Vannkraft

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Vannhjul til gammel oppgangssag fra Tørvikbygd i Kvam
Satellittfoto av Chang Jiang-elva med De tre kløfters demning til venstre, og Gezhouba-demningen til høyre. Disse utgjør verdens største vannkraftverk-utbygging.
Vindmølle
Fornybar energi

Bioenergi

Bølgekraft

Geotermisk energi

Havstrømkraft

Havvarmekraft

Saltkraft

Solkraft

Tidevannskraft

Vannkraft

Vindkraft

Vannkraft som begrep omfatter all bruk av strømmende vann, fortrinnsvis i elver, til mekanisk arbeid på stedet eller omforming til elektrisitet. I begge tilfelle innebærer det at man utnytter det energipotensiale som vann innehar i en høyde over havet på grunn av jordklodens gravitasjonskraft mot sentrum. Vannkraft forutsetter at strømmende vann ledes mot et vannhjul eller en vannturbin. Ofte blir vannet i vassdrag samlet opp og magasinert ved oppdemming, dermed kan produksjonen gjøres uavhengig av vannstrømningen i øyeblikket. Anlegg som omsetter vannfall til energi, kalles vannkraftverk. Energiproduksjon ved vannkraft utnytter den del av vannets kretsløp som har å gjøre med vann på landjorden (som innsjøer, breer, grunnvann, elver), og er dermed en evigvarende energikilde.

Fallenergi transformeres til roterende kinetisk energi via et hjul med skovler, enten det er en kvernkall, et vannhjul eller en moderne vannturbin. Den roterende akslingen kan koples til tekniske innretninger som kverner, møller, sager (opprinnelig oppgangssag og senere sirkelsag), stampemøller med mere. Moderne bruk omfatter praktisk talt kun tilknyting til en elektrisk generator.

Mekanisk utnyttelse av vannkraft innebærer at energien må utnyttes på stedet eller innen umiddelbar nærhet av vannfallet, mens elektrisk energi kan transporteres via kraftlinjer over store avstander. Før denne muligheten for transmisjon av energi over lange avstander kom, ble vannkraft i enkelte tilfeller overført over større avstander via trykkluft eller trykkrørledninger der såklate vannmotorer ble benyttet.

Verdens totale elektriske energiproduksjon fra vannkraft utgjorde i 2010 ca 16 %, eller 3500 TWh, og siden 1965 har den årlige økningen vært på 2,5 %. I Norge er en meget stor del av den elektriske kraftproduksjonen fra vannkraft, men det finnes land i verden med enda høyere produksjon fra vannkraft.[1]

Selv om vannkraft er en evigvarende energikilde som praktisk talt ikke gir forurensning, kan vannkraft føre med seg miljøulemper av forskjellig art og omfang. Bortsett fra å gi skjemmende inngrep i vassdraget (store konstruksjoner som demninger, redusert vannføring eller helt tørrlagte elver, reguleringssoner i dammer, massedeponier, veier, etc.) kan fiske, dyre- og planteliv påvirkes, landområder settes under vann og samt andre negative konsekvenser. En viss risiko er tilknyttet brudd på dammer eller rør, og ødelegelser som dette kan gi. Vannkraftutbygging kan også gi fordeler ved at for eksempel flommer kan unngås.

Verdens vannkraftproduksjon[rediger | rediger kilde]

Verdens ti største vannkraftproduserende land i 2010.[2][3]
Land Årlig
produksjon (TWh)
 % av total
elektrisitetsproduksjon
Totall
installert ytelse (GW)
Kina 694 14,8 219
Brasil 403 80,2 81
Canada 376 62,0 75
USA 328 7,6 79
Russland 165 15,7 47
India 132 13,1 41
Norge 122 95,3 28
Japan 85 7,8 22
Venezuela 84 68 15
Sverige 67 42,2 17

I verden ble det i 2010 produsert rundt 3500 TWh fra vannkraft, noe som utgjorde 16,3 % av den totale elektriske energiproduksjonen. Til sammenligning utgjorde elektrisk energiproduksjon fra kjernekraft 12,8 % og produksjon fra andre fornybare energikilder (som vind, sol, geotermisk) utgjorde 3,6 %. Norge er et av de land i verden med størst vannkraftproduksjon med godt over 90 %, men i Albania, Kongo, Mocambique, Nepal, Paraguay, Tajikistan og Zambia kommer nær 100 % av all elektrisk energiproduksjon fra vannkraft. Andre land med stort bidrag er Brasil, Etiopia, Georgia, Kirgisistan og Namibia der mer enn 80 % av elektrisk energiproduksjonen kommer fra vannkraft. Det er 35 land i verden som produserer mer enn halvparten av sin elektrisitetsproduksjon fra vannkraft. Produksjonskapasiteten (total installert effekt) for vannkraft i verden har økt med gjennomsnittelig 2,5 % per år fra 1965 til slutten av 2010.[1]

Vannkraft i Norge[rediger | rediger kilde]

Vannkraft i tidligere tider[rediger | rediger kilde]

Vemork kraftverk i Rjukan er et symbol på industrialiseringen og vannkraftutbyggingen i Norge.

Før elektrisiteten ble vannkraften i Norge benyttet mekanisk på stedet. Vannkraft ble tidlig utnyttet til kverning av korn, i en liten bekkekvern eller i en større vannmølle. På 1500-tallet revolusjonerte oppgangssaga trelasthandelen i Norge. Oppgangssaga, også kalt vassag, utnyttet vannkraft til å drive et sagblad for skjæring av tømmer til plank. Byer som Moss og Uddevalla vokste på en kombinasjon av skog, vannkraft og havn. På 1800-tallet overtok vanndrevne sirkelsager, dampmaskiner ble også brukt før den elektriske motoren tok over. Kjerraten i Åsa utnyttet vannkraft til å løfte tømmer nesten 400 høydemeter. O.A. Devolds Sønner etablerte fabrikk i Langevåg for å utnytte vannkraft der: Et rør gjennom fabrikktaket ledet trykkvann frem til et stort drivhjul slik at vannkraften ble utnyttet mekanisk. Bare tre år etter Edisons glødelampe satt Devold opp en generator i fabrikken som ga lys i fabrikklokalet, men først et par tiår senere ble elektrisiteten tatt i bruk til å drive maskiner.[4] Også etter at vannkraft ble tatt i bruk til produksjon av elektrisitet ble denne ofte brukt av industri på stedet på grunn av problemer med overføring over lange avstander.[5] I en kanal med sluser utnyttes i prinsippet også vannkraft til å løfte skip og båter i den grad kanalen etterfylles naturlig av en elv.

