Stornorrforsin vesivoimalaitos

Stornorrforssenin vesivoimalaitos on Uumajanjoessa Uumajassa Ruotsissa sijaitseva pato ja vesivoimalaitos. Voimalaitos on tyypillinen jokivoimalaitos, jolla on pieni säännöstelyallas. Vesi johdetaan laitokseen osittain tunneleita pitkin ja voimalaitos sijaitsee kallio-onkalossa syvällä maan alla, joten sitä voidaan kutsua myös tunnelivoimalaitokseksi. Vesivoimalaitos on kapasiteetiltaan Ruotsin toiseksi suurin ja se on sekä Ruotsin että Pohjoismaiden suurin jokivoimalaitos.

Stornorrforsin vesivoimalaitos
Stornorrfors kraftverk
Dammen i Norrfors
Dammen i Norrfors
Valtio Ruotsi
Sijainti Uumajan kunta
Koordinaatit 63°51′11″N, 20°03′07″E
Rakentaminen alkoi 1953 [1]
Vihkiminen 13.9.1959 [2]
Sähköverkkoon 1958 [3]
Valmistunut 1958 [3]
Perustaja Vattenfall
Omistaja Vattenfall (75 %) ja
Uumajan kunta (25 %) [3][4]
Operaattori Vattenfall
Pato
Nimi Norrforsdammen
Vesistö Uumajanjoen vesistö
Joki tai koski Uumajanjoki,
Norrfors
Valuma-alue 26 500 km² [5]
Keskivirtaama 445 m³/s [6]
Korkeus 18 m [7]
Voimalaitos
Nimi Stornorrfors
Tyyppi jokivoimalaitos
Pudotuskorkeus 74,5 m [1]
Rakennevirtaama 975 m³/s [3]
Turbiinit 3 × Francis (131 MW) [4]
1 × Francis (187 MW)
1 × pienvoimala
Kapasiteetti 599 MW [3]
Säännöstelyaika 39 vrk [lower-alpha 1]
Vuosituotanto 2 298 GWh [4]
Commons luokka
[ Muokkaa Wikidatassa ] [ ohje ]

Padot, penkereet ja varastoaltaat

Joen luontainen kulku on katkaistu rakentamalla jokeen Norrforsin kohdalle kaksi maapatoa, jotka estävät veden virtaamisen vanhoja sivu-uomia pitkin, ja yksi betoninen säännöstelypato, joka katkaisee veden kulun joen pääuomaa pitkin. Patojen yläpuolella oleville joenrannoille on rakennettu penkereitä, joiden taakse voidaan nostaa joen vedenpintaa muutaman metrin. Allasta kutsutaan nimellä Norrforsdammen. Vanha uoma on jäänyt kivikkoisena lähes kuivilleen ja sitä ruokkii enää muutama sivujoki tai sivuoja.[1][lower-alpha 2]

Jokeen syntyvä säännöstelyallas on nostanut vedenpintaa Uumajanjoella noin 20 kilometrin matkalla yläjuoksulle Pengforsin vesivoimalalle asti ja Vännäsin taajaman kohdalla jokeen yhtyvä sivujoki Vindelälven tulvii vielä noin 10 kilometrin matkalta [lower-alpha 2]. Jokivoimalaitoksilla on yleensä pieni säännöstelyallas, mutta sen tarkoituksena on pääasiassa varmistaa veden riittävyyden vesiturbiineille ja parantaa hieman myös niiden tehoa. Veden riittävyys koko vuodeksi on varmistettu säännöstelemällä joitakin luonnonjärviä ja tekojärviä Uumajanjoen valuma-alueen yläjuoksulla. Kun voimala käynnistyi vuonna 1958, oli voimalan säännöstelykapasiteetti vain Storumanin varassa. Sen jälkeen on sääntelyvaraa kasvatettu lisäämällä säännösteltäviä kohteita. Niistä suurimmat ovat (suluissa säännöstelyvara) Abelvattnet (0,398 kuutiokilometriä eli km³), Gardiken (0,871 km³), Över-Uman (0,357 km³), Ajaure (0,209 km³), Storuman (1,101 km³), Sturjuktan (0,577 km³). Kaikki varastoaltaiden säännöstelyvarat yhdistämällä saadaan 3,3 km³ eli 3,3 miljardia kuutiometriä. Säännöstelyvaran käyttö riittäisi Stornorrforsin käytössä kuitenkin vain 39 vuorokaudeksi [lower-alpha 1].[1][6]

  • Norrforssdammen kesäkuussa 2012
    Norrforssdammen kesäkuussa 2012
  • Norrforssdammen heinäkuussa 2013
    Norrforssdammen heinäkuussa 2013

Voimala ja tunneli

Voimala sijaitsee patoaltaasta lähteen 2,4 kilometrin pituisen tulokanavan päässä. Siellä vesi johdetaan maan alle 73 metriä [8] pystysuoraan alaspäin louhittuun tunneliin. Alhaalla vesi jakautuu neljään onkaloon, joissa pyörii Francis-turbiinit. Kolmen vanhimman vesiturbiinin juoksupyörät olivat halkaisijaltaan 5,3 metriä ja 3 metriä korkeat. Ne pyörittävät pystyakselin päässä sähkögeneraattoreita, joiden kapasiteetti on yli 135 megawattia (MW). Uudempi vesiturbiini tuottaa sähköä yli 187 MW. Turbiinien yhteistehoksi ilmoitetaan 599 MW (Huom! Eri lähteistä luetut tehoarvot eivät summaudu oikein.). Vesi poistuu kalliossa 4,9 kilometriä pitkässä poistumistunnelissa, joka laskee Uumajanjokeen sen koskiosuuden alapuolelle. Kun suurimman turbiinin rakennevirtaama on 275 kuutiometriä sekunnissa (m³/s), niin muilla se on noin 230 m³/s ja koko voimalaitoksen yhteinen rakennevirtaama on 975 m³/s. Kalatien vieressä on pienoisvoimala, joka tuottaa sähköä vain kalojen noustessa jokea ylöspäin.[1][5]

