Transcript V4-2 Skisseprosjekt Rafoss kraftverk og laksetrapp.pdf - Sira

Sira-Kvina kraftselskap
Skisseprosjekt Rafossen,
Kraftverk og Laksetrapp
Innhold
1
2
3
4
rao4n 2008-01-23
5
6
Innledning ........................................................................................................................... 4
1.1
Bakgrunn for skisseprosjektet ......................................................................................... 4
1.2
Utarbeide tegninger for skisseprosjektet......................................................................... 4
1.3
Konklusjon forslag til løsning kraftverk og laksetrapp ..................................................... 5
1.4
Forhold som må avklares nærmere ................................................................................ 5
Arrangement oppvandring av Laks, laksetrapp ............................................................. 6
2.1
Innløp laksetrapp............................................................................................................. 6
2.2
Laksetrapp ...................................................................................................................... 6
2.3
Lakseobservatorium ........................................................................................................ 7
2.4
Utløp Laksetrapp ............................................................................................................. 7
2.5
Grøntareal ved adkomst lakseobservatorium (og kraftverk) ........................................... 7
Utvandring av Smolt .......................................................................................................... 7
3.1
Smoltfelle på dam (Terskelen på Stegemoen) ............................................................... 7
3.2
Utvandring av vinterstøinger. .......................................................................................... 8
Rafossen kraftverk, vurderinger ved valg av konsept. .................................................. 8
4.1
Plassering av inntak ........................................................................................................ 8
4.2
Damløsning ..................................................................................................................... 9
4.3
Plassering av vannvei i fjell (og laksetrappp) .................................................................. 9
4.4
Felles tunnel for kraftverk og Laksetrapp. ....................................................................... 9
4.5
Arrangement kraftverk................................................................................................... 10
4.5.1
Inntakskonstruksjon ................................................................................................. 10
4.5.2
Tilløpstunnel ............................................................................................................. 10
4.5.3
Svingesjakt på tilløpet .............................................................................................. 10
4.5.4
Stengeorgan før turbin ............................................................................................. 10
4.5.5
Arrangement maskinsal ........................................................................................... 10
4.5.6
Rømningsvei ............................................................................................................ 11
4.5.7
Plassering transformator .......................................................................................... 11
4.5.8
Sugerørsarrangement .............................................................................................. 11
4.5.9
Utløpskonstruksjon .................................................................................................. 11
4.5.10 Linjetilknytning ......................................................................................................... 12
4.5.11 Adkomstveier til kraftverk og inntak ......................................................................... 12
4.5.12 Massedeponi ............................................................................................................ 12
Rafossen kraftverk. Installasjon, produksjon og kostnad ........................................... 12
Videre undersøkelse på kostnadselementer ................................................................. 12
6.1.1
Kostnader laksetrapp ............................................................................................... 13
6.1.2
Gevinst ved å legge inntaket oppe i Stegemoenbassenget .................................... 13
6.1.3
Tapt produksjon ved stopp i mai måned ( stopp kraftverk pga utvanding) .............. 13
6.1.4
Muligheter for ytterligere kostnadsreduksjoner. ....................................................... 13
Vedleggsliste
Vedlegg 1: Notat vedr. Installasjon, produksjon og kostnad av L. Johansen, Sweco
Vedlegg 2: Notat vedr. kostnader ved å heve inntaket 3m samt stopp i hele mai.
Vedlegg 3- 14. Tegninger iht tabell i pkt 1.2
3
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
1
Innledning
1.1
Bakgrunn for skisseprosjektet
Sira-Kvina kraftselskap har fått tildelning på vassdragskonsesjoner i Sira- og Kvinavassdragene. Anleggene har i all hovedsak beliggenhet i Vest-Agder Fylke. I denne
konsesjonen er det gitt tillatelse til å overføre ca 2/3 av middelvannføringen i Kvina over til
kraftproduksjon i Sira.
Kvina har fra tidligere tider vært en lakseførende elv med oppvandringen opp til Rafossen.
Rafossen har et totalt fall på ca 45m og representerer derfor et endelig vandringshinder for
laksen videre opp i Kvina. Rafossen ligger ca 15 km opp fra utløpet av Kvina i Fedafjorden.
Konsesjonen ble tildelt på en tid da laksen nærmest var utryddet i sørlandsvassdragene og
det var derfor tatt med i konsesjonsbetingelsene at dersom laksen kom tilbake, så kan SiraKvina kraftselskap pålegges å lette laksens oppgang i Rafossen ved at selskapet kan
pålegges å bygge en laksetrapp. Bakgrunnen for pålegget er å kompensere tapt oppvekst –
og gyteareal i den nedre del på grunn av overført vann fra Kvina til Sira, ved å åpne opp for
nye områder ovenfor Rafossen. Det er en rekke forhold i forbindelse med å utvide den
anadrome strekningen som må avklares, blant annet mot forvaltningen.
I den sammenheng går nå Sira-Kvina kraftselskap, sammen med lokale interessegrupper,
videre med planene med laksetrapp i Rafossen. Samtidig eksisterer det et potensiale med i å
utnytte fallet i Rafossen til kraftproduksjon. Denne rapport er en innledende fase med å se på
løsningene med både laksetrapp og kraftverk. I forbindelse med de forslåtte planene, har SiraKvina kraftselskap og hatt bistand fra Hans-Petter Fjeldstad ved SINTEF Energiforskning AS,
for å se på de foreslåtte løsningene for oppgang av laks og utvandringen av
smolt/vinterstøinger.