Vannkraft i moderne tid[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Energi i Norge

I 1992 utgjorde vannkraft 8 % av Norges produksjon av energivarer, mens olje/gass utgjorde 91 %.[6] I 2011 hadde Norge en produksjonskapasitet på 122,5 TWh, NVE plusset 6 TWh på dette på grunn av mer nedbør (produksjon i eksisterende anlegg) - frem mot 2030 tror NVE at den gjennomsnittlige årsproduksjon vil øke med ytterligere 5 TWh som følge av klimaendringer.[7] Vannkraftproduksjonen kan svinge med +/- 20 TWh fra år til år avhengig av tilsig av vann og forbruk.[8] Til sammenligning har norske gasskraftverk en årlig kapasitet på 6 TWh og vindkraftverk 1 TWh i 2011. I Norge blir omlag 97-99 % av elektrisiteten produsert i vannkraftverk, omtalen av vannkraft i Norge og elektrisitetsproduksjon i Norge sammenfaller.[9] Norges produksjon, import og eksport av elkraft 1950-2010(TWh)[10][11][12]:

År 1950 1970 1980 1985 1990 1999 2000 2010
Produksjon 16,9 57,6 84,1 103,3 121,5 121,8 142,3 117,1
Import 0 0,8 2,0 4,1 0,3 6,9 1,3 14,7
Eksport 0 1,6 2,5 4,6 16,2 8,8 20,5 7,1

Note: Tall for 2010 inkluderer 5,6 TWh varmekraft og 0,90 Twh vindkraft.

I 1909 ble Konsesjonslovene vedtatt for å regulere oppkjøp av norske vassdrag med tanke på vannkraftutbygging.

Kraftkrevende industri og treforedling har forbrukt omkring 30 % av den elektriske kraften i Norge, men husholdningene og tjenesytende næringer har hatt en økende andel av forbruket.[8]

Grunnlag for Norges store vannkraftressurser[rediger | rediger kilde]

I Norge er nesten 40 % av landarealet over 600 moh [13], og det er mange fjellvidder mellom 600 og 1200 moh. Sør-Norge er dominert av Langfjella som deler Sør-Norge i Øst- og Vestlandet. Den dominerende vindretning er fra sørvest og vest, noe som skaper store nedbørmengder i disse fjellområdene. Mest ekstremt er området ved Ålfotbreen med en årlig nedbør på 6000 mm[14]. Årsnedbør på 1000 til 3000 mm i kyststrøkene er vanlig, mens på Østlandet er årsnedbøren rundt 1000 mm. Nord-Norge har nedbørforhold som ligner mye på Vestlandet, men kontrastene er store her også og de tørreste stedene på indre strøk har en årlig nedbør på rundt 400 mm[15]. Det tørreste stedene i landet har en årsmiddel for nedbør på rundt 300 mm årlig[16].

På grunn av lav lufttemperatur er fordampningen i Norge moderat hele året, og minst i områdene med mest nedbør. Mer enn halvparten av nedbøren i sørlige strøk av Østlandet fordamper, mens bare en tidel av nedbøren fordamper i høyfjellsstrøkene på Vestlandet. Lite fordampning gjør det mulig å utnytte mer av nedbøren til vannkraft[15].

Årstidsvariasjoner i avrenningen danner grunnlag for inndeling av landet i hydrologiske typeområder. Kystområdene har lavest vannføring om sommeren og minst avrenning høst og vinter. Vassdragene i innlandet har dominerende snøsmelteflom om våren, mindre vannføring om vinteren, men også en større vannføring om høsten. I fjellområdene er det dominerende vårflom og lite vannføring om vinteren, mens breområdene har dominerende smelteflom om sommeren og lite avrenning om vinteren.[15]

Norge er geologisk sett dannet av Den kaledonske fjellkjeden. Isbreene under siste istid skapte en rad vide u-daler som er spesielt egnet for magasinering av vann. Isbreene førte også til dannelse av tallrike innsjøer i fjellområdene og disse egner seg også til magasiner for kraftverk. Isbreene skrapet fjellet ned til de harde lagene noe som gjør det enkelt å bygge dammer og andre anlegg i forbindelse med vannkraftutbygging. Det norske fastlandet ligger i et geologisk sett stabilt område slik at det er lite jordskjelvaktivitet som kan være trussel mot vannkraftanleggene. Store høydeforskjeller over korte avstander gjør at Norges topografi er teknisk og økonomisk godt egnet for vannkraftanlegg[15].

Metoder for vassdragsregulering for kraftproduksjon[rediger | rediger kilde]

Utnyttelse for størst mulig kraftproduksjon[rediger | rediger kilde]

Stilisert fremstilling av et elvekraftverk. Til venstre er dammen (Reservoir) med inntak (Intake) og rør (Penstock). I midten er selve kraftsatasjonen (Powerhouse) som er en del av demningen med turbin og generator. Vannet ledes ut fra turbinen og tilbake til vassdraget (River)
Rørgate ned til Tyssedal kraftverk. Vannstrømmen (slukeevnen) i rørene og den vertikale høyde mellom turbin og vannspeilet i inntaksdammen (fallhøyde) bestemmer ytelsen som turbinene kan yte.

Formelen for elektrisk effekt i et vannkraftverk er:

P=\eta\rho\,gQh\!

der:

  • P er effekt [MW].
  • η virkningsgrad i turbin og generator. Denne vil typisk være 0,90 - 0,95 for turbin og for generator 0,97.
  • ρ tettheten av vann 1000 kg/m3.
  • Q slukeevne eller vanngjennomstrømning pr tidsenhet [m3/s].
  • g massens akselrasjon 9,81 m/s2.
  • h netto fallhøyde [m]. Det vil si at trykkfallet i turbinrør eller tilløpstunnel må subtraheres.

