Lita kokebok for bygging av småkraftverk

AV OTTO DYRKOLBOTN

Finn arealet av nedslagsfeltet målt i km2

Finn gjennomsnittleg avrenning pr km2 målt i l/sek.
I vårt distrikt varierer denne avrenninga med høgda over havet frå ca 50 l ved havoverflata til ca 120 l i 800 m høgd over havet. Ein peikepinn om energimengda i vassdraget får du ved å nytta desse opplysningane direkte. Er du t.d. 400 m over havet i Nordhordland, gjer du neppe stor feil når du set vassmengda til 85 l/sek.

Det finst også eigne kart over nedbør/avrenning som ein kan få kjøpt av NVE.
Kjenner du nedbøren på heimstaden målt i mm nedbør, kan du også rekna ut avrenninga. Legg då gjerne inn eit lite "svinn" i vassmengda på 10 - 20 % som fordampar eller blir oppsugd av vegetasjon mv.

Finn fallliøgda i m, dvs høgdeskilnaden mellom vassinntaket og turbinen. I utgangspunktet ser du bort frå lengda på røyret og korleis røyret er lagt.

Då får du:

Brutto effekt i anlegget = 9.81 x fallhøgde i m x avrenning pr km2 målt i l/sek x nedslagfeltet sitt areal målt i km2

Svaret kjem då ut i watt. For å få effekten i kw deler du på 1000 (eller du kan setja inn direkte i formelen avrenning målt i m3 pr sek)

Veit du vassmengda vert formelen:

Brutto effekt = 9,81 x fallhøgde i m x vassmengde i l/sek = Effekt målt i watt

Nedbøren varierer over året slik at ein ikkje far utnytta alt vatnet om ein installerer ein turbin med slik effekt som du no har funne.
Det er i prinsippet to måtar å løysa dette problemet på:

l. Du kan byggja denmningar slik at du kan samla opp vatn i regnversperiodar og senda det gjennom turbinen i turre deler av året.

2. Du kan dimensjonera opp røyr og turbin slik at du kan utnytta vatnet medan det er der.

Tidlegare var det eit svært viktig omsyn som talde for at ein burde velja den fyrste løysinga. Det var då vesentleg at kvart einskild kraftverk kunne levera jamn straum heile året.
I dag er ikkje dette så viktig lenger, fordi både produksjonsanlegg og elnett er så godt utbygt at straumen kan skaffast frå ein annan stad når ditt anlegg står. Du har høve til å selja straumen på den såkalla "spotmarknaden" når du har straum.

Diameteren i røyret finn du ved mindre anlegg - svært grovt rekna - ved å ta utgangspunkt i at vatnet skal gå nedover i røyret med ein fart på 1 - 3 m i sekundet. Eit 6" røyr (diameter 160 min) kan etter denne formelen ta ca 20 l vatn i sekundet når farten i røyret er 1 m/sek. (Vassmengde = 0,8 x 0,8 x 3,14 x 10 = 20,09 dvs l/sek) Vel du denne røyrstorleiken og har 100 m fall vert brutto effekt i fallet etter formelen ovafor

Brutto effekt = 9,81 x 20 x 100 = 19 620 watt, dvs 19,62 kw

Her må du rekna med ein del energitap i anlegget, særleg om turbinen ikkje er heilt tilpassa høgde og vassmengde. Ein turbin som kan levera 14 kw til nettet er trueg relistsk.

Generelt gjeld slik formel når V er vassmengde målt i l/sek, D er røyrdiameter i dm og L er den strekningen vatnet sig i røyret pr sek målt i dm:

Med aukande røyrdimensjon kan du nok rekna med noko større fart i røyret. Eit rør med diameter 400 min tek vel 250 l/sek, dvs tilsvarande ein fart på vatnet i røyret på ca 2 m/sek.

Dess større anlegg (effekt) dess større kostnader. Kor stor turbin ein må ha for å få utnytta det meste av vatnet i bekken avheng av korleis vatnet fordeler seg over året og korleis avrenningsforholda er. Finst det mange vatn eller større myrar på staden? I så fall jamnar vassføringa seg ut noko. Kan du laga ein liten deimning, eller berre avsnevra orfallet på eit vatn noko, jamar det seg også ut.
Den tida turbinen kan gå avheng sjølvsagt av storleiken. Dei fleste turbinar kan gå med lågare kapasitet enn det han i utgangspunktet er rekna til. Ein reknar då gjerne om til driftstid med full kapasitet. Ein turbin som tek dobbelt så mykje som medelvassføringa kan då maksimalt reknast å gå halve året, dvs 4380 timar. Ein turbin som tek medelvassføringa kan maksimalt ved 100% regulering gå 8760 timar i året i eit elvekraftverk på våre kantar i praksis truleg frå 5000 til 7000 timar.