1.2
Utarbeide tegninger for skisseprosjektet
Tegningsnr
rao4n 2008-01-23
680891 – 100
680891 – 101
680891 – 102
680891 – 104
680891 – 200
680891 – 301
680891 – 302
680891 – 500
680891 – 600
680891 – 400
680891 – 401
680891 – 402
Tekst
Tegninger Kraftverk:
Situasjonskart (Oversikt)
Situasjonskart inntak
Situasjonskart stasjon
Lengdeprofil vannvei
Inntak, plan og snitt
Plan Stasjon
Snitt Stasjon
Adkomst Tunnel
Utløp
Tegninger Laksetrapp:
Utløp Stegemoen, plan og snitt
Innløp fra Rafossbasenget, plan og snitt
Prinsipp Smoltfelle, plan og snitt
Dato
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
31.03.2009
4
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
1.3
Konklusjon forslag til løsning kraftverk og laksetrapp
For oppvandring av laks anlegges en ca. 370 m lang tunnel med laksetrapp. Start trapp
anlegges like innenfor utløpet på kraftverket i Rafossbassenget og avslutning trapp anlegges
direkte ut oppe i Stegemoenbassenget. Detaljene i trappa bygger på tidligere skisse til trapp
utarbeid av Grande (Direkektoratet for Naturforvaltning), ved at kulpene i trappa legges med
0,5m stigninger og lengde på ca. 4m. Like ovenfor starten på trappa anlegges et
lakseobservatorium som skal åpnes for allmennheten slik at man får mulighet for å observere
laksen på vei opp trappa. Ved adkomsten til Lakseobservatoriet (og kraftverket) foreslås et
rekreasjonsområde med kombinert parkering, toalett og park/grøntareal.
For utvandring av smolt og vinterstøinger vises et prinsipp med smoltfelle som monteres langs
hele terskelen på Stegenmoen. Denne monteres ved hjelp av mobilkran i forkant utvandring
og tas ned igjen når utvandringen er over.
På elvestrekningen mellom Stegemoen der inntaket til kraftverket legges og ned til
Rafossbassenget, foreslås det at det slippes 1,3m3/s som minstevannføring hele året.
For kraftverket foreslås en installasjon med 3 Francisturbiner og samlet slukeevne på ca. 38
m3/s. 2 Francis turbiner legges med sluke evne 15,1 m3/s og den tredje er med 7,5 m3/s. Det
anlegges et nytt inntak nedenfor den eksisterende terskelen på Stegemoen. Det skal ikke
være noen regulering av det nye inntaksbassenget. Utbyggingen er stipulert til 128mill. kr for
kraftverksdelen, som gir en utbyggingskostnad på 3,4 kr/kWh. I denne utbyggingskostnaden
gjelder det kun kostnaden knyttet til å bygge kraftverket. Laksetrappen vil være et separat
kostnadselement som da kommer i tillegg til kraftverket.
rao4n 2008-01-23
1.4
Forhold som må avklares nærmere
Følgende forhold bør avklares nærmere for å sikre at lønnsomheten på kraftverksprosjektet
havner på et akseptabelt nivå:
1. Det må avklares hvorvidt det er mulig å endre sted for registrering av
minstevannføringen i Kvina. Det kan enten være like oppstrøms eksisterende
terskel på Stegemoen, eller det kan være nedenfor utløpet av
kraftverk+laksetrapp. Dersom målested kan endres, kan inntaket løftes
høyere som igjen gir gunstigere utbyggingskostnad.
2. Likeledes bør det settes i gang en prosess for å avklare hvorvidt det kan
godkjennes at stasjonen plasseres i dagen (i en skjæring). En stasjon av
denne størrelse som plasseres i dagen, vil sannsynlig medføre lavere
utbyggingskostnader da flere funksjoner kan forenkles.
3. Dersom det foreslåtte inntak må beholdes, må det gjøres en simulering på
om det den nye dammen kan påvirke (herunder gi høyere) vannstand i
Stegemoenbassenget ved flommer.
4. Foreslåtte energipriser må vurderes av Sira-Kvina Kraftselskap. Det er
benyttet 40 øre/kWh sommer og 50 øre/kWh vinter.
5
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
5. Sted for linjetilknytning må avklares.
6. Det vil bli ca 70 000m3 sprengmasser fra sprengningsarbeidene. Deponi må
avklares. Noe masse kan nyttes i adkomstveien inn til inntaket, men
hovedmengden må legges i et deponi.
7. Tillatelser til adkomst både for kraftverket og inntaket må avklares, slik at
foreslåtte adkomster er realistiske.
8. Geologiske undersøkelser for tunnel/fjellhall for kraftverk og tunnel for
laksetrapp for å få avklart om det bør tas inn større andel fjellsikringer/
tilstrekkelig overdekning.
9. Det bør settes opp et vannstandsmål i Rafossbassenget for å registrere
vannstander ved ulike vannføringer, også flommer. Dette for å ha kontroll på
de nivåer som bestemmes inne i kraftverket.
2
Arrangement oppvandring av Laks, laksetrapp
2.1
Innløp laksetrapp
I samarbeid med SINTEF er det foreslått et arrangement som utnytter det fenomen at laksen
søker mot vannstrømmen ut fra kraftverket. Dette benyttes for å trekke den inn mot selve
trappa, som er plassert like innenfor utløpskonstruksjonen. Når laksen kommer inn i
utløpskonstruksjonen, treffer den på en vertikal rist som står skråstilt og vendt mot trappa (se
tegn 401). Ved første kulp i trappa er det foreslått en vannstråle som vender ned i
utløpsvannet like utenfor kulpen og som skal lage såpass ”støy” i vannet at laksen skal finne
første oppstigningsstrøm i trappa. Denne strålen kommer fra et rør som henter vannet lengre
opp i trappa. Vannstanden i Rafossbassenget og i utløpet vil variere med vannføringen i
Kvina. Dette med vannstrålen nede ved laveste kulp vil i hovedsak virke ved de lave
vannføringene. Ved flommer vil vannstanden stige, og da vil kulp for kulp innover i tunnelen
gradvis dekkes med vann.
rao4n 2008-01-23
2.2
Laksetrapp
Selve laksetrappen tar utgangspunkt i løsningen som Grande i sin tid har skissert med
maksimum høydeforskjell mellom kulpene på 0,5m og en lengde på kulpene på ca. 4m.