Eller årlig energiproduksjon:

W=\eta\rho\,gVh\!

Der V er samlet vannvolum pr. år [m3] og de andre faktorene de samme som i uttrykket over.

Av dette ser en at det blir vesentlig for en kraftregulering å både få nyttiggjort en så stor vannmengde som mulig og samtidig stor fallhøyde. Kraftutbyggeren er derfor interessert i å få tilgang til mest mulig av det aktuelle nedbørfeltet. Jo lenger ned i vassdraget inntaksmagasinet plasseres desto større vannmengde og vanngjennomstrømning (slukeevne) kan oppnåes. Lavt plasserte inntaktsmagasin gir imidlertid liten fallhøyde. Motsatt vil en kraftstasjon plassert ved havnivå og inntak plassert høyt oppe i vassdraget gi stor fallhøyde, men liten vannmengde. Best mulig utnyttelse av et vassdrag til kraftproduksjon må balansere disse to størrelsene. En løsning kan være å plassere flere kraftverk etter hverandre langs vassdraget, slik Tafjord Kraft har gjort det langs Tafjord-vassdraget og Kraftverkene i Orkla langs Orklavassdraget. Ofte vil det være en kompleks og komplisert teknisk/økonomisk optimalisering bak valg av plassering av damer, overføringstunnel og kraftstasjoner i et vassdrag. Vannføringen i elvene er enten målt eller beregnet flere steder, topologien kartlagt og kostnadene for hvert enkelt tiltak beregnet, og ut fra dette kan mange alternative vannkraftutbygginger beregnes. Rentenivå, fremtidig energipris og avdragstid vil også være parametre for denne analysen. Inntektene av prosjektet sier noe om samfunnsnytten, og denne skal igjen veies opp mot ulempene.

Jevnest mulig energiproduksjon gir best utnyttelse av den investerte kapital. Vannføringen i et vassdrag varierer med årstidene, og vil også være avhengig av hvordan vann lagres i snø og jordsmonn. Et nedbørfelt som ligger i høyfjellet, er lite og bratt, eller inneholder mye stein og grus, vil bli en typisk flomelv. Derimot vil en elv fra et stort flatt områder med store innsjøer, myrer og dypt jordsmonn gi jevnere vannføring[17].

En demning danner en kunstig innsjø og om det er mulig å variere vannvolumet kalles dette for et reguleringsmagasin. I et slikt magasin kan vann lagres og tappes kontrollert ned til kraftstasjonen. Typisk vil magasinene fylles opp i perioder med mye nedbør. Vanligvis fylles norske magasiner både om høsten og sent på våren ved snøsmelting. Tapping av reguleringsdammen skjer i perioder med stort energibehov, som typisk er om vinteren, samtidig er det normalt lite tilsig om vinteren. Reguleringsmagasinene er energilagre i det elektriske kraftsystemet. Det øverste tillatte vannnivået kalles høyeste regulerte vannstand (HRV) og nederst nivå kalles lavest regulert vannstand (LRV). I Norge er Storglomvassdammen i Nordland fylke den største reguleringsdammen med 3,5 milliarder m3 kapasitet.[18] Ofte etableres dammer der det fra før er innsjøer. Det er også tilfeller der dammen bygges på et sted der det aldri har eksistert noen innsjø, som Nesjøen i Tydal i Sør-Trøndelag.

Vannkraft har svært store investeringskostnader, omtrent som for kjernekraft, men gir langvarige inntekter. For energiproduksjon i kull-, kjerne- og gasskraftverk er det løpende kostnader for energikilden, mens vannkraft ikke har noen løpende kostnader knyttet til selve energikilden. De løpende kostnadene til drift av et vannkraftverk er meget små i forhold til inntektene av energisalg. Levetiden for et vannkraftanlegg er også meget lang, og en stor del av de eldste vannkraftverkene som er bygget i Norge er fremdeles i drift[19]. Eksempler er Glomfjord kraftverk i Nordland fylke og Såheim kraftverk i Telemark fylke.

Behov for store dammer og kraftoverføringer[rediger | rediger kilde]

Oversiktskart over Svartisen kraftverk sitt nedbørsfelt. Innsjøene som er markert med dyp blå farge er reguleringsdammene, og de rød-blå strekene markerer overføringstunneler fra andre vassdrag. Storglomvatnet er Norges størst reguleringsmagasin målt etter reguleringsvolum. Glomfjord kraftverk er den opprinnelige kraftstasjonen i området fra 1920.

Norges elektrisitetsforsyning er basert nesten bare på vannkraft og det er behov for magasiner som kan levere kraft i perioder med stort behov men lite tilsig, for eksempel under en kald vinter. Det kan også være behov for å magasinere over flere år for eksempel i tilfelle et nedbørsfattig år følges av en kald vinter. Såkalte flerårsmagasiner kan tappes ned betraktelig ved stort behov og elektrisitetsknapphet unngås. Et eksempel på flerårsmagasin er Blåsjø som det tar tre år å fylle etter nedtapping. NVE har det overordnede ansvaret for forsyningssikkerheten, mens Statnett står for den løpende oppfølgingen. I praksis betyr det blant annet å etterse at magasinfyllingen er akseptable i forhold til forventet forbruk. Utbygging av kraftlinjer er et annet tiltak.

Fordi nedbør og elektrisitetsbehov kan variere mellom regioner vil det være behov for å overføre strøm over store avstander. Dette krever kraftlinjer med stor kapasitet som kan overføre elektrisitet fra områder med overskudd (stor magasinfylling) til områder med liten magasinfylling og/eller begrensede vannkraftressurser. For eksempel kan Møre og Romsdal i perioder ha stort underskudd av elektrisitet på grunn av kraftkrevende industri og liten magasinfylling, mens andre områder av landet kan samtidig ha stort overskudd.[20][21].

