underjordisk maskinstation och därifrån vidare genom en ca 0,2 km lång utloppstunnel till Suorvamagasinet. Närmsta anslutningspunkt för den producerade kraften är Ritsems kraftstation dit det är ca 17 km. För närvarande finns ingen väg mellan Ritsems kraftstation och projektområdet men Gällivare kommun planerar att förlänga vägen till Ritsems till norska Atlantkusten. Denna väg kommer då att passera projektområdet. I projektkalkylen förutsätts att vägen är färdig då bygget startar. Kraftverket beräknas producera ca 32,5 GWh/år vid en installerad effekt av 7,3 MW. Anläggningskostnaden inklusive förvärv av fallrättigheten har uppskattats till 140 Mkr vilket medför en utbyggnadskostnad av 4,3 kr/kwh. Rapport 1 (12) Vattenfall Power Consultant

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 BAKGRUND UNDERLAG Topografiskt underlag Geologiskt och geotekniskt underlag Hydrologiskt underlag Nedströmsvattenstånd SIEVGOKS KRAFTSTATION Förslag till huvuddata Allmän utformning Allmänt Regleringsmagasin Intag till kraftstationen Tunnel Maskinstation Utlopp Vägar Anslutning till stamnätet PROJEKTETS NYTTA Metodik Energiproduktion utan reglering av Kätsak och Sievgokjávrre Energiproduktion med reglering av Kätsak och Sievgokjávrre PROJEKTETS KOSTNADER Förutsättningar Anläggningskostnad inkl. förvärv av fallhöjd Rapport 2 (12) Vattenfall Power Consultant

4 1 BAKGRUND Sjöarna Kätsak, Sievgokjávrre och Ubmas avbördas via Ubmasjåhkå till Suorvamagasinets västra ände. I denna studie utreds förutsättningarna för att bygga en ny underjordisk kraftstation vid stranden av Suorva dit Kätsaks och Sievgokjávrres vatten ska ledas genom en ca 1 km lång tunnel från Sievgokjávrre. Projektet har tidigare bedömts som olönsamt, främst beroende på att det då var långt beläget från vägar och anslutningspunkter för den producerade kraften. Sedan dess har emellertid Ritsems kraftstation byggts. Dessutom planerar Gällivare kommun att bygga en ny mellanriksväg till Norge. Vägen som ska bli en fortsättning på vägen till Ritsem ska följa stranden utmed Suorva och passera projektområdet innan den fortsätter utmed Sårkkajåhka in i Norge. Från Ritsem är det ca 17 km till det planerade kraftverket. Gräns för avrinningsområde Kätsak DG +576 möh SG möh Tröskeldamm Regleringsdamm med bottenventil Sievgokjávrre DG +540 möh SG möh Sievgoks kraftstation Ny väg till Norge Fig. 1:1. Översiktskarta över projektområdet, varje ruta är 2 x 2 km. Rapport 3 (12) Vattenfall Power Consultant

5 2 UNDERLAG 2.1 Topografiskt underlag Utredningen baseras på Lantmäteriverkets topografiska karta i skala1: Geologiskt och geotekniskt underlag Inga geologiska eller geotekniska undersökningar har utförts. 2.3 Hydrologiskt underlag Avrinningsområdenas och sjöarnas storlekar har bestämts genom planimetrering av den topografiska kartan i skala 1: Den genomsnittliga årsavrinningen i området har med utgångspunkt från SMHI:s avrinningskarta uppskattats till 25 l/s/km 2. Som jämförelse uppger SMHI att Sitasjaures årsavrinning var 39 l/s/km 2. Sitasjaures vatten härrör till ca 1/3 från Norge. Den norska medelavrinningen har beräknats till ca 59 l/s/km 2 med utgångspunkt från uppgifter från NVE (Norges Vassdragsoch Elektricitetsvesende). Av detta följer att den svenska avrinningen under motsvarande period var ca 26 l/s/km 2 under förutsättning att avrinningarna och är jämförbara. Suorvas genomsnittliga avrinning var 35 l/s/km 2 enligt SMHI medan Vietasätnos avrinning , dvs efter Ritsems utbyggnad, endast var 19,3 l/s/km 2. Vietasätnos avrinningsomkråde ligger nordost om Vietas och är låglänt varför det bör ha lägre specifik avrinning än Kätsaks och Sievgokjávres. Med antagandet att Kätsaks och Sievgokjávres gemensamma årsavrinning är 25 l/s/km 2 erhålls nedanstående flöden: Sjö Avr. omr. (km 2 ) Flöde (m 3 /s) Kätsak 77 1,9 Sievgokjávre 135 3,4 Totalt 212 5,3 Tabell 2:1. Avrinningens fördelning över året antas vara samma som för den norska mätstationen Fordalsvatn med avrinningsområdet 44 km 2 ca 30 km väster om Sievgokjávrre. Avrinningsområdenas höjdförhållandena är likartade och NVE uppger Fordalsvatnets avrinning till ca 35 l/s/km 2 eller 1,55 m 3 /s. NVE har tillhandahållit dygnsflöden för perioden Rapport 4 (12) Vattenfall Power Consultant