Arrangementet med kulpene legges på den ene siden i en utsprengt tunnel med tverrsnitt på
ca.13m2. Tunnelen har en lengde på ca. 370m. Det foreslås en gangbane på siden av kulpene
for framtidig vedlikehold og tilsyn. Det monteres og et nettinggjerde mellom topp sidevange på
trappa og fjell i tunnelhenget i hele trappas lengde for å skille trapp og gangbane helt.
Nettinggjerdet har den funksjon at ved ev. svikt i anordningen i topp trapp (se pkt 2.4) kan
vannet strømme inn i ukontrollerte mengder i trappa og overtoppe den. Gjerdet skal da hindre
at laksen havner over i gangbanedelen. Omfang nødvendig belysning i laksetrappa må
vurderes i detalj senere.
Det er vist betongplate i bunn kulper, dette for å hindre lekkasje av vann ut i gangbanen og
som da kan redusere vannmengden nederst i trappa så mye at den ikke fungerer. Å fjerne
platen på hele eller deler av strekningen vurderes når fjellkvalitet er befart etter sprengningen.
6
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
Det legges 2 adkomster ned til gangbanen, en via den separate adkomsten til
lakseobservatoriet (se tegn 401), og en oppe like ved utløpsdelen (se tegn 400).
2.3
Lakseobservatorium
Etter de første 8 kulpene er det anlagt et lakseobservatorium med separat adkomst for
allmennheten. Adkomsten legges i forbindelse med adkomsten til kraftverket og en trapp ned
til observatoriet. Mellom adkomsten ned til observatoriet og selve trappearrangementet støpes
en vegg med 2 store glassfelt slik at man kan observere når laksen passere i kulpen. Se tegn.
401. Kulpen lages med dobbel lengde.
2.4
Utløp Laksetrapp
Utløpet er og formet i samarbeid med SINTEF. I Stegemoenbassenget vil det være varierende
vannstand avhengig av vannføringen i Kvina. Dette medfører at utløpet må formes med en
flomdel. I kulp med nivå ca. kote 125,1 (se snitt tegn. 400) legges utløpsåpningen for de lave
vannføringen. Utløpsåpningen skal dimensjoneres for en vannføring inn i trappesystemet på
0,5m3/s. Når vannstanden stiger i Kvina ved økt vannføring, er hver åpning forsynt med en
lukkeordning som gjør at den stenger når vannet på utsiden går høyere enn åpningen. Når
den stenger legges åpningen i neste kulp i et slikt nivå at den forsyner kulpen høyere opp med
0,5m3/s. Stiger vannstanden ytterligere så stenger denne åpningen også, og vannet slipper
inn i åpningen på kulpen ovenfor der igjen. Slik vil det fortsette til kun øverste kulp slipper inn
vann. Det er ikke i denne rapport tatt stilling til hvor høy flomvannstand trappa skal fungere
ved, men prinsippet for å få trappa til å fungere ved stigende og synkende flom er således
beskrevet.
Det er og mulig å stenge av trappa i deler av året dersom det ikke er hensiktsmessig at den er
vannførende. Avstengningen gjøres med å lukke åpningene oppe.
2.5
Grøntareal ved adkomst lakseobservatorium (og kraftverk)
rao4n 2008-01-23
Under anlegget vil det måtte settes av et areal til rigg for bygging av laksetrapp og kraftverk.
Dette riggområdet legges like ved selve adkomsten for laksetrappen og kraftverket. Det må
sprenges ut et areal her og plasseringen av riggområdet her gir da mulighet for å tilbakeføre
dette arealet til bruk som rekreasjonsområde når anlegget er ferdig. Riggområdet gjøres om til
mulighet for parkering, grøntområde/park med benker og beplantning. I forbindelse med
adkomsten til lakseobservatoriet tenkes det anlagt et toalett.
3
Utvandring av Smolt
3.1
Smoltfelle på dam (Terskelen på Stegemoen)
I utløpet av Stegemoenbassenget er det plassert en betongterskel (dam) på kote 125,5.
Nedstrøms dammen må det lages en ny dam (på kote ca 122,0) som danner et nytt basseng
for det foreslåtte kraftverket i Rafossen. Ved utvandring av smolt så må det hindres at disse
7
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
blir dratt inn i kraftverket ved produksjon. I samråd med Hans – Petter Fjeldstad i SINTEF, så
foreslås et prinsipp på smoltfelle på dammen. Smoltutvandring er ikke direkte fastsatt, men
det antydes at den kan pågå over ca. en måneds tid, fortrinnsvis mai måned. Denne fella må
monteres i forkant med mobilkran og fjernes igjen når utvandringsperioden er over. Prinsippet
er vist på tegn. 402., den består av en stavrist med åpning tilpasset smoltstørrelse som
monteres på nedstrømsside av terskelen. Smoltristen monteres i hele terskelens lengde (se
tegn 101). Det er ikke fastsatt endelig bredde på risten, men bredden må stå i forhold til
hvilken flomstørrelse den skal fungere på.
I nedkant av risten legges en oppsamlingsrenne som samler opp smolten som er havnet på
rista. Renna legges også over hele dammen og fylles med vann i start renne via et rør
gjennom terskelen. I enden av dammen, like ovenfor kraftverksinntaket, går denne over fra å
være en åpen renne til et lukket rør som ledes forbi inntaket og ny dam og ned i eksisterende
elvetrase.