Kompliserte reguleringer[rediger | rediger kilde]

Kraftverk er ofte plassert rett ved vassdraget som er regulert, slik at vannet strømmer tilbake i elva etter å ha gått gjennom turbinen. Mellom inntaksmagasinet og kraftverket blir det lite vann i elva (restvannføring) eller elva blir helt tørrlagt. Konsesjonen som er gitt for utbyggingen gir bestemmelser for dette. Nærliggende vann kan også bli oppdemt og vannet overført i tunneler til inntaksmagasinet. Vann fra nabovassdrag kan også overføres i lange tunneler. Ved bekkeinntak renner vann fra mindre elver rett ned i en kanal for å bli overført til magasin. Slike kraftutbygginger kan være svært omfattende med tunneler på mange kilometer. Aurland kraftverk og Svartisen kraftverk er norske eksempler på dette. Aller enklest kraftutbygginger er det når kraftverket og inntaksdammen er i samme konstruksjon eller står svært nært hverandre, slik det er vanlig i elvekraftverk. Noen eksempler er Hooverdammen i USA og Alta kraftverk i Finnmark.

Miljøkonsekvenser av vannkraftutbygging i Norge[rediger | rediger kilde]

Reguleringsdammen til Alta kraftverk, en utbygging som skapte stor splid på 70- og 80-tallet, kjent som Alta-konflikten. I dag er dette kraftverket en uoffisiell måleenhet på den måten at det brukes som referanse for årsproduksjon for andre prosjekter for vannkraft. Dette til tross for at det ikke er et spesielt stort kraftverk.

Norge har en mangfoldig vassdragsnatur med høye fosser, stryk og innsjøer. Vassdragene består ofte av mange små innsjøer, sideelver og bekker. Nesten alle de store vassdragene starter i høyfjellet, og norske elver er derfor preget av fosser og stryk. 10 av verdens 27 høyeste fosser finnes i Norge.[22] I alt 15 av Norges 20 høyeste fossefall er regulert til vannkraftproduksjon. Om lag 70% av Norges vassdrag er berørt av kraftutbygging.[23] Det gjelder også de fleste av de største laksevassdrag. Om lag 5% av arealet i Norge er dekket av ferskvann og det finnes rundt en halv million innsjøer og vann av ulik størrelse. Et område som tilsvarer mer enn halvparten av det totale vannarealet er neddemmet. Vel 17% av elvestrekningene og over 30% av innsjøarealene kan ha fått endret sin økologiske tilstand vesentlig på grunn av kraftregulering.[23]

Konsekvensen av reguleringen for fisket i elvene har fått særlig oppmerksomhet. I vassdrag som er regulert kan demninger og kraftverk være et fysisk stengsel, dessuten kan endret vannføring endre forholdene for fisken vesentlig. I anadrome vassdrag, altså vassdrag med fisk som vender tilbake for å gyte, kan dette få store konsekvenser for den lokale laksebestanden.[24]

Nedbryting av organisk materiale ved første gangs oppdemming[rediger | rediger kilde]

Når tidligere vegetasjon demmes opp blir det mye plantenæringsstoffer som planteplankton som svever i vannet kan nyttiggjøre seg. Dette gir igjen næring for dyreplankton som øker i mengde og igjen er mat for små kreps og andre vanndyr. For fisken i dammen kan dette bety mye føde og fiskebestanden kan komme til å øke. Oppdemning av Pålsbufjorden ble dette fenomenet observert. Etter noen år er denne effekten over.[24]

Ved første gangs oppdemning vil skog og annen biomasse bli satt under vann, om det ikke hugges vekk før vannfyllingen tar til. Biomasse vil kreve oksygen ved nedbryting og i en slik kunstig innsjø vil det bli underskudd på oksygen og kjemiske prosseser som danner dihydrogensulfid (H2S) kan starte. Et ekstremt tilfelle er Tucurui-demningen i Brasil; her ble knapt noen av trærne som ble satt under vann fjernet før første gangs oppdemning. Før dammen ble bygget var det en skog på syv ganger Mjøsas areal, og ved fylling av magasinet ble det dannet så store mengder dihydrogensulfid at dette fikk alvorlige miljømessige følger. Det ble store luktproblemer i elva nedenfor kraftverket, korrosjon i turbiner og andre stålkonstruksjoner.[24]

Vannstandsvariasjon i reguleringsdammer[rediger | rediger kilde]

Ringedalsvatnet med sterkt redusert vannstand.

I en naturlig innsjø er vannstandsvariasjonen ofte små. I de grunne områdene nært land vokser det bunnplanter, og bunndyr trives her hvor de både finner skjul og mat. Disse er igjen mat for fiskene. Innsjøer med mye fisk har gjerne denne typen soner, som går ned til rundt seks meters dyp. Med regulering av dammer blir området mellom HRV og LRV lagt tørre, noe som fører til at disse bunnplante forsvinner. Etter flere år med erosjon fra bølger og is, vil det bli omfattende påvirkning slik at også jordsmonnet vaskes vekk. Da vil det etter flere år bare være stein og glatte berg igjen. Aursjøen mellom fylkene Oppland og Møre og Romsdal og Storevatn i Lom er eksempler på dette. I slike tilfeller vil det ikke lenger være forhold for rotfaste bunnplanter og næringsgrunnlaget for fisk blir dårlige. For fugler og andre dyr som spiser bunndyr kan tilstanden i en slik regulert innsjø bety at de forsvinner fra området. Imidlertid kan det oppstå gunstige forhold for bunnplanter nedenfor LRV i tilfeller der reguleringssonen ikke er for stor. Dette avhenger av at det kommer nok lys ned til bunnplanet den tiden vannstanden er høy.[24]

I tilfeller der reguleringen bare er opptil tre meter kan det bli bedre forhold for bunnplaneter. Spesielt i langgrunne partier kan vegetasjonen være intakt og noen ganger øke. I slike tilfeller kan artsrikdommen være stor, med mange planter og bunndyr. Reguleringssonen fører til blottlagte områder som utsettes for kulde om vinteren. Dermed kan en innsjø bli mer lik arktiske forhold. Bunnfaunaen skifter karakter, slik at en får mer av de bunndyrene som er typiske lenger nord. Skjoldkreps kan dermed komme til å trives, denne er mat for ørret og populasjonen av denne kan få fortsatt gode forhold etter en regulering. Mårvatn på Hardangervidda er eksempel på dette. Generelt skjer det en dreining mot planktonetende fisk som sik og røye i en regulert innsjø, men ørret kan gå over til planteplankton slik at denne også kan være til stede. Er det derimot en stor populasjon av planktonspisende fisk, kan det bli for lite næring for ørret og denne bestanden reduseres.[24]

