3D-skanning för ökad effektivitet i vattenkraftverk

Allt från handritade skisser och klättringsutrustning till senaste frontlinjetekniken inom 3D-skanning och fotometrik kom till användning när vi hjälpte Vattenfall att utvinna än mer energi ur sina befintliga vattenkraftanläggningar.

Bakgrunden till uppdraget är att Vattenfall har målet att öka den totala energiproduktionen trots att det inte finns några planer på att bygga ut vattenkraften mer i Sverige. Till saken hör också att de flesta svenska vattenkraftverken är runt 50 år gamla; de konstruerades och togs i drift för mer än ett halvt sekel sedan, på 60-talet. Ytterligare en utmaning var att den sk. verkningsgraden på anläggningarna, dvs. vad som går att få ut i energi, redan låg mycket högt: över 90 procent.

Handskissade skovelblad
Ett omfattande renoveringsprogram, äldre anläggningar och en redan mycket hög energiutvinning; hur gör man då för att effektivisera? Först och främst behövdes det genomföras en omfattande studie av de aktuella kraftverken för att se i vilket skick de befann sig. Den första anläggningen som dokumenterades var Laxede kraftstation, en av Sveriges största. Eftersom denna och andra kraftverk är så pass gamla är de flesta ritningar av komponenter och liknande gjorda för hand och då är t.ex. måtten av skovel- eller turbinblad sällan helt korrekta.

“Idag har Vattenfall genomfört upprustningar och effektiviseringar på alla plan utifrån Knightec-studiens slutsatser. ”

3D-skanning från bilindustrin
I studien föll därför valet på att ta hjälp av 3D-skanning av de delar som misstänktes vara slitna efter decennier av drift och nötning. Tekniken med 3D-skanning är utbredd och välkänd inom bl.a. bilindustrin och handlar om s.k. fotometrisk skanning. Fördelen är mätresultatens höga upplösning som vida överstiger vad som kan åstadkommas med laserskanning.

Mätutrustningen fördes ned till turbinerna som ligger långt under markytan och en turbin åt gången undersöktes. På så vis kunde vatten strömma igenom de intilliggande turbinerna när arbete pågick i den turbin som skulle studeras. En stor fördel med detta var att skanningen kunde genomföras utan att störa driften av anläggningarna.

Liten siffra med högt resultat
Studien av Laxede kom att sätta standard för de övriga anläggningarna som skulle undersökas. Idag har Vattenfall genomfört upprustningar och effektiviseringar på alla plan utifrån Knightec-studiens slutsatser. Viktigast har varit att steg för steg byta ut turbiner, generatorer och tillhörande kontrollbevakning.

En positiv sidoeffekt har varit att den olja som tidigare använts till smörjning i turbinen kunnat bytas ut mot vattensmörjning, eftersom det tidigare varit återkommande problem med läckage som förorenat nedströms från kraftverken.

Den största höjningen av verkningsgrad , dvs få ut mer energi, åstadkoms just genom renoverade och effektivare turbiner. Totalt är resultatet en två-procentig effekthöjning, vilket kan verka lite men med utgångspunkten att verkningsgraden redan låg över 90 procent är det ett mycket högt resultat.

Owe Jäderqvist, Advisor Technology