Forslaget på smoltfella har kun berettigelse hvis kraftverket skal være i drift under
utvandringsperioden. Hvis det viser seg at drift av kraftverket ikke er forenelig med utvandring,
må kraftverke stoppe i denne perioden.
3.2
Utvandring av vinterstøinger.
rao4n 2008-01-23
Det kan ogsåbli aktuelt å ta hensyn til at vinterstøinger må vandre ut i samme periode. Dette
er det ikke laget noen prinsippløsning på, men det kan tenkes at det må løses med en
vertikalstilt rist på oppstrømsside av dammen. Også her må det være en renne hvor
vinterstøingene kan ledes forbi inntaksdammen. Alternativt avklares det at det kan benyttes
samme vei som for smolten.
4
Rafossen kraftverk, vurderinger ved valg av konsept.
4.1
Plassering av inntak
Sira-Kvina kraftselskap har i den tildelte konsesjonen betingelser vedrørende
minstevannføring i Kvina. All vannføring i Kvina, herunder minstevannføringen, dokumentertes
via kontinuerlig registrering av vannstanden i Stegemoenbassenget. Helt siden målestedet ble
opprettet på slutten av 1960-tallet har det vært registrert vannføringer i Kvina på Stegemoen.
Det foreligger derfor lange historiske verdier på vannstand og vannføring ved Stegemoen.
Det er riktignok gjort en justering på terskelen for å bedre nøyaktigheten på målingene. Dette
tiltaket som og medførte endring av vannstand, var imidlertid i tråd med NVEs ønske, fordi det
gir Sira-Kvina en bedre mulighet for til å agere dersom det er fare for at
minstevannføringskravet ikke kan bli oppfylt. I tillegg kan alle interesserte via Sira-Kvina
kraftselskaps nettside, gå inn å se hva som er vannføringen. Det er kjent at Kvinas
fiskeinteresserte benytter denne nettsiden aktivt.
På bakgrunn av denne historikk vil Sweco på dette stadiet anbefale at utredningen av
kraftverket ikke medfører endring av målested for vannføring i Kvina, som igjen bryter en lang
historikk på målingene. Det er da 2 alternativer på plassering av inntak:
8
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
-
Etablere inntaket rett nedstrøms den eksisterende terskelen på
Stegemoen (anbefalt løsning hittil), eller
Legge inntaket i Stegemoenbassenget, men da må det etableres et
nytt målested enten like ovenfor Stegemoen, eller like nedenfor
utløpet på kraftverket i Rafossbassenget. Dette må imidlertid avklares
både mot NVE og aktørene i vassdraget.
Det er i vedlagte planer foreslått å legge inntaket like nedstrøms den eksisterende terskelen
for ikke å bryte den lange historikken med målingene. Dette må imidlertid også ses nærmere
på, da det i skisseprosjektet kun er gjort enkle håndberegninger for å anslå om nivået som er
bestemt på ny inntaksdam (3,5m lavere enn dagens terskel), kan påvirke vannstanden i
Stegemoenbassenget ved flommer. Det bør gjøres en simulering på forholdene for å bekrefte
av foreslåtte løsning ikke forverrer flomsituasjonen i området.
4.2
Damløsning
For at flomstigningen på ny dam ikke skal bli større enn for den eksisterende terskelen, så må
overløpslengden på ny damkrone minst være like lang som på den eksisterende. Det er derfor
valgt å legge ny dam parallelt med den eksisterende dammen. Det er på tegning 101 vist at ny
dam legges parallelt ca 18m fra eksisterende dam. På damdelen i djupålen, foreslås å
anlegge en platedam med bunntappeluke og tilhørende lukehusarrangement. For å få til minst
samme lengde så må det sprenges videre inn på vestsiden av elveløpet slik at man får anlagt
en massiv (i betong) overløpskrone/terskel.
Det er tenkt at volumet bak dammen skal være så stort at vi får roet det ned med ca. 3
minutters oppholdstid i den nye kulpen før det tas inn i inntaket til kraftverket.
4.3
Plassering av vannvei i fjell (og laksetrappp)
Ut fra det innledende møte i prosjektet med Sira-Kvina kraftselskap, så kunne det se ut for at
plassering av kraftverk og laksetrapp i fjell, ville være gunstig å legge på vestsiden av
Rafossen. Her var det så mulig med adkomst fra Lyding.
Under utarbeidelsen av denne plassering, ble det raskt konstatert at denne plassering vil gi
markant lengre tunneler. Det viste og at når inntaket legges nedenfor terskelen på
Stegemoen, og laksetrapptunnelen må på oversiden av terskelen, så må disse tunnelene
krysse hverandre. Når da utbyggingskostnadene i tillegg viste at man får dårligere lønnsomhet
i prosjektet, ble alternativet skrinlagt og anlegget flyttet over på østsiden av Rafossen slik som
vist i planene.
Det er valgt å ha langt tilløp og kort avløp.
rao4n 2008-01-23
4.4
Felles tunnel for kraftverk og Laksetrapp.
Det ble og vurdert om det var mulig å ha samme tunnel for trapp og kraftverk og følgende
vurdering ligger til grunn for valg av separate tunneler.
9
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
Laksetrappen må ha jevn stigning oppover og vannføringen i kulpene bør ligge på ca.0,5m3/s.
Laksetrapptunnelen kan først kobles på tilløpstunnelen når den har passert kraftstasjon og
turbin. Når den passerer turbinen kan tilløpstunnelens nivå tilpasses trappa, men her vil det ha
et gitt vanntrykk. Dersom laksetunnelen kobles på en tunnel med trykk, så vil jo trykket
punkteres. Da faller hensikten med kraftverket bort.
Alternativt måtte man dele en felles tunnel med et horisontalt betong dekke, hvor tilløpet er
nederst og trappen øverst. Denne løsningen måtte i så fall hatt samløp helt opp til inntaket.