6 Sjöandelen av Fordalsvatnets avrinningsområde är ca 6 % medan den i Sievgokjávrres avrinningsområde är ca 15 %. Avrinningen över året från Sievgokjávrre är då något jämnare fördelad än avrinningen från Fordalsvatn. Genom att anta samma fördelning för Sievgokjávrre som för Fordalsvatn blir således den beräknade produktionen på säkra sidan. Avrinningen från Sievgokjávrre är i genomsnitt 5,3 m 3 /s. Med samma flödesfördelning för Sievgokjávrre som för Fordalsvatn erhålls följande månadsflöden: Flöde (m 3 /s) Jan Feb Mar Apr Maj Jun jul Aug Sep Okt Nov Dec Diagram 2:2. Månadsvisa flöden från Sievgokjávrre. Med antagande om fördelningsmässig proportionalitet även mellan Sievgokjávrres och Fordalsvatnets varaktighetskurvor erhålls nedanstående varaktighetskurva för Sievgokjávrres flöden: Flöde m 3 /s Varaktighet ( % ) Diagram 2:3. Varaktighet av dygnsflöden från Sievgokjávrre. Rapport 5 (12) Vattenfall Power Consultant

7 2.4 Nedströmsvattenstånd Nedströmsvattenståndet för Sievgoks kraftstation utgörs av Suorvamagasinet. I nedanstående diagram har månadsvisa medelnivåer för åren plottats. Suorvas dämningsgräns är +453,0 möh och dess sänkningsgräns är +423,0 möh DÄMNINGSGRÄNS +453, möh MEDELNIVÅ SÄNKNINGSSGRÄNS +423, Vecka nr Diagram 2:4. Medelnivå i Suorva SIEVGOKS KRAFTSTATION 3.1 Förslag till huvuddata Uppströmsvattenyta +540,0 möh Nedströmsvattenyta +445,0 möh Bruttofallhöjd då Suorva och Sievgok på DG 87 m Dimensionerande fallhöjd 95 m Utbyggnadsvattenföring 9 m 3 /s Antal aggregat 1 st Minimitappning 0 m 3 /s Effekt vid bruttofallhöjden 87 m 6,7 MW Effekt vid dimensionerande fallhöjden 95 m 7,3 MW Produktion 32,5 GWh Rapport 6 (12) Vattenfall Power Consultant

8 3.2 Allmän utformning Allmänt Sievgoks kraftstation föreslås ligga vid stranden av Suorva ca 17 km nordväst om Ritsems kraftstation. Den ska utnyttja fallhöjden mellan Sievgokjávrre och Suorva. Då magasinen ligger på respektive dämningsgränser blir bruttofallhöjden 87 m. Som framgår av Diagram 2:4 ligger Suorva vanligtvis 5-10 m under dämningsgränsen varför kraftstationen dimensioneras för fallhöjden 95 m. Sievgoks kraftstation består av: 2 regleringsmagasin, Kätsak och Sievgokjávrre Intag i Sievgokjávrre Tilloppstunnel Maskinstation Utlopp i Suorva Regleringsmagasin Sjöarna Kätsak och Sievgokjávrre regleras genom avsänkning under vintern. Dämningsgränserna ska utgöras av nuvarande vattennivåer medan sänkningsgränserna föreslås ligga 2 m därunder. Sjö Sjöarea (km 2 ) DG (möh) SG (möh) Volym (Mm 3 ) Kätsak 14,3 576,0 574,0 23 Sievgokjávrre 17,3 540,0 538,0 27 Tabell 3:1. Magasinsdata För att möjliggöra en avsänkning av Kätsak med 2 m måste jåkken mellan Kätsak och Sievgokjávrre rensas på en kort sträcka. Vid Kätsaks utlopp anläggs en damm med en bottenventil. Ventilen öppnas under vintern då Sievgoksjávrre tömts med ca 23 Mm 3. Innan vårfloden börjar stängs ventilen igen. För att hindra ventilen från att frysa igen under första halvan av vintern innan Sievgoksjávrre tömts föreslås att ett minflöde om ca 0,1 m 3 /s från Kätsak tappas genom ventilen under förvintern. Vid Sievgoksjávrres utlopp anläggs en tröskeldamm med krönhöjden +540,0 möh. Årstillrinningen till sjöarna är ca 164 Mm 3. Regleringsgraden blir då 30 %. Rapport 7 (12) Vattenfall Power Consultant

