m3/s Ljungan 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 vattendraget Sammanlagt finns en installerad effekt om drygt 610 MW och en årsproduktion om ca 2 300 GWh i Ljungan. Älven är därmed Sveriges åttonde största vad gäller produktion av vattenkraft. Ljungan är 400 km lång och har ett avrinningsområde som totalt består av 12 550 km 2, varav ca 500 km 2 omfattas av riksintresseklassningen. Ljungans största biflöde, Gimån, är oreglerad från källflödena i Jämtland ända fram till magasinet Leringen-Holmsjön strax innan inflödet till Ljungan. I avrinningsområdet finns 15 kraftverk som tillhör klass 1 i rapporten Vattenkraftens reglerbidrag och värde för elsystemet (ER2016:11). Årsmedelvattenföringen är vid Viforsen, Ljungans lägst belägna kraftverk, 130 m 3 /s. Ljungan tillhör prisområde SE2 har en årsmedelproduktion om 2,3 TWh. Vattendragets längd [km] 400 Avrinningsområdets yta [km 2 ] 12 550 Installerad effekt (totalt i älven) [MW] 610 Årsmedelproduktion [GWh] 2 300 Medelvattenföring (vid mynningen) [m 3 /s] 130 Total kapacitet årsmagasin [Mm 3 ] 1 170 Regleringsgrad (vid mynningen) [%] * 29 * Den andel av medelårstillrinningen som kan lagras i älvens magasin, beräknad för åren 1960 2010 I årsmagasinen lagras vattnet från vårflod och nederbördsrika perioder under sommar och höst för att nyttjas i älvens alla kraftverk under vinterperioden då den naturliga tillrinningen avtar och elbehovet generellt ökar. Jämfört med oreglerade förhållanden medför denna reglering att vattenföringen i älven drastiskt dämpas under vårflod för att istället nyttja vattnet under vinterperioden (figur 1). Årsmagasinens lagrade vatten nyttjas även under andra perioder då tillrinningen till älven är lägre än efterfrågan på el från vattenkraften. Genom kraftverkens korttidsreglering anpassas tappningarna för att under veckan och dygnet svara mot samhällets energi- och effektbehov. 350 300 250 200 150 100 50 Veckomedelflöde vid Viforsen 2004-2017 Uppmätt vattenföring Rekonstruerad naturlig vattenföring 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 Veckonummer Figur 1. Årsregleringen ger en förändrad flödesprofil i hela älven, här illustrerade genom uppmätt vattenföring jämfört med rekonstruerad naturlig vattenföring vid Viforsens kraftverk.
I Ljungans övre och mellersta delar och i Gimån finns magasin för både års- och korttidsreglering. På sträckor mellan årsmagasinen såväl som på sträckan från årsmagasinen till havet finns kraftverk vid utloppet av naturliga sjöar såväl som vid uppdämda älvsträckor. En schematisk bild av älvens magasin och kraftverk visas i bilaga 1. Ljungans summerade reglerbidrag Ljungans bidrag till balansering av elsystemet givet som summan av relativa reglerbidraget* för kraftverk i klass 1 och 2 enligt rapporten ER2016:11: 1 dygn: 8,0% 28 dygn: 3,8% 1 år: 2,6% * För varje tidshorisont maxvärdet som respektive kraftverket uppnått något av åren 2009 2014 Förutsättningar för flexibel elproduktion Reglermagasinen I Ljungan och Gimån finns sex årsregleringsmagasin (bilaga 2), varav två saknar kraftverk. Sammantaget kan i dessa lagras en vattenvolym som motsvarar ca 800 GWh i elproduktion i kraftverken till havet. Denna regleringsvolym ger en regleringsgrad om knappt 30% vid Viforsens kraftverk. Övriga kraftverk i huvudfåran och i Gimån har alla kraftverk möjlighet att korttidsreglera, antingen direkt med eget magasin eller som kaskadstation 1, vilket ger ökad flexibilitet. Gällande vattendomar I årsmagasinen med kraftverk finns tillstånd för korttidsreglering vilket skapar god möjlighet att under veckan och dygnet anpassa tappningarna från årsmagasinen efter elbehov. Korttidsregleringen i Gimån och Ljungan återregleras i Stödesjön vid Skallböle kraftverk och i sjön Marmen vid Viforsens kraftverk till en enbart årsreglerad tappning genom Viforsens kraftverk innan utloppet i havet. Kraftstationerna i biflödet Gimån har stor möjlighet att anpassa produktionen efter marknadens efterfrågan via korttidsreglering. Det veckomedelflöde som skulle ha förekommit under oreglerade förhållanden skall dock enligt vattendom upprätthållas genom Torpshammars kraftverk, vidare ska Gimåns vattenföring fortlöpande kunna magasineras i Stödesjön inom årstidsbundna intervall. På så sätt är Gimån kopplad till den återreglering som finns som ett villkor i Ljungans korttidsreglering. Från årsmagasinet Holmsjön i mellersta Ljungan tappas i medel över dygnet minst 20 m 3 /s, men med tillstånd för kraftverket att inom dygnet variera mellan nolltappning och utbyggnadsvattenföring. Utöver minimitappningar i naturfåror vid vissa kraftverk medger dagens vattendomar nolltappningar i turbin vid samtliga kraftverk utom Viforsen. I årsmagasinet Ljungan-Holmsjön styrs årsregleringen via en vattendom som begränsar ändringsmöjligheten av vattenvolymerna på veckobasis. Årsregleringen styr i en mjuk profil med ändamålet att flödet som återregleras i Viforsen närmast havet inte ska variera för mycket. Det återreglerade flödet ska vara till nytta för laxfiskar och annan bottenfauna. Trots att vattnet får korttidsregleras under dygnet från Ljungan-Holmsjön innebär återregleringen i Marmen/Viforsen en begränsning på relativa reglerbidraget. Det gör att Ljungan inte har den proportionella storlek på reglerbidragsförmåga, som vattendragets produktionskapacitet i övrigt motsvarar relativt resten av vattenkraften i Sverige. 1 Kaskadstation regleras momentant som närmast uppströmsliggande station