Her måtte så trappen legges ut i ny tunnel opp i Stegemoenbassenget, eller trapp på utsiden
av inntaket. Det er vurdert som mer kompleks løsning, med en tetningsproblematikk over et
langt strekk.
Har derfor valgt å beholde det foreslåtte konsept med separate tunneler.
4.5
Arrangement kraftverk
4.5.1
Inntakskonstruksjon
Inntaket legges dykket idet nye inntaksmagasinet, se tegn. 200 (se og tegning 101). Størrelse
dykking er ikke vurdert i skisseprosjektet. Det lages ytre føringer for inntaksristen med indre
flyndrer som opplegg for risten. Arealet på risten må tilpasses leverandørens krav til
maksmum riståpning (maks bredde mellom stavene). Det er på tegningen tegnet en rist på ca.
42 m2, men arealet må som nevnt, eventuelt justeres. Det foreslås en glideluke på inntaket
med lysåpning 4x2,5m. Fra glideluke og videre innover i tunnelen kones det ut til
tunneltverrsnitt på 20m2. Opptrekksarrangement for luke plasseres oppe i lukehuset på kote
ca 129,0. Dette nivået gjøres kjøresterkt for at ev. kjøretøy skal kunne ta seg forbi til
lukehusarrangementet for tappeluke dam.
4.5.2
Tilløpstunnel
Det anlegges en råsprengt tilløpstunnel (20 m2) på synk ned til konen i forbindelse med
bukserøret. Valgte tverrsnitt gir hastighet 1,9 m/s, normalt en høy verdi, men er vurdert til OK
ved dette anlegg. Det er ikke vurdert tverrslag, men at den drives fra en retning.
4.5.3
Svingesjakt på tilløpet
Det er ikke gjort noen avslagsberegning for å se om det må legges inn et eventuelt
svingekammer på tilløpssiden.
4.5.4
Stengeorgan før turbin
Det er forslått ventiler som stengeanordning for turbin. Det bør foretas en kontroll på hvorvidt
ventiler faktisk er kostmessige beste løsning vurdert opp mot en lukeløsning. Ventilene
plasseres som vist på tegn. 301, like inn i maskinsalen. Det lages utsparinger i
maskinsalgulvet for eventuell demontasje av ventilene.
rao4n 2008-01-23
4.5.5
Arrangement maskinsal
Det lages et areal lik ca.13x43m som vurderes tilstrekkelig til å dekke funksjonene. Det er og
vist prinsipp på plassering av de 3 vertikale Francismaskinene. Nivå maskinsal legges på kote
90. Eventuelle fasiliteter som kontrollrom, verksted, lager, trapper og garderober med toalett
10
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
tenkes lagt inn på høyre når en kommer inn via adkomsten. For øvrig er det ikke avklart hvilke
fasiliteter som skal inn i kraftverket. På snitt (tegn 302) er det og vist typisk plassering av
generatoretasje, og turbinkjeller. Det er vist en adkomst til kraftverket på tegn. 301, eventuelle
separate rømningsveier er ikke tatt inn på tegningene.
Det bemerkes at det er vist en del utstøpninger mot fjell med betong på plantegning 301.
Dette må imidlertid vurderes sløyfet i de områder hvor fjellkvaliteten tilsier det. Gjelder
adkomsten, sugerørområdet og kraftstasjonssalen.
4.5.6
Rømningsvei
Det må anordnes egen rømningsvei fra stasjonshallen. Det mest gunstige plassering er å
legge den ut fra stasjonen og mot kjerrevegen som går parallelt eksisterende elveleie i
Rafossen.
4.5.7
Plassering transformator
For å forenkle løsningene inne i stasjonsområdet, er transformatoren plassert ute i dagen rett
utenfor adkomsten til kraftverket. Kablene ut til transformatoren er tenkt lagt i kanal langs den
ene siden av adkomsten.
4.5.8
Sugerørsarrangement
Tegning 301 og 302 er det prøvd å få til et kompakt sugerørsrom, ved at sugerørene vende
mot hverandre inn mot sugerørsgalleriet. Det er vist at hvert sugerør kan stenges med
separate luker. Det er vist en gangbane bestående av gitterrister som legges på nivå med
maskinsalen. Sugerørslukene kan alternativt sløyfes da det er mulig å sette skalluker helt ute i
avløpskonstruksjonen (se pkt. 4.5.9). Eventuelt svingenivå på undervannet er ikke undersøkt.
Sira-Kvina kraftselskap bør få anlagt en registrering på undervannet i Rafossbassenget, også
flommer, slik at man har kontroll på de nivåer som bestemmes inne i kraftverket.
4.5.9
Utløpskonstruksjon
Avløpskonstruksjonen er forslått lagt inn i fjell (se tegn 600) slik at man kan drive
avløpstunnelen tørt. I forbindelse med at det er satt en rist på skrå ytterst (se pkt. 2.1), må det
vurderes at tverrsnittet (på tunnel og rist) er stort nokk. Rista vil gi et falltap i avløpet.
rao4n 2008-01-23
Den siste fjellpluggen avventes det med til avløpssystemet er ferdig. Utløpet er delt med en
midtpilar. Det lages føringer for 2 stk skalluker. Skallukene er av samme størrelse og type som
Sira-Kvina kraftselskap benytter på andre anlegg. Det er derfor ikke snakk om å anskaffe nye
luker, men benytte de man har. Det lages et betongdekke over avløpet med utsparing for
eventuell nedstigning hvis skallukene er satt.
11
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
4.5.10
Linjetilknytning
I denne fasen er det ikke avklart linjetilknytning eller om nettet har kapasitet. Dette må
avklares i neste fase i prosjektet.