9 3.2.3 Intag till kraftstationen Intaget vid Sievkogjávrres sydvästra strand förses med falsar för sättavstängning, grovgrind samt en grindrensare. Intagsläget visas på nedanstående bild. Bild 3:2. Intagsläget i Sievgokjávrre. Som framgår av bild 3:2 är terrängen i intagsläget storblockig. Flera berghällar skymtar mellan fjällbjörkarna. Strax utanför strandlinjen är vattendjupet ett par meter Tunnel Den ca 0,8 km långa tilloppstunneln beräknas få en area av ca 20 m 2. Eftersom utbyggnadsvattenföringen valts till 9 m 3 /s blir vattenhastigheten i tunneln låg. Detta medför att det inte behövs något svallschakt. Eftersom terrängen stiger brant vid stranden behövs inte heller något intagsschakt. Tunneln drivs med konstant lutning ca 1:7 fram till intaget och genombrottet mot sjön sker innanför en fångdamm. Ca 200 m in i tunneln från nedströmsänden byggs maskinstationen. Tunnelns Manningvärde antas vara M=30. Rapport 8 (12) Vattenfall Power Consultant

10 3.2.5 Maskinstation Maskinstationen utförs som en underjordsstation. En francisturbin med slukförmågan 9 m 3 /s installeras på så låg nivå att nedströmsvattenytan +445,0 möh i Suorva kan utnyttjas. Maskinsalen förses med en travers med lyftkapaciteten motsvarande tyngsta lyft av generatorn. Som framgår av Bild 3:3 finns det ett flertal partier med berghällar i dagen i det planerade maskinstationsområdet. Bild 3:3. Preliminärt maskinstationsläge. Suorva på nivån +447,0 den 12 oktober Utlopp Från maskinstationen leds vattnet till Suorva genom en ca 200 m lång utloppstunnel som mynnar i en ca 5 meter bred och 50 meter lång bergkanal. Utloppskanalens bottennivå hindrar nedströmsvattenytans nivå att understiga +445,0 möh även då Suorva ligger på sänkningsgränsen +423,0 möh. Om Suorva ligger lägre än +440 möh då utloppstunneln byggs kan tunneln drivas ända ut i Suorva utan att någon utloppskanal byggs. Statistiskt ligger Suorvas VY-nivå lägre än +440 möh under drygt 3 månader varje år. I kalkylen förutsätt ändå kanal samt fångdamm för denna Vägar Den nya mellanriksvägen kommer att passera maskinstationsläget. I kalkylen förutsätts att denna väg finns då bygget startar. Från mellanriksvägen anläggs en ca 2 km lång arbetsväg till tunnelintaget vid Sievgojávrre. Rapport 9 (12) Vattenfall Power Consultant

11 Om väg erfordras även till regleringsdammen vid Kätsaks utlopp kan en ca 10 km lång väg byggas från den befintliga vägen mellan Ritsem och Sitasjaure. Eftersom ventilen i tröskeldammen vid Kätsaks utlopp skall öppnas och stängas ett fåtal gånger per år förutsätts i denna kalkyl att alla transporter till Kätsak i första hand sker med snöskoter och i andra hand med helikopter. Ingen väg till Kätsak ingår således i kalkylen Anslutning till stamnätet Närmsta anslutningspunkt är vid Ritsems kraftstation där det finns en 40 kv-ledning som togs idrift Avståndet till Ritsem är ca 17 km. 4 PROJEKTETS NYTTA 4.1 Metodik Årsmedeltillrinningen till kraftstationsintaget har beräknats till 5,3 m 3 /s. Tillrinningens fördelning baseras på en flödesserie från Fordalsvatnet, se avsnitt 2.3. Ur en varaktighetskurva framgår hur stor andel av årsmedeltillrinningen som vid vald utbyggnadsvattenföring kan utnyttjas för energiproduktion om regleringsmöjligheter saknas. I nedanstående varaktighetskurva kan utläsas att vid utbyggnadsvattenföringen 9 m 3 /s och ingen reglering kan 101 Mm 3 av den totala tillrinningen 164 Mm 3 /år utnyttjas för kraftproduktion. Spillet, 63 Mm 3, består av den tillrinning som överstiger utbyggnadsvattenföringen. Flöde m 3 /s Spill som kan tillvaratas vid reglering Flöde som kan utnyttjas vid utbyggnadsvattenföringen 9,0 m 3 /s Varaktighet ( % ) Diagram 4:1. Varaktighetskurva Sievgok Den utnyttjningsbara andelen av tillrinningen kan ökas genom att spillet minskas genom reglering av Kätsak och Sievgokjávrre. Det förutsätts då att kraftverket under vintern och våren körs så att båda magasinen ligger på sänkningsgränsen när de höga flöden som turbinerna inte kan svälja inträffar under försommaren. Rapport 10 (12) Vattenfall Power Consultant