MWh/h Utbyggd effekt Sammanlagt finns en installerad effekt om drygt 610 MW och en årsproduktion om ca 2 300 GWh i Ljungan. Som framgår ovan medger vattendomarna i det närmaste en full flexibilitet i körning mellan lägsta och högsta effekt. Effektutbyggnaden i Ljungan kan delas in i tre snitt, Övre Ljungan, Nedre Ljungan och Gimån. Tillgången till lämpligt placerade magasin inklusive respektive kraftverks tillstånd till korttidsreglering innebär att effekten kan variera från Övre Ljungan: minsta om 0 MW till högsta effekt om ca 180 MW inom loppet av cirka 15-20 minuter och nedreglering kan ske inom samma tidsrymd. Nedre Ljungan: minsta om ca 10 MW till högsta effekt om ca 320 MW inom loppet av cirka 20-30 minuter och nedreglering kan ske inom samma tidsrymd. Gimån: minsta om 0 MW till högsta effekt om ca 110 MW inom loppet av cirka 20-30 minuter och nedreglering kan ske inom samma tidsrymd. Sammantaget ger det en reglerförmåga på cirka 10 MW till 610 MW inom loppet av 20-30 minuter. En nedgång till 0 MW kan uppnås igen inom samma tidsrymd. I figurerna nedan exemplifieras effektregleringen i övre Ljungan del (figur 2), i nedre Ljungan (figur 3) och i Gimån (figur 4). Figur 3. Effektreglering under ett år i Trångfors kraftverk i övre Ljungan. 120 Järnvägsforsen 100 80 60 40 20 0 Figur 4. Effektreglering under ett år i Järnvägsforsens kraftverk i nedre Ljungan.
Kraftverken mellan Holmsjön/Järnvägsforsen och Gimåns inflöde i Stödesjön saknar egna korttidsmagasin och regleras därför i kaskad som ett gemensamt reglerobjekt. Anläggningarna i Ljungan kan i mycket hög grad anpassas till att leverera effekt och energi vid de tidpunkter när samhällets behov är som störst. Anläggningarnas stora flexibilitet gör att kraftverken har mycket goda möjligheter att bidra med systemtjänster för balansering och reglering av elnätet, vilket bidrar till att trygga leveranssäkerheten i elnäten. Figur 5. Effektreglering under ett år i det nedersta kraftverket i Gimån, Torpshammar, innan mynningen i Ljungan. Hur påverkas riksintresset av förändrade förutsättningar Sammanlagt finns en installerad effekt om drygt 610 MW och en årsproduktion om ca 2 300 GWh i Ljungan. Älven är därmed Sveriges åttonde största vad gäller produktion av vattenkraft. Exemplet med vattendomarna i Ljungan-Holmsjön har beskrivits ovan (Gällande vattendomar). Ytterligare begränsningar i tappningsändringar, endera genom station eller som förändrat/ökat minspill i torrfåra, kommer påtagligt försämra Ljungans produktionskapacitet och reglerförmåga. Utökade miljökrav, i form av införda och/eller ökade minspillkrav skulle påverka hela Ljungans värde för energisystemet i negativ riktning. Åtgärder som minskar möjligheten till säsongslagring i älvens årsmagasin skulle innebära ökat spill vid högflödessituationer och därmed minskad produktion sett på årsbasis. Möjligheten att leverera energi och effekt under de tider som samhällets efterfrågan är som störst försämras också. Konsekvensen skulle då bli ökad produktionen på vår och försommar när behovet av energiproduktion typiskt sett är lägre. Som en naturlig följd av detta påverkas också möjligheterna att leverera önskade systemtjänster i form av balans- och reglerkraft och frekvensstyrning till elnäten. Även korttidsregleringsmöjligheterna i nedströms liggande kraftverk försämras av minskade magasinsvolymer då det finns risk för att vatten måste spillas vid högflödessituationer som snösmältning och höstregn. Detta innebär dessutom en minskad energiproduktion totalt sett över året. Inskränkningar i korttidsregleringarna slår i första hand mot möjligheten att leverera energi, effekt och systemtjänster i tider när efterfrågan och därmed belastningen på elsystemet är hög. Möjligheten till utbyggnad av intermittent kraft riskerar att påverkas negativt.
I takt med renoveringar av anläggningarna finns goda möjligheter till effektiviseringsåtgärder främst i form av möjligheter 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.
Bilaga 1 Schematisk bild
Bilaga 2. Uppgifter om magasin Årsmagasin Volym - Mm3 Volym GWh* Regleringsgrad % ** Storsjön 96 101 16 Flåsjön 400 422 61 Lännässjön 20 19 39 Havern 102 55 32 Holmsjön 192 105 38 Holmsjön - Leringen 357 119 30