Här utvecklas framtidens vattenkraft

Mats Billstein, forskningsansvarig för vattenkraftfrågor vid Vattenfalls forsknings- och utvecklingscenter i Älvkarleby, ser ut som en jätte när han går bland de olika modellerna i centrets största hall. Ljuset från fönstren längs väggarna och i taket glittrar i vattnet som rusar genom modellen av ett vattenkraftverk som utgör en del av de hangarliknande lokalerna.

– Här har vi möjlighet att genomföra storskaliga experiment. Modellernas storlek gör att resultaten ligger mycket nära verkligheten, säger Billstein.

Vattenfalls R&D-center är en byggnad med lång historia. Verksamheten startade redan 1943, men de äldsta kvarvarande delarna är tio år yngre. Sedan dess har nya delar tillkommit på ett sätt som gör att de gamla lokalerna ständigt möter ny teknik: här strövar robothundar fritt på hangarens branta trappor och trollsländeliknande drönare skickas ut från kontorsbyggnadens takterrass. Målet är att drönarna bland annat ska användas för att utföra inspektionsrundor i otillgängliga miljöer runt vattenkraftverk eller för att undersöka turbiner inifrån.  

Centret ligger i Älvkarleby, en liten stad i mellersta Sverige som kanske är mest känd för sitt sportfiske, men som också är en utmärkt miljö för energiforskning. Närheten till Dalälven, som rinner lugnt precis utanför receptionen, och vattenkraftverket i staden gjorde platsen till ett naturligt val.

Mats Billstein, forskningsansvarig för vattenkraftfrågor vid Vattenfalls forsknings- och utvecklingscenter i Älvkarleby, ser ut som en jätte när han går bland de olika modellerna i centrets största hall.

Globalt och lokalt viktigt

Även om fokus under vissa perioder har legat på kärnkraft eller vindkraft, är vattenkraft något som medarbetarna här ständigt återkommer till. Uppenbarligen av en anledning – vattenkraften fortsätter att vara en av de viktigaste ur ett globalt perspektiv, men kanske framför allt ur ett lokalt perspektiv. Globalt står vattenkraft för cirka 15 procent av den totala energiproduktionen och är den största förnybara källan. För Sverige är den siffran över 40 procent.

Liksom många av byggnaderna i Älvkarleby har även vattenkraften en lång historia. Kraftverken började användas i större skala redan i slutet av 1800-talet och byggdes därefter successivt ut under stora delar av första halvan av 1900-talet.

Förbättring och uppdatering

Liksom många andra saker som har funnits länge, är väl etablerade och fungerar som de ska, är det lätt att ta vattenkraft för givet. Tekniken är etablerad och produktionen är stabil.

– Jag ser inga revolutionerande tekniska framsteg inom vattenkraften. Mycket handlar om att förbättra och uppdatera det som har fungerat bra så länge, men också på att hitta lösningar på saker som kan bli bättre, säger Billstein.

I betonglaboratoriet genomförs till exempel tester med alternativa bindemedel för att minska klimatavtrycket från detta viktiga byggmaterial i vattenkraftverk. Betongen pressas, böjs och dras, allt för att se om den kan ersätta mer koldioxidintensiva och traditionellt tillverkade material.

I en av hallarna syns konturerna av en fyllningsdamm. Här byggdes en 20 meter bred och fyra meter hög damm enligt standardprocedurer, med en avgörande skillnad – dammen innehöll flera inbyggda fel. Syftet var att i ett unikt blindtest att utvärdera olika icke-destruktiva geofysiska metoder för dammövervakning. Nu har dammen rivits, resultaten utvärderas och planeringen för nästa testdamm som ska byggas pågår.

– Här har vi möjlighet att genomföra storskaliga experiment. Modellernas storlek gör att resultaten ligger mycket nära verkligheten, säger Billstein.

En ny typ av slitage

Samtidigt undersöks möjligheten att använda andra, mindre fossilbaserade smörjmedel, liksom frågor kopplade till biologisk mångfald, med olika lösningar för fiskvandring både uppströms och nedströms.

I en angränsande hall testas även en stor generatormodell genom att starta och stänga av den upprepade gånger. Tanken är att förstå hur generatorer slits när vattenkraften blir allt mer oregelbunden i takt med att den balanserar väderberoende kraftkällor.

– Framtidens drift kommer att innebära betydligt fler start och stopp, vilket ökar slitaget på anläggningarna. Vi behöver förstå hur det slitaget uppstår och vad som driver det. Detta kommer att hjälpa oss att dimensionera och beställa rätt anläggningar och göra det lättare att använda rätt komponenter som klarar av denna förändrade driftsform, säger Billstein.

Laboratoriekapacitet i världsklass

Billstein tar med oss på en rundtur genom de olika steg som lett fram till den gigantiska modell vi ser i den största hallen. Vi besöker verkstaden där vissa delar av modellen svetsas ihop och andra skärs ut med millimeterprecision. Tanken bakom att bygga de stora modellerna är att få omständigheterna och förhållandena att så nära som möjligt efterlikna verkligheten.

– Det är så vi skiljer oss från den akademiska forskningen. Vår forskning är väldigt affärsnära. Det mesta vi gör här kommer att implementeras på ett eller annat sätt. Jag brukar beskriva vår forskning som att fylla en verktygslåda. Ju fler verktyg vi har, desto större är sannolikheten att kunna lösa de problem eller möta de krav som samhället kommer att ställa på Vattenfall i olika situationer, säger Billstein.

Vad är roligast med att arbeta här?

– Den här miljön och laboratoriekapaciteten är oöverträffad någon annanstans i Sverige, och kanske till och med i Europa. Det är det som gör det så spännande och roligt. Vi får faktiskt se resultaten av vår forskning implementeras och användas i praktiken, säger Billstein.