4.5.11
Adkomstveier til kraftverk og inntak
Adkomst til kraftverket
Fra RV465 som går mellom Liknes og opp til Knaben, er det på Rafoss en avkjøring som er
lagt helt inn til barnehagen på Rafoss. For adkomst til kraftverket, er det naturlig og legge den
videre fra barnehagen og inn ca. 450 m til kraftverket. Veien vil sannsynligvis gå på privat
område, og det må påregnes arbeid med ev. erverv av veiareal.
Adkomst inntaksområdet
I forbindelse med arrangementet med smoltfelle, er det behov for permanent vei bort til
inntaksområdet for å få ut en mobilkran. Det må anlegges en ca 600m lang vei fra der veien i
dag stopper på Stegemoen og fram til inntaket. Veitraseen går stedvis i utmark og stedvis
langs eldre kjerreveg.
For begge veistrekningene vil det stedvis være behov for å lage et veifundament av de
sprengte masser fra tunnelene. Det er ikke sett på hvor stort behovet er.
4.5.12
Massedeponi
Fra sprengningen av fjellrommene for kraftverk og laksetrapp, vil det bli et overskudd av
sprengte masse på ca 70 000 m3. Det må søkes å få til et deponi av som ligger utenfor
anleggsområdet, da det ikke har framkommet egnet sted innenfor området. Det erfares at
masser på sikt er etterspurt og Sira-kvina kraftselskap bør avklare behov lokalt. NVE vil for
eksempel at dette er avklart fordi det er fokus på at det må være en plan på senere
masseuttak.
5
Rafossen kraftverk. Installasjon, produksjon og kostnad
Lars Johansen, Swecos avdeling på Lysaker har utført beregninger på tilsiget og installasjon i
kraftverket. Beregningene er vedlagt i vedlegg1. Resultatet refereres ikke ytterligere her.
6
Videre undersøkelse på kostnadselementer
rao4n 2008-01-23
Det er utført tilleggsberegninger for å se på hvordan følgende momenter kan slå inn, se notat i
vedlegg 2:
12
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
6.1.1
Kostnader laksetrapp
Det er ikke utført spesifike mengdeberegninger og byggekostnader, men det antas at
arbeidene med laksetrapptunnelen kan komme opp i 40-50.000 kr/m. Dette gir en estimert
byggekostnad for 370m trapp til ca. 15,0 - 18,5 mill kroner
6.1.2
Gevinst ved å legge inntaket oppe i Stegemoenbassenget
Det er regnet på hva gevinsten vil være å legge inntaket i Stegemoenbassenget. Beregnet
utbyggingskostnad blir da på 132,5 mill. kr. Produksjonen øker fra 37,7 GWh til 40,5 GWh,
noe som gir en utbyggingskostnad på 3,3 kr/kWh.
6.1.3
Tapt produksjon ved stopp i mai måned ( stopp kraftverk pga utvanding)
Ved foreslåtte løsning er produksjonstapet beregnet til 4,1 GWh/år, sommerkraft. Ved
vurdering av utbyggingspris ved stopp en måned, så går den opp fra 3,4 kr/kWh til 3,8 kr/kWh.
Dersom inntaket legges opp i Stegemoenbassenget, så vil tapet bli på 4,4 GWh/år.
Utbyggingsprisen går da opp fra 3,3 kr/kWh til 3,7 kr/kWh.
Det betyr at ved forslåtte skisseprosjekt og pålagt stopp i kraftverket i mai måned ved
utvandring av smolt/vinterstøinger, så er prosjektet marginalt lønnsomt.
6.1.4
Muligheter for ytterligere kostnadsreduksjoner.
rao4n 2008-01-23
Utbyggingskostnadene i skisseprosjektet ligger i størrelsesorden 3,3 - 3,4 kr/kWh (ekskl.
eventuelle kostnader linjetilknytning). I skisse prosjektet, er det valgt en fjelløsning på
plassering av kraftstasjon, da det er antatt at det er det som NVE og aktørene lokalt vil gå for.
For å få prosjektet mer lønnsomt, bør det avklares om NVE kan akseptere at kraftstasjonen
legges i dagen. En stasjon i dagen hvor flere funksjoner kan forenkles kan gi vesentlige
kostnadsreduksjoner. Det nevnes det å fjerne innvendig kran samt fjerne rømningstunnelen.
13
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
Vedlegg 1
rao4n 2008-01-23
[Tekst]
26.06.2009
Skisseprosjekt Rafossen Kraftverk
Oppdrag 680891;
p:\271\680891 rafossen kraftverk. forprosjekt\08 rapporter\rapp rafossen kraftverk
korrdes2009.doc
NOTAT
Forprosjekt Rafossen kraftverk
Notat nr.:
Dato
680891-100-A01
6.3.2009
Til:
Navn
Firma
Agnar Theodorsen
SWECO Norge AS
Fork.
Anmerkning
Kopi til:
Fra:
Lars Johansen
Harald Inge Bjørseth
SWECO Norge AS
SWECO Norge AS
Rafossen kraftverk. Installasjon, produksjon og kostnad
Det er ut en foreløpig optimalisering av installasjonen og resultatet viser en optimal
installasjon med 3 Francisturbiner med samlet slukeevne ca. 38 m3/s. For å få den beste
utnyttelsen av tilsiget bør det velges en liten (7,5 m3/s) og to like men større maskiner
(15.1 m3/s). Utbyggingskostnaden er beregnet lik ca 128 mill.kr som gir en utbyggingspris
lik 3,4 kr/kWh.
Beregninger med ALAB viser at den største turbinen får en diameter lik ca 5.3 m mens den
minste turbinen vil få ca 3.8 m i diameter. Kravet til dykking vil være oppfylt når
turbinsenteret legges 1 m over undervannet, kote 83. På grunn av den fysiske størrelse og
vekt bør aggregatene være vertikale.
