Beslutningsstøtte med kontinuerlig virkningsgradsmåling i vannkraftverk

Fremtidens energimiks i Nord-Europa er preget av en stadig større andel uforutsigbare fornybare energikilder som vind og sol, og dette medfører utfordringer for produksjonsplanlegging og regulering av kraftproduksjon. Det vil være avgjørende å ha store effektreserver tilgjengelig som buffer mot uforutsigbarheten til disse energikildene. De største norske vannkraftverkene kan bidra til å levere denne effekten. I 2021 vil det være 8900 MW i overføringskapasitet til utlandet. Norske kraftselskaper er avhengige av å eksportere kraft og effekt for å opprettholde inntjeningen. De store vannkraftutbyggingene i Norge er gjort og småkraft blir stadig mer omdiskutert. Vi er inne i en tid med lave kraftpriser, økende energieffektivisering, mindre kraftkrevende industri og økende energiproduksjon. Summen av disse faktorene gjør at det blir viktig å optimalisere utnyttelsen av eksisterende store vannkraftanlegg. Denne oppgaven ser derfor på et av verktøyene for optimalisering av store vannkraftverk, kontinuerlig virkningsgradsmåling, og hvordan dette kan brukes til beslutningsstøtte. Denne beslutningsstøtten omfatter både investeringer, produksjonsplanlegging og evalueringsverktøy for vannkraftindustrien. Det er utført både kvalitative intervjuer og kvantitative analyser av store mengder data. Et av hovedfunnene er at kraftselskap står overfor virkningsgradstap uten selv å være klar over det, inntjeningen er god, men det er liten kunnskap om hvor stor den kunne ha vært. Det er mulig å leve lykkelig uvitende, men for store kraftverk (> 100 MW), kan denne risikoen i en del tilfeller uforsvarlig å leve med. Kontinuerlig virkningsgradsmåling reduserer denne risikoen til ren måleusikkerhet og kan i tillegg være et svært viktig verktøy til vedlikeholdsplanlegging og produksjonsoptimering. For å sette seg inn i rutinene rundt løpehjul og virkningsgradsmålinger ble det gjort en undersøkelse av 220 turbiner i de 80 største kraftverkene i Norge. Her viste det seg at peltonhjul måles oftere enn francis , og at francishjul er ofte over dobbelt så gamle som peltonhjul. Enkelte turbiner er også svært gamle. Dersom turbiner alle turbiner i disse krafrverkene som er eldre enn 20 år kunne forbedres med 0.75 % tilsvarer det rundt 2100 GWh. Oppgaven gjør rede for gjennom eksempler hvorfor det er essensielt å gjøre tubinoppgraderinger på riktig tidspunkt. Der er derfor utviklet en ny metode for løpehjulsinvesteringer som tar utgangspunkt i realopsjonsteori med «Investment lag». Kraftselskap har en kontinuerlig realopsjon til å gjøre investeringer i sine kraftverk. Dette er lite beskrevet i eksisterende teori derfor er det skrevet en artikkel som tar for seg dette i Appendix 1. Det er også identifisert et behov og tilhørende forbedringspotensiale ved å analysere kjøremønster i store norske kraftverk. Kontinuerlig virkningsgradsmåling vil kunne bidra til at disse analysene får korrekte data. Det er antydet at læringseffekten som kan oppnås for noen kraftverk som følge av kontinuerlig virkningsgradsmåling kan være mellom 0 og 2 prosent i produksjonsoptimering, selv om dette krever ytterligere forskning