Isforholdene i reguleringsdammen[rediger | rediger kilde]

Ved nedtapping om vinteren vil isen legge seg opp på reguleringssonen og sprekke. Dette fører til bratte isflak med sprekker ned mot området med islagt vann. Ved økt vannstand senere på vinteren, for eksempel med overføring av vann fra en annen regulert innsjø, kan det bli overvann (vann oppå isen). Slike forhold kan være farlige både for mennesker (skiløpere) og dyr ved fall ned i dype sprekker, eller at overvannet forhindrer ferdsel.[24]

Demningen blir et fysisk stengsel[rediger | rediger kilde]

I anadrome vassdrag blir demningen et stengsel som i forskjellig grad hindrer fisken i å svømme opp i elva for å gyte. Ørret som naturlig holdt til i innsjøen kan få motsatt problemet ved at den vandrer nedover elva for å gyte, noe som demningen forhindrer. Laksetrapper kan være til hjelp for dette, se avsnitt nedenfor.[24]

Temperatur og isforhold[rediger | rediger kilde]

Ofte vil en regulering av en elv føre til at vannet som kommer ut fra kraftstasjonen har en høyere temperatur enn det som er naturlig i elva. Grunnen er at vannet til kraftstasjonen tappes ut langt nede i et magasin der temperaturen kan være forskjellig fra temperaturen i de øvre vannlagene. Det naturlige utløpet vil alltid være fra det øverste vannlaget i innsjøen. Vannet i elva vil normalt ha en temperatur på rundt 0ºC om vinteren, så det er ikke snakk om en stor temperaturøkning. Allikevel påvirker dette insekter, bunndyr og fisk, som har egg og larver som har sin naturlige hvileperiode om vinteren. Insekter kan starte å klekkes tidligere når deres livssyklus endres. Når så utviklede insekter kommer opp i kald vinterluft dør de. For laks og øret kan den økte temperaturen føre til endret tidspunkt for gyting. Slike arter er tilpasset den historiske syklusens i elva og har utviklet seg siden istiden for 10 000 år siden. Endringen fører til uheldige livsbetingelser.[24]

De vanligste effekter av vassdragsreguleringer i norske vassdrag er redusert sommervannføring, redusert sommertemperatur, økt vintervannføring og økt vanntemperatur om vinteren[25]. Nedsatt sommertemperatur i en elv kan også skje av samme årsaker som nevnt over. Dette vil på den annen side føre til redusert vekst for både bunndyr og fisk. Normal begynner laksungene i en norsk elv å vokse om våren med en temperatur på rundt 7ºC, og ved 16-17ºC vokser de raskest. Blir temperaturen lavere en dette påvirker det veksten mye. Generelt er veksten for fisk som skal vokse opp avhengig av både temperatur og tid. Reduseres dette produktet,av temperatur og tid, blir kullene mindre. I elver med lav vannføring om sommeren kan veksten for fisk og bunndyr øke, spesielt om det er laget terskler (små demninger som danner vanndammer). I slike tilfeller blir det gunstige forhold for ungfisken. Problemet blir gjerne at laksen får problemer med å svømme opp i elva for å gyte, fordi tersklene danner hindre. Noen regulerte elver kan få endringer av temperaturen over kort tid, for eksempel når kalt vann fra breer slippes gjennom kraftverket. Igjen kan naturlige sykluser for livet i elva bli påvirket i negativ retning.[24]

I Altaelva er det påvist at fiskens fettreserver i området nedenfor utløpet av kraftverket er meget små, og på grensen av det som er mulig å overleve på om våren. Dette mener en kan ha sammenheng med forhøyet vanntemperatur om vinteren. Dermed blir fisken mer aktiv, uten at fisken klarer å kompensere økt fysiologisk aktivitet gjennom økt næringsinntak. Foruten at dette fører til økt dødelighet av ungfisk i elva, er det også sannsynlig at smolt i en slik tilstand som klarer å vandre ut, vil ha reduserte muligheter til å overleve overgangen til sjøvann. Tilsvarende er det indikasjoner på at presmolt som utsettes for moderat forsuring i ferskvannsfasen, får ekstra dødelighet når smolten vandrer ut i sjøen. Generelt er temperaturendringer som skjer i et regulert vassdrag i Norge av mange sett på som en av de viktigste faktorene for endringer i bunndyrfaunaen.[25]

Redusert vannføring og mindre flom[rediger | rediger kilde]

En viktig hensikt med reguleringen av vassdraget er å få kontroll på den totale vannmengden slik at kraftproduksjonen kan skje i de ønskede periodene av året. Vanligvis er vårflomen og høstflommen årvise perioder med normalt meget høy vannføring i en elv. Etter en kraftverksutbygging blir det ofte mer vannføring sommer og vinter, men flommene blir mindre. Med mindre vanndekkede områder i elva ved minstevannføring reduseres bunnvegetasjon og dermed også mengden bunndyr, som igjen gir mindre fisk. Et annet fenomen er at sedimenter avsettes i større grad når vannstrømningen blir lavere og flommene færre. Dette har gitt både positive og negative konsekvenser. Laksen kommer for å gytte ved stor vannføring og er avheng av vann for å svømme oppover elva, ved redusert vannføring kommer den seg ikke til gyteplassene. For øvrig er det tilfeller med betydelig økt bestand på grunn av endret vannføring.[24]

Der elva strømmer over grunne områder vil det om vinteren kunne bli isdannelse som dekker elva og is som skurer på elvebunnen. Konsekvensen er at bunnvegetasjonen ikke får etablert seg. I andre tilfeller blir vannføringen større og mer stabil om vinteren, noe som fører til økt bunnvegetasjon. Dermed kan forholdene bli bedre for bunndyr og fiske. Orkla i Sør-Trøndelag er et eksempel som viser at moderat utvikling av bunnvegetasjon er fordelaktig. Større vanndekkede områder av elvebunnen kan føre til bedre forhold for smolt og bedre ressursgrunnlag for fisk. Økt vannføring om vinteren i Suldalslågen er et eksempel på negative konsekvenser av økt vintervannføring, fordi vegetasjonen i elva ble vasket vekk. Dette førte i neste omgang til mindre bunndyr.[24]