12 Med denna driftstrategi kan den beräknade spillvolymen vid oreglerade förhållanden minskas med samma volym som den tillgängliga magasinsvolymen om sjöarna regleras, dvs med 50 Mm 3. Den utnyttjningsbara tillrinningen blir då ca 151 Mm 3 /år. Om magasinen därefter körs ner, så fort som tillrinningarna underskrider kraftverkets slukförmåga, så kan spillvolymen reduceras ytterligare genom att ännu en eller flera flödestoppar kan tas tillvara. Vid beräkningarna av de nyttiga tillrinningarna i denna studie tillgodoräknas endast en magasinsvolym per år. Vid beräkning av fallhöjden förutsätts att Sievgokjávrre i genomsnitt ligger på sänkningsränsen + 1/3 av regleringsamplituden, dvs +538,67 möh. På grund av tunnelutlopets konstruktion blir den lägsta nedströmsvattenytan +445,0 möh. Nedströmsvattenytans medelnivå antas vara +447,0 möh. I ett senare stadium av detta projekt bör nedströmsvattenytans nivå optimeras. Fallförlusten i tunnlarna vid Q u =9 m 3 /s har beräknats till 0,2 m. Medelbruttofallhöjden vid produktionsberäkningen blir då 91,5 m. Totalverkningsgraden för turbin, generator och transformator sätts i beräkningarna till 87 %. 4.2 Energiproduktion utan reglering av Kätsak och Sievgokjávrre Den utnyttjningsbara medelvattenföringen utan reglering av Kätsak och Sievgokjávrre är 101 Mm 3 /år eller 3,2 m 3 /s. Sievgokjávrre ligger då alltid på DG varför h b =92,8 m. Energiproduktionen har beräknats till 22,2 GWh/år. 4.3 Energiproduktion med reglering av Kätsak och Sievgokjávrre Den utnyttjningsbara medelvattenföringen med reglering av Kätsak och Sievgokjávrre har beräknats till 151 Mm 3 /år eller 4,8 m 3 /s. Energiproduktionen blir med dessa förutsättningar 32,5 GWh/år. 5 PROJEKTETS KOSTNADER 5.1 Förutsättningar I denna kalkyl har anläggningskostnaden inklusive kostnaden för förvärv av fallhöjden beräknats. Kostnaden för förvärv av fallhöjden har antagits vara 5 % av nuvärdet av nyttan. Övriga kostnader som tillkommer men som inte ingår i nedanstående kalkyl är: Räntor under byggnadstiden, D.o.U-kostnader, stamnätsavgifter samt fastighets- och bolagsskatter. Rapport 11 (12) Vattenfall Power Consultant

13 5.2 Anläggningskostnad inkl. förvärv av fallhöjd (SEK) (SEK) Delsumma Summa BYGG Damm vid Kätsak inkl bottenventil Rensning nedströms Kätsak Tröskeldamm vid Sievgokjávrres utlopp Hus ovan intag för galler och sättavstängning Tilloppstunnel. l=800 m, A=20 m 2 (à kr/m) Tillfartstunnel till maskinstation, l=200m, A=40m (inkl. förskärning) Portal mm till tillfartstunneln Maskinstation inkl. inredning o. förstärkning Utloppstunnel, 200 m Utloppskanal Vägar, planer, Massuppläggning Gemensamma kostnader på byggplatsen (15 % av byggkostnaderna ) SUMMA, BYGG: MEKANISK UTRUSTNING Galler och sättavstängning vid intag Turbin, inkl. ventil, spiral o. inloppsrör Sugrörslucka Travers maskinsal Kylvattenanläggning SUMMA, MEK: ELEKTRISK UTRUSTNING Generator, Transformator Ställverk Kontrollanläggning Reservkraftaggregat Kraftledning till Ritsem SUMMA,EL: PROJEKTERING OFÖRUTSETT, RESERVATIONER 30 % av bygg och proj, 20 % av mek och el FÖRVÄRV AV FALLHÖJD TOTALSUMMA Vid en produktion av 32,5 GWh/år bli utbyggnadskostnaden 4,3 kr/kwh (prisnivå 2007) Rapport 12 (12) Vattenfall Power Consultant