Redder fisk med turbulens

Nyhet, Fornybar produksjon, Forskning

Publisert

grindsystem. Foto

Et avansert grindsystem i Mandalselva ved Laudal kraftverk skal skape turbulens i vannet, slik at fisken ikke havner i inntaket og blir most i turbinene. Foto: Agder Energi

En «sprø» idé klekket ut under idémyldring ble utgangspunktet for et lovende produkt som kan hindre fisk i å bli dratt inn i inntak og havne i turbinskovlene.

Vanlige grinder foran kraftverksinntak er bygd for at kvister og trær ikke skal komme inn i kraftverkene, men de vil sjelden hindre at små fisk blir dratt inn av vannstrømmen.

Fiskesikre grinder må ha lysåpninger som er så små at fisken ikke slipper gjennom. For at vannhastighetene ikke skal bli så høye at fisken klemmes fast mot grinda, må det være et stort grindareal.

I større eksisterende kraftverskinntak kan det være både teknisk utfordrende og svært dyrt å bygge om til fiskesikre grinder. Derfor finnes det ikke fiskesikre løsninger i de store kraftverkene, verken i Norge eller andre steder i Europa.

Nå har forskerne og fagfolkene i HydroCen utviklet et konsept der grindstavene vinkles, slik at de skal skape små virvler av turbulens i vannet. Dette skal lede fisken vekk fra inntaket og videre til en sikker nedvandringsvei.

Utnytter hydrauliske strømmer

Seniorforsker Torbjørn Forseth hos Norsk Institutt for Naturforskning (NINA) i Trondheim forteller at ideen om å utnytte turbulensvirvler til å lede vekk fisken ble klekket ut på et arbeidsseminar med norske og utenlandske deltakere fra forskningen og vannkraftindustrien i HydroCen.

– Det begynte med at noen kastet fram en «sprø ide». Kunne man utnytte at fisk kan sanse turbulens? Tiltrekkes de av noen typer virvler og skremmes av andre?  Det viste seg at våre samarbeidspartnere fra det sveitsiske forskningsinstituttet ETH Zürich allerede hadde arbeidet med grindløsninger som bygger på noen av de samme prinsippene, sier Forseth.

Testet på Laudal

Etter vellykkede modellforsøk på laboratoriet i Zürich, bestemte forskerne i HydroCen seg for å teste ut et fullskala pilotanlegg ved Laudal kraftverk i Mandalsvassdraget.

Mandalselva var for inntil hundre år siden en av Norges beste lakseelver. Men sur nedbør som følge av svovelutslipp til luft fra europeisk industri, tok knekken på laksebestanden. Nå har den imidlertid tatt seg opp igjen.

Grindanlegget består av en rekke av sammenkoblede flytebrygger, fortøyd til land og med ankre til bunnen. Siden det er modulbasert, er det enkelt å ta det på land for vedlikehold, eller når det ikke er bruk for det. Konstruksjonen skal også være robust mot selv de kraftigste vårflommene.

Måler fiskens bevegelser

PhD-stipendiat Halvor Kjærås tar sin doktorgrad i prosjektet, og kartlegger vannets bevegelse og hvordan fisken oppfører seg når den kommer til ledegrindene.

­­– Vi vet fra før at smolten oftest vandrer nær vannoverflaten, og ledegrinda stikker derfor 1,5 m ned i vannet. Åpningen i grinda er større enn fisken, så den kan passere hvis den vil, men forskning fra ETH Zürich i Sveits viser at når stavene i grinda vinkles riktig, vil det oppstå forhold i vannstrømningen rett oppstrøms rista som får fisken til å holde avstand, sier han.

Ved å simulere vannstrømningene med CFD-programvare (computational fluid dynamics), kan forskerne finne ut hvordan en slik ledegrind i elva vil endre vannstrømningene både lokalt og i en større del av elva, og vurdere hvordan dette vil påvirke fiskens bevegelser.

Lydmerker

Sweco Trondheim bidro med de første tegningene av ledegrinda, mens et lokalt mekanisk verksted utviklet ideene videre og konstruerte en 85 meter lang flytende ledegrind.

I mai skal 150 av de flere tusen smoltene som er klare til å begynne nedvandringen forbi kraftverket på sin vei til havet, merkes med små sendere som sender ut lydsignaler. Ved å montere lyttebøyer (hydrofoner) i vannet, kan forskerne følge bevegelsene til hver enkelt av de merkede fiskene.

Samfunnsoppdrag og krav

Hos Agder Energi forteller prosjektansvarlig Svein Haugland at de har brukt mye ressurser rundt Laudal de siste årene for å bedre forholdene for laksebestanden.

– Det er delvis et myndighetspålagt krav til oss, men vi er også motivert av et generelt syn på at vi har et samfunnsansvar, der vi blant annet føler oss forpliktet til å ta vare på laksen, sier han.

Haugland forteller også at det er gjort et veldig grovt estimat på hva ei finmasket grind foran inntaket ville kostet. – Det hadde antakelig kostet oss rundt 30 millioner kroner. Så kan Tjøl Eiken hos Steis, som har bygget dette anlegget for oss, fortelle hva et anlegg med slike flytende ledegrinder kan koste om det kommer i ordinær produksjon, sier Haugland.

Ned mot en firedel

Det gjør eier og produksjonsleder Tjøl Eiken hos Steis Mekaniske Verksted AS gjerne. – Jeg tror vi kunne fått ned prisen under 10 millioner kroner, vurderer han. Det er nærmere en firedel av hva ei vanlig, fisketett grind ville kostet.

Eiken forteller at de allerede har fått henvendelser om et slikt anlegg fra både norske og svenske elveregulanter.

– Dersom dette prosjektet kan bekrefte at designen virker, vil vi kunne levere slike anlegg på vanlige kommersielle vilkår allerede til neste vinter, tror han.

Forskerne vil videre

Forskerteamene i Norge og Sveits skal samarbeide med vannkraftindustrien om et nytt stort prosjekt for å videreutvikle ideen om å bruke turbulensvirvler til å lage fiskestier som leder fisken forbi kraftverksinntak. Der er ambisjonen å lage helt nye konstruksjoner som leder fisken.

– For å svare på dette, må vi studere hva slags virvler som skapes av ulike objekter, hvordan fisken reager på disse og hvordan objektene kan kobles sammen til fiskestier. Så har vi en ferdig testlokalitet i Laudal for å finne ut hvor gode slike nye løsninger kan bli, sier seniorforsker Torbjørn Forseth.

Tekst: Atle Abelsen - gjengitt etter avtale med Energiteknikk.