Ein stor turbin utnyttar energien dårleg når han går med for lite vatn. I vårt distrikt er det så stor skilnad mellom vassføringa ved flaum og turke at ein kan henda må ha to turbinar, ein stor og ein liten, for å kunna utnytta vatnet fullt ut.

Den energien du får betalt for vert målt i kilowattimar (Kwh eventuelt Gwh der 1 Gwh = 1 000 000 kwh, av og til skrive kwt og Gwt)
Vi får slik formel:

Inntekter = Effekt i kw x Driftstid i timar x Pris i kr pr kilowattime

Det er realistisk å rekna med at drifta av anlegget kostar 3 øre pr kwh.
Om du litt forenkla reknar avskriving lik avdrag og du vil ha 7 % rente av pengane dine, eller banken vil ha 7 %, og du vidare reknar etter annuitetsprinsippet med nedskrivingstid/nedbetalingstid på 20 år, kan utbyggingskostnaden pr kwh ikkje vera meir enn kr 1,80 pr kwh når du sjølv får 20 øre pr kwh dersom du vil unngå å driva med tap!

Reknestykke av dette slaget er også høvelege oppgåver for ein gymnasiast evt ein glup ungdomsskoleelev.

Ingeniørkunst og økonomireknekunst kjem sjølvsagt inn om du vil optimalisera - som det heiter på fint -
utbyggingsmåten i høve til inntektene. Her kan det vera nyttig å tala med konsulentar av ulike slag, men ikkje for mykje! T.d. er det stor, svært stor, truleg unødvendig stor, prisskilnad på turbinar, særleg på små turbinar. Ein ingeniørkonsulent kan nok koma til å vera ivrig etter å få deg til å kjøpa ein turbin med høg verknadsgrad og høg kvalitet og godt ord på seg, særleg om han kjem frå eit firma som sel slike turbinar!
Ein slik turbin kan du koma til å betala dyrt for!

Omvendt er det tillaup til klondyketilstandar i denne bransjen no. Det kan finnast mindre seriøse personar i dette landskapet. Turbinen kan bli dyr då også.

Ei særleg helsing frå underteikna til slutt:

Lokale småkraftverk kan bli ei nyttig næring for vårt distrikt og for andre slike stader, sjølv om inntektene for lokale utbyggjarar neppe vert så overdrivent store.

Men det står mykje på spel for dei store utbyggjarane, og dei store elles i verda. Det gjeld også på dei felta dei sjølve seier dei er opptekne av, td marknadsmekanismen. Utbygging av småkraftverk kjem til å leggja press på prisane, nedover, ikkje oppover. Slik utbygging vil også gjera det vanskeleg for dei store å konkurrera innbyrdes ved å velta kostnaden med denne konkurransen over på dei svakaste, både i brukargruppene og mellom ressurseigarane. I tillegg kjem sjølvsagt at nokre av dei små falla er rimeleg bra butikk. Dei store sine pengekister kan fyllast endå betre opp.

Eg er i dag ikkje i tvil:
Vi må rekna med at dei store kraftutbyggjarane med støtte frå mange av dei som identifiserer seg med desse kjem til å gjera det dei kan for å hindra at lokale småkraftverk vert bygt i nokon større målestokk.

Det positive ved det som har skjedd hos oss er haldninga til natur- og miljøomsyn slik denne er kome til uttrykk lokalt. "Eg veit godt at vår foss vert eit av dei beste småkraftverksprosjekta i Masfjorden",sa ein grunneigar. "Men han har kvalitetar som gjer at han aldri skal utbyggjast korkje av BKK eller av oss sjølve".

Det er i Masfjorden vitet finst.

Kan henda burde både storutbyggjarane, NVE og resten av storsamfunnet merka seg det.


Merknad: Denne kokeboka - med merknader - vart laga til småkraftverkseminaret i Dyrkolbotn hausten 1996.