Vannføringene ved Rafossen er preget av store momentanflommer. Det må derfor
påregnes hurtig åpning/stenging av aggregatene.
Rafossen
pm03n 2007-02-22
Rafossen ligger like ovenfor Trelandsfoss i Kvina vassdraget. Øvre del av vassdraget,
Homstølvatnet er i dag overført til Tonstad kraftverk (1968).
SWECO NORGE
Fornebuveien 11
Postboks 400, 1327 Lysaker
Telefon 67 12 80 00
Telefaks 67 12 58 40
1 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Tilsig
Det er benyttet data for vannmerke 25.30 Stegemoen som har døgndata i perioden 19712007. Vannmerket ligger like ved det planlagte inntaket, og restfeltet mellom inntak og
vannmerke ansees for å være ubetydelig.
Tilsiget er vist som varighetskurve i Figur 0-1
Tilsig Rafossen
1971-2007
1000
m3/s
100
10
1
100 %
90 %
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0%
0.1
Figur 0-1: Tilsig Rafossen, varighetskurve
Varighetskurven viser at tilsiget lavere 10 m3/s i nesten 60 % av tiden, og er større en ca
50 m3/s i ca 10 % av tiden. Dette indikerer en maksimal slukeevne opp mot 50-60 m3/s.
pm03n 2007-02-22
Men vannmerket er påvirket av overføringen av Homstølvatnet, hvor en stor del av tilsiget
er overført til Tonstad kraftverk. Dette betyr at vannføringene ved Rafossen er preget av
lav sommervannføring og en høyere vintervannføring med relativt hyppige
momentanflommer. Data for vannmerket viser at vannføringene over døgnet kan variere
mellom ca 20 og rundt 200 m3/s. Se Figur 0-2 og Figur 0-3. Dette betyr at verdiøkningen
av en større installasjon i Rafossen kraftverk blir mindre enn hva varighetskurven tilsier.
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
2 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Tilsig Rafossen
Vannmerke 26.30 Stegemoen 1971-2007
600
100 %
90 %
500
75 %
Middel
50 %
m 3/s
400
25 %
10 %
300
0%
200
100
0
Jan Feb Mar Apr Mai
Jun Jul
Aug Sep
Okt
Nov Des
Figur 0-2: Tilsig Rafossen, persentil og middelvannføring
Tilsig Rafossen
Vannmerke 26.30 Stegemoen
250
1974
2002
200
m3/s
150
100
50
0
Jan
Feb Mar
Apr Mai
Jun Jul
Aug Sep
Okt
Nov Des
pm03n 2007-02-22
Figur 0-3: Plott enkelte år, 1974 og 2002
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
3 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Data for tilsiget til Rafossen er vist i Tabell 1:
Vannmerke
Nedslagsfelt
Sp.avløp
Al. lavvannføring
5 % sommer
5 % vinter
Tilløp
Tilløp
Fordeling
2
km
l/s/km2
m3/s
m3/s
m3/s
m3/s
mill.m3/år
26.30
1140
16.5
2.0
3.0
1.6
Total
18.8
593.5
Stegemoen
Sommer
14.7
193.3
32 %
Vinter
21.8
400.8
68 %
Tabell 1: Data for tilsig Rafossen
Produksjonsberegning
Produksjonsberegningene er utført på regneark med vannmerke 26.30 Stegemoen for
perioden 1971-2007, døgnoppløsning. Beregningene er utført for ulike installasjoner med
slukeevne mellom 1.8 og 2.2 x Qmidl, og ulike kombinasjoner av Francis og Kaplan turbiner.
Det er gjort fradrag for slipp av minstevannføring, 1.3 m3/s hele tiden. Kraftverket er
forutsatt kjørt som et elvekraftverk uten regulering der produksjon varierer med tilsiget og
hvor tilsig lavere enn minste slukeevne i stasjonen slippes forbi. For Kaplanturbinene er
minste slukeevene satt lik 20 % og for Francis er minste slukeevne satt lik 30 % av full
driftsvannføring. Minste slukeevne på turbinene er satt lavere enn normalt men kan være
mulig med teknisk tilpasning av Kaplanturbinen og grunnet det lave trykket på
Francisturbinen.
pm03n 2007-02-22
Produksjon er beregnet ved å avregne netto tilsigsserie mot en beregnet
totalvirkningsgradskurve for kraftverket. Det er regnet en konstant brutto fallhøyde, 122.581.0 = 41.5 m. Dette betyr at det er forutsatt en midlere flomoppstuvning i undervannet lik
37 cm.
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
4 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Kostnader
Det er benyttet NVEs kostnadsgrunnlag pr 2005 som er indeksjustert til 1.1.2008. Det er
ikke tatt med kostnader til laksetrapp eller ekstra terskel ved Stegemoen for å opprettholde
vannstanden i Rafossenmagasinet.
Kostnadselementer
Reguleringsanlegg
Inkluderer inntaksdam, betong-plate dam, 20 m lang og 3 m høy.
Driftsvannvei
Tunnellengde 390 m, tverrsnitt 20 m2, M=40 (sprøytebetong). Turbinrør 20 m med
diameter 2,7 m, M=90. Tverrsnittene er holdt konstant for de ulike installasjonene.
Inkluderer også glideluke som inntaksluke.
Kraftstasjon, bygg, rigg
Kostnader beregnet etter NVEs standardoppsett for vannkraftverk basert på sprengt
volum. Denne posten inkluderer også riggkostnader
Kraftstasjon, maskin og elektro
For elektrokostnader er det benyttet øvre prisgrense i prisgrunnlaget. Maskinkostnadene
skal også inkludere kostnader til sugerørsluker, maskinsalkran og sugerørsluker.
pm03n 2007-02-22
Finansieringsutgifter
Det er forutsatt en ”midlere byggetid” på 1 år og det er regnet 5 % rente.