Det er fare for at endret vannføring påvirker sammensetningen av stein og grus i elvebunnen, altså det som kalles substrat når det danner livsområde for organismer og dyr. Et heterogent bunnsubstrat er positivt fordi det gir mange hulrom av forskjellig størrelse i bunnen. Kornfordelingen i substratet er bestemt av vannføring/vannhastighet. På sikt vil derfor en vassdragsregulering påvirke kornfordelingen og substratets beskaffenhet. Bunndyrene kan tilpasse seg endringene i substratet. For laksunger kan dette bety at kvaliteten på næringen endres. Siden årsyngel av laks og eldre laksunger spiser forskjellig bytte, kan endringene i næringen være positiv eller negativ for laksungene avhengig av deres livsstadium. Småkortet substrat favoriserer små livsformer, mens større dyr får færre tilholdsteder.[25]

Mindre utspyling av organisk materiale, som er næring for bunndyr, gir planterestspisere et bedre næringsgrunnlag. I tillegg vil som nevnt temperaturen kunne øke noe. Økning både i temperatur og organisk materiale vil virke positivt på bunndyrproduksjonen. I elver med redusert vannføring er faren for «skadeflom» med betydelig utspyling av både organisk og uorganisk materiale redusert.[25]

Ved vannkraftreguleringer i Norge vil elvene gjerne stykkes opp ved at det bygges demninger flere steder og vann overføres mellom vassdragene. Det som er igjen av en elv i en dalbunn kan ofte være sterkt redusert. Dermed er det skapt et nytt, men mindre vassdrag. Biologisk vil det nye vassdraget være ulikt det opprinnelige siden dynamikken i det opprinnelige vassdraget har blitt endre på mange punkter ved regulering. Eksempelvis vil betydningen av innsjøenes produksjon av biomasse for vanndyrene som lever av mikroorganismer nedstrøms bli svekket eller ødelagt. Dette skjedde f.eks. i Aurland nedenfor Vassbygdvatn etter at Vangen kraftverk ble bygd. Regulerte vassdrag hvor anadrome elvestrekninger har mistet mye av nedslagsfeltet, inkludert innsjøer, kan derfor få et nytt og langt lavere biologisk produksjonspotensiale i tråd med sammenhengen mellom nedslagsfeltets størrelse og avkastning per elvestrekning. Opprinnelig produksjon av laksunger kan derfor bli mindre siden bæreevnen er endret.[25]

På den annen side kan mindre flom i vassdraget føre til mindre konsekvenser for bebyggelse, infrastruktur og dyrket mark. Dette er tilfelle i Gudbrandsdalslågen der det er mulig å dempe konsekvensene av flom med tapping av magasiner før vårflommen kommer.

Hurtige varierende vannføring[rediger | rediger kilde]

Laksetrapp er et tiltak for å hjelpe fisk opp vassdraget etter en regulering.

Der vannføringen i et vassdrag hurtig reduseres kan områder langs elvebredden hurtig bli tørrlagte og fisken greier ikke å følge med. Dette fører til redusert fiskebestand. Hurtig økt vannføring kan være spesielt ugunstig fordi smolt tas med vannstrømmene og føres vekk.[24] I Altaelva ble det gjennomført et forsøk med stranding av laksunger i april 1992. En reduksjon i vannføringen fra 33 til 20 m3 /sek over en periode på 1,5 time førte til at minst 1–1,5 fisk/m2 strandet. Før dette forsøket hadde det også vært flere brå endringer i vannføringen.[25]

I de senere årene har det blitt mer vanlig med såkalt effektregulering i regulerte vassdrag. Det innebærer at energiproduksjonen økes på tider av døgnet der kraftprisen er høy. En konsekvens av dette er hurtig økende vannføring i elva nedenfor kraftverket. På grunn av dette kan sedimenter virvles opp i vannet. Denne fører videre til økt erosjon, men etter en tid vil sedimentene vaskes vekk og problemet avtar. En annen uheldig effekt som oppstår i perioder med redusert vannstand i elva er at grunnvannet innenfor strandsonen kan komme over vannspeilet. Grunnvannet i massene langs elva vil ha overtrykk, og strømmer ut. Utslag av grunnvann vil da kunne føre med seg sedimentene i strandsonen. Dette fører til erosjon langs bredden i tillegg til at løsmasser transporteres videre i elvevannet.[17]

Påvirkning av vannkvaliteten[rediger | rediger kilde]

Elver som renner gjennom befolkede områder er gjerne resipient for jordbruksavrenning, kloakk og annen forurensing, og i spesielle tilfeller tungmetaller fra gruvevirksomhet. Ved perioder med lav vannføring blir konsentrasjonen av denne forurensningen større og kan virke sjenerende, for eksempel ved at bakterieinnholdet vil øke. Kombinasjonen av mindre bunnareal og økt konsentrasjon av forurensning kan være sterkt skadelig for bunndyr, vekster og fisk. Generelt kan redusert flom i en elv føre til til mindre utspyling av forurensing som har hopet seg opp.[24]

Et helt annet kjemisk fenomen er luftovermetning. Over et visst nivå har dette dødelige konsekvenser for fisk. Det forekommer når luft blir sugd inn i inntakt til kraftverket. Denne luften blir blandet med vann som er under trykk i tunnelen ned mot turbinene i kraftverket. Når trykket øker, løses luften opp i vannet. Ved hurtig trykkfall etter at vannet forlater turbinene, oppstår det overmetning av oppløstløst luft i vannet. Dette kan sammenlignes med en flaske med brus der karbondioksid er oppløst i væsken. Fenomenet som skjer i turbinen er noe av det samme som skjer ved å riste på flaske og så åpne korken, da vil store mengder bobler strømme ut av flasken. Det er nitrogen som er hovedbestanddelen i luft, og alle organismer som puster i vann som er luftovermettet, vil få gassblæresjuke fordi de ikke klarer å bli kvitt nitrogenet i vannet. Dødelighet av laks som følge av luftovermetning fra kraftverk er påvist i Nidelva ved Arendal, flere steder på Vestlandet, og i Driva i Møre og Romsdal. I Tafjorden måtte et oppdrettsanlegg flyttes lengre vekk fra kraftstasjonen Tafjord 4 for å unngå fiskedød. Problem med luftovermetning kan vanligvis begrenses ved tiltak i inntakssystemet til kraftverk som forhindrer at luft suges inn.[24][25]

Endrede forhold i fjorder med regulerte vassdrag[rediger | rediger kilde]

De hydrologiske forholdene i vassdragene påvirker også forholdene i sjøområdene utenfor. Norske fjorder er om våren og forsommeren påvirket av ferskvannstilførsel fra vassdrag, spesielt inne i fjordene er dette merkbart. Saltholdighet, strømforhold, tykkelse på brakkvannsslaget og temperatur er de faktorer som er mest påvirket. Dersom en betydelig del av ferskvannstilsiget magasineres, vil det påvirke disse faktorene. Smolten som kommer ut i sjøen på denne tiden av året, vil derfor møte andre forhold enn det som var opprinnelig. Dersom det er høgere saltholdighet, vil dette kunne skape osmotiske problemer for laksesmolten. Videre er det vist at smolten følger strømmene under utvandringen i fjordsystem. Dersom strømmene blir redusert som følge av redusert ferskvannstilførsel, betyr dette redusert utvandringshastighet for smolten. Dette vil igjen bety økt predasjon og muligheter for økt påslag av lakselus. Problemer knyttet til effektene av reguleringer utenfor vassdragene, har hittil vært lite påaktet.[25]

Et annet forhold som har betydning for menneskers og dyrs ferdsel er sveket istykkelse i innsjøer eller fjorder der regulerte vassdrag har sitt utløp. På grunn av endrede og større vannstrømmer om vinteren vil isen kunne bli svak. Der det før var mulig å gå på isen vil dette kunne bli farlig.

Redusert fossesprøyt[rediger | rediger kilde]

I elver med fosser vil reguleringen gjøre disse mindre, dette gir mindre fossesprøyt. Fossesprøyt draes med vinden over større områder og gir fuktighet for spesielle planter og mosser. Redusert fossesprøyt redusere mengden av planter som kvann, kildemjølke og bekkesildre.[24]

Konsekvenser for biologisk mangfold[rediger | rediger kilde]

Nasjonal rødliste er en liste med de organismer og dyr som står i fare for å utryddes. Totalt 267 arter med tilknytning til innsjøer, elver og bekker, 275 arter med tilknytning til våtmarker og 216 arter i flomsonen står på rødlista som truet eller nær truet. Flere av artene er tilknyttet både ferskvann og våtmarker. Vannkraftutbygging er en av de faktorer som bidrar til å øke risikoen for at en del arter vil kunne dø ut. Omfattende regulering av fosselandskap kan forringe eller ødelegge biotopene til erler og fossekall.[23]

Svekket opplevelsesverdi av landskapet og reduserte kulturverdier[rediger | rediger kilde]

En vannkraftutbygging føre ofte til redusert vannføring i elvene, og tørre elvebunner. Fosser og stryk kan forsvinne eller bli redusert, og spesielt kan reguleringssoner i dammer oppfattes som svært skjemmende. Estetisk er reguleringssoner et problem, spesielt der jordsmonnet vaskes ut og bare stein og grus blir igjen. I innsjøer i høyfjellet er dette et mindre problem siden det uansett bare er svaberg og stein i strandsonen. Bygging av veier og kraftledninger, samt deponier fra stein som tas ut for vanntunneler kommer i tillegg til dette.

Fiskebestanden vil ved de fleste vannkraftutbygginger bli negativt påvirket, som kan påvirke populære fritidsaktivitet som fiske i elver og innsjøer, spesielt sjøørret- og laksefiske. For reiselivsnæringen vil ofte vannkraftutbygging få negative konsekvenser. I noen tilfeller kan kulturminner bli skadet eller forsvinne under vann ved oppdemning. På grunn av de skader som vannkraftutbygging fører til ble det i 1999 laget en utredning (NOU 1999: 9) for Miljøverndepartementet for å se på skadene spesielt for laksefisket.[25]

Kulturlandskap settes under vann[rediger | rediger kilde]

Ved oppdemning av et landområde eller en dal vil naturligvis landområder bli ubrukelige for de aktivitetene som tidligere var mulig. Alta kraftverket er et hjemlig eksempel på dette. Et annet omfattende tilfelle er byggingen av i Tucurui-demningen i Brasil der 3000 familier og over 280 000 dyr ble flyttet for å forsøke å redde noe av dyrelivet.[24] Et betydelig mer ekstremt eksempel er De tre kløfters demning, der mange byer ble satt under vann og over en million innbyggere måtte forlatte sine hjem, som tematisert i filmen Balzac og den lille kinesiske syersken.

Tiltak for å redusere konsekvensene av vannkraft[rediger | rediger kilde]

Mardalsfossen i Møre og Romsdal fylke regnes som Norges nest høyeste fossefall med en høyde på 705 m. Fossen er del av elva Mardøla, som er regulert for Grytten kraftverk fra 1975. Dette var en av de mest kontroversielle kraftutbyggingene i Norge. Filosofen Arne Næss og mange andre demonstrerte mot utbyggingen, kjent som Mardøla-aksjonen. Om sommeren er det en minstevannføring på 3 m3/s slik at fossen fremdeles kan oppleves i landskapet.