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
5 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Resultater
Resultater er vist i Tabell 2. I tabellen er det også beregnet en brutto nåverdi ved å
avregne produksjon sommer og vinter mot en midlere kraftpris 40 øre/kWh sommer og 50
øre/kWh vinter, og årlig kraftverdi er kapitalisert ved 7 % rente i 40 år. Tilslutt er netto
nåverdi beregnet som differansen mellom brutto nåverdi og total utbyggingskostnad.
HRV
122.5
MW
3
m /s
1.8
3
F
11.5
33.9
2.0
1
K
12.9
37.6
2.0
2
F+K
12.8
37.6
2.0
2
2F
12.8
37.6
2.0
3
1F+2F
12.6
37.6
2.2
3
1F+2F
13.8
41.4
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
Mill.kr
0
3.6
12.7
33.6
50.7
0.3
0.5
0.2
8.9
8.7
0.4
5.4
125
0
3.6
12.7
33.5
55.9
0.3
0.5
0.2
9.4
10.0
0.4
5.7
132
0
3.6
12.7
35.2
54.4
0.3
0.5
0.2
9.4
9.0
0.4
5.6
131
0
3.6
12.7
35.2
47.6
0.3
0.5
0.2
8.7
8.8
0.4
5.3
123
0
3.6
12.7
36.3
50.9
0.3
0.5
0.2
9.1
8.8
0.4
5.5
128
0
3.6
12.7
39.0
54.1
0.3
0.5
0.2
9.7
9.3
0.4
5.8
136
GWh/år
GWh/år
GWh/år
kr/kWh
36.3
13.0
23.3
3.4
32.1
10.2
21.9
4.1
36.4
12.5
23.9
3.6
34.9
11.8
23.1
3.5
37.7
13.3
24.3
3.4
38.6
13.5
25.1
3.5
Mill.kr/år
16.9
15.0
17.0
16.2
17.5
17.9
Mill.kr
224.7
200.4
226.0
216.6
233.3
239.1
99.8
68.3
94.8
93.5
105.1
103.6
Prisnivå 2005+ prisstigning ant.år:
Installasjonsfaktor
Antall aggreagat
Aggregattype
Ytelse
Slukeevne
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Overføringsanlegg
Reguleringsanlegg
Driftsvannveier
Kraftstasjon, bygg, rigg
Kraftstasjon, maskin/elektro
Transportanlegg, anleggskraft
Linjetilknytning, linjer, kabler
Tiltak, landskapspleie, miljøtiltak
Uforutsett
Planlegging administrasjon
Erstatninger, tiltak, erhverv, etc.
Finansieringsutgifter (middel/år)
TOTALSUM ANLEGG
Produksjon, totalt,
sommer
vinter
Utbyggingskostnad
Prod.verdi
Brutto nåverdi
Netto nåverdi
Tabell 2: Resultater Rafossen kraftverk
3
pm03n 2007-02-22
Tabellen overfor viser at Kaplan installasjonene ikke klarer å kompensere for økt kostnad
med økt produksjon sammenlignet med Francis alternativene.
Resultatene i Tabell 2 viser at en installasjon med 3 Francis med samlet slukeevne 2 x
Qmidl i gir laveste utbyggingspris og høyeste netto nåverdi. Størrelsesforholdet bør være ett
lite og to større, men like store, aggregater. Hoveddata for denne installasjonen er vist i
Tabell 3:
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
6 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Inntak
Utløpshøyde (NV+0.37m)
Brutto fallhøyde
moh
moh
m
Beregnet falltap:
Vannføring
Falltap
Netto fallhøyde
m /s
m
m
Type
Slukeevne, største
Slukeevne, minste
Ytelse, turbin
Ytelse, generator
Ytelse, trafo
3
3
m /s
3
m /s
MW
MW
MW
122.5
81.0
41.5
Best.pkt
5.7
0.04
41.5
Qmx
37.6
1.8
39.7
Agg 1
Francis
7.5
2.3
2.8
2.6
2.6
Agg 2
Francis
15.1
4.5
5.5
5.3
5.2
Sum
37.6
2.3
14.4
12.7
12.6
37.7
128.2
3.4
105.1
pm03n 2007-02-22
Produksjon
GWh/år
Utbyggingskostnad
Mill.kr
Utbyggingspris
kr/kWh
Netto nåverdi
Mill.kr
Tabell 3: Data for installasjonsfaktor 2.0, 3 Francis aggregater
Agg 3
Francis
15.1
4.5
5.5
5.3
5.2
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
7 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Turbinkarakteristikker
Det er utført en beregning med ALAB for å finne teoretiske turbinkarakteristikker for en
installasjon med 3 Francis turbiner med data som vist i Tabell 3.
Dykkekrav
pm03n 2007-02-22
Beregningene viser at den minste turbinen må ligge ca. 1 m over undervannet. Posisjon
for stor turbin tilpasses dette. Etterfølgende figurer forutsetter turbinsenter 1 m over
undervann på kote 82.
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
8 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Rafossen stor turbin
pm03n 2007-02-22
Dimensjoner for Rafossen stor turbin
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
9 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
pm03n 2007-02-22
Hoveddata for Rafossen stor turbin
Virkningsgradsestimat for Rafossen stor turbin
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
10 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
Rafoss liten turbin
pm03n 2007-02-22
Dimensjoner for Rafossen liten turbin
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
11 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc
pm03n 2007-02-22
Hoveddata for Rafossen liten turbin
Virkningsgradsestimat for Rafoss liten turbin
6.3.2009
Forprosjekt Rafossen kraftverk
12 (12)
Oppdrag 680891; lj
g:\rafossen\notat installasjon og tilsig.doc