Det settes ut smolt og tidligere ble det eksperimentert med næringsdyr for fisk. Eksempler på næringsdyr som er forsøkt satt ut er istidskreps, mysis, og skjoldkreps. Det er også forsøkt å sette ut rovfisk for å ta små planktonspisende fisk som er en konkurrent i næringsveien for de fiskene som er interessante for sportsfiskere. I elver er etablering av terskler, det vil si lave demninger i betong, benyttet for å få kunstige vannspeil ved lav vannføring. Estetisk forbedrer dette inntrykket av elva, selv ved lav vannføring. Det oppstår gjerne mange bunndyr i slike dammer, dette fordi det oppstår høye vanntemperaturer og biologisk materiale farer ikke bort med strømmen. Dermed blir det mye mat for fisken. Laksetrapper er også et mye brukt tiltak.[24] Steinsetting av bunn og kanter har også blitt utført i en del regulerte vassdrag.[25]

Eldre kraftverk har som regel få restriksjoner på driften av hensyn til laks. I slike tilfeller forekommer ofte hyppige og store vannføringsendinger. I nyere utbygginger (f.eks. Alta og Orkla) er det i økende grad tatt hensyn til laksen når manøvreringsreglement er blitt fastsatt. Krav til minstevannføring og bestemmelser om stabilitet i vannføring har avgjørende konsekvenser for virkning på laks i regulerte vassdrag. Undersøkelser i Orkla har vist at ved å øke minstevannføringen om vinteren i størrelsesorden fem ganger, så har produksjonen av smolt økt med opptil 80%.[25] I dag er ofte det viktigste tiltaket for å avbøte miljøpåvirkninger krav til minstevannføring og restriksjoner på reguleringshøyden i dammer, samt utsettinger, fisketrapper, terskler.[26] For å spare verdifull vassdragsnatur, vedtok Stortinget våren 2001 å si nei til store nye prosjekter der en griper inn i urørt natur som er viktig for miljøet. I de nærmeste årene skal myndighetene gjennomgå gamle reguleringstillatelser. Hovedmålet med dette er å bedre miljøforholdene i tidligere regulerte vassdrag. Her skal man ta hensyn til nye lover og regler som for eksempel den norske vannforskriften. I følge denne forskriften skal det lages forvaltningsplaner som beskriver hva som skal gjøres for å ta vare på naturen på best mulig måte. Det er NVE som skal samordne dette arbeidet nasjonalt.[23]

For tiden (2014) er det 800 søknader om utbygging av vannkraft i Norge. Noen få av disse er relativt store kraftverk, men de fleste er småkraftverk. De mest kontroversielle utbyggingen er i følge Aftenposten og Naturvernforbundet: Ullsfjorden/Lyngen i Troms, Vasja i Nordland, Trongsfoss i Nord-Trøndelag, Garbergselva i Sør-Trøndelag, Einunna i Hedemark, Gjengedalsvassdraget og Vigdøla i Sogn og Fjordane, Nedre Otta i Oppland, Godfarfossen i Buskerud, Øystesevassdraget i Hordaland, Daleelva og Lysefjorden i Rogaland. Det var etter at det ble åpnet for grønne sertifikater at en subsidiering gjør mange små prosjekter lønnsomme. Småkraftverkene har gjerne blitt sett på som lite problematiske, men det samlede omfanget blir av naturforkjempere ansett som problematisk.[27]

Småkraftverkene medfører også tekniske inngrep i naturen. I en del områder er det stor tetthet av foreslåtte prosjekter, slik at mulige effekter i følge NINA må vurderes på større geografisk skala enn hvert enkelt prosjekt isolert.[28]

Se også[rediger | rediger kilde]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ a b http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/2012_Hydropower_Roadmap.pdf www.iea.org - publication 2012 - Hydropower Roadmap
  2. ^ «Technology Roadmap - Hydropower, 2012». International Energy Agency. Besøkt 10. august 2014. 
  3. ^ «Land med størst installert ytelse for vannkraftproduksjon, 2010». The shift project Data Portal. Besøkt 10. august 2014. 
  4. ^ Bruaset, Oddgeir (1999): Sunnmøre og sunnmøringen. Det norske samlaget.
  5. ^ Vollan, Odd (1967): Tafjord Kraftselskap 1917-1967. Ålesund: Sunnmørspostens trykkeri.
  6. ^ NVE (1993): Energifakta 1993. (Figur 3.1)
  7. ^ Aftenposten 17. juni 2012 «Tidenes kraftutbygging er i gang», s.12
  8. ^ a b St. meld. nr 29 (1998-99): Om energipolitikken. Det kongelig olje- og energidepartementet.
  9. ^ SSB energisider, lest 18.juni 2012
  10. ^ NVE (1993): Energifakta 1993. (Tabell 5.2.3.1)
  11. ^ SSB: Norges offisielle statistikk. Serien er nedlagt fra 1.1.2010.
  12. ^ SSB: Elektrisitet, årstal, 2011
  13. ^ [1] Statistisk sentralbyrå: Samlet areal, arealfordelinger og kystlinjens lengde, etter fylke
  14. ^ Cicerone (2005), Sigbjørn Grønås, Dag Kvamme og Roar Teigen
  15. ^ a b c d Arne H. Erlandsen, Per Einar Fougli, Carl-Erik Grimstad: Vannets kraft: samfunnsbygger og miljøpåvirker. Norges vassdrags- og energiverk & Energiforsyningens Fellesorganisasjon. ISBN 8243602666
  16. ^ [2] yr.no Norges våteste og tørreste steder
  17. ^ a b Arne Tollan: Vannressurser. Universitetsforlaget, 2002. ISBN 82-15-00097-5
  18. ^ http://snl.no/Storglomvatnet
  19. ^ [3] www.fornybar.no vannkraft store vannkraftverk
  20. ^ [4] www.Statnett.no Samfunnsoppdrag - Neste generasjon kraftnett
  21. ^ [5] www.energinorge.no Forsterket kraftnett kan utløse milliardinvesteringer
  22. ^ http://www.worldwaterfalldatabase.com/tallest-waterfalls/total-height/ – World Waterfall Database.
  23. ^ a b c d www.miljøstatus.no – Vassdragsregulering.
  24. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Jan Økland og Karen Anna Økland: Vann og vassdrag 1. - Ressurser og problemer Vett og viten AS, 1995. ISBN 82-412-0151-6
  25. ^ a b c d e f g h i j k [6] NOU 1999: 9 Til laks åt alle kan ingen gjera? www.regjeringen.no
  26. ^ [7] Brian Glover, Åge Brabrand, John Brittain, Finn Gregersen, Johannes Holmen og Svein Jakob Saltveit: Avbøtende tiltak i regulerte vassdrag - Målsetninger og suksesskriterier. NVE Rapport nr. 10 – 2012
  27. ^ «Klimatiltak truer vassdragene» Aftenposten 15.01.2014
  28. ^ Utvikling av metodikk for analyse av sumvirkninger for utbygging av små kraftverk i Nordland, NINA, rapport 506, 2009.

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]