Voimalaitoksen generaattorit tuottavat sähköä 18 000 voltin vaihtojännitteellä. Voimalan muuntajalla jännite nostetaan korkeajännitteeksi, joka oli jo vuonna 1958 380 000 volttia.[1]

Kalankasvatus, kalaporras
Kalankasvattamo

Lähellä voimalaa sijaitsee Vattenfallin kalankasvatuslaitos. Sieltä valmistuu vuosittain 80 000 lohenpoikasta, 20 000 taimenta ja 20 000 harria. Niitä päästetään ruotsalaisiin jokiin, jotta padoilla tuhotujen kutupaikkojen menetetyt kalat voidaan korvata ihmisten kasvattamilla kalanpoikasilla. Toinen ratkaisu on rakentaa padon kiertävä kalatie.[3]

Voimalan yhteydessä toimi vuodesta 1960 kalaporras, joka oli 240 metriä pitkä ja se kiipesi 18 metriä ylös. Kalatien portaat olivat pieniä altaita, jonne kalat pääsivät hyppäämällä alemasta altaasta seuraavalle altaalle. Ylimmästä altaasta kalat nostettiin haavilla säännöstelyaltaaseen. Kalat nousivat Vindelälveniin kutemaan ja siellä kasvaneet kasvaneet kalanpoikaset matkasivat myöhemmin mereen aikustumaan. Poikasten matka kulki kuitenkin turbiinien siivekkeiden välistä, jolloin niiden kuolleisuus oli noin 25 %.[2]

Vanhan kalaportaan tilalle on rakennettu uusi. Porras maksoi 100 miljoonaa kruunua ja lisäksi muut kalojen vaellusta tukevat rakenteet maksoivat lähes yhtä paljon. Se on 300 metriä pitkä ja siinä on 76 allasta, jotka ovat kukin 0,3 metriä edellistä allasta korkeammalla. Koko portaan läpi uiminen edellyttää kaloilta 18 metrin nousua ylöspäin. Altaiden mitat ovat 3 × 3 × 3 m³. Kussakin altaassa on suojapalkki, jonka takana kala voi levähtää välillä. Portaassa virtaa koko ajan 1,5 m³/s vettä, mutta vaellusaikana portaiden lähelle päästetään lisävettä noin 30 m³/s mikä saa lohet nousemaan portaat ylös suurin joukoin. Esimerkiksi vuonna 2012 laskettiin yli 10 000 lohta uineen portaan läpi. Kalaporras toimii nyt myös toisinpäin eli kalanpoikaset voivat laskeutua mereen kalaporrasta pitkin. Lisävesi päästetään 22 metrin korkeudelta tulevaa tuloputkea pitkin portaiden suulle ja putkessa toimii oma pienvoimala [7], joka muuttaa tämänkin veden virtauksen sähköenergiaksi.[7][2]

Historiaa

Kalliopiirroksia
Pääartikkeli: Norrforsenin kalliopiirrokset
Pato nähtynä Trotthällorin suunnalta.

Kalankasvatuslaitokselta kaakkoon päin sijaitsee kallioalue Truthällor, josta on löydetty 97 kalliopiirroskuviota. Kallioon on hakattu kolme kuppeja, ihmishahmo, seitsemän venekuviota ja 27 hirveä. Loput 43 kuviota ei ole vielä tunnistettu. Hirvikuvioiden sisäosiin on piirretty viivoja kuin kylkiluiksi tai sisäelimiksi. Piirrokset löysi ryhmä arkeologiopiskelijoita.[9][10]

Yli 4 000 vuotta sitten laski Uumajanjoki täällä mereen, joka työntyi paikalle pitkänä ja kapeana lahtena. Meren vedenpinnankorkeus oli tuolloin nykyisellä korkeuskäyrällä 50 metriä mpy. Maankohoamisesta johtuu, että merenranta on vetäytynyt yli 30 kilometrin päähän. Ihmisten kokoontumisen syyksi on arveltu vaelluskalojen nousu jokiin. Ihmiset saattoivat silloin kalastaa runsaita saaliita pienellä vaivalla.[10]

Kylät

Uumajanjoessa oli täällä sarja koskia, joiden kohdalle, eri puolille jokea, syntyivät kylät Norrfors ja Söderfors. Kylät olivat olemassa jo 1600-luvulla, jolloin niistä on säilynyt kirjallisia mainintoja.[9][2]

Tukinuitto

Tukinuittoa oli harrastettu Uumajanjoella vuodesta 1775 saakka. Kun voimalaitos käytännössä pysäytti vedenkulun vanhasta pääuomasta, rakennettiin uiton tarpeisiin tulokanavan päästä alkava peltinen uittoränni. Sen runko valettiin betonista ja kaukalo tehtiin pellistä. Ränni oli kuuden kilometrin mittainen ja se päättyi koskijakson ja vanhojen voimaloiden alapuolelle. Tukiuitto päättyi vuonna 1981.[2]

Voimalan rakennustyöt

Ruotsissa oli lisättiin 1900-luvun alussa voimakkaasti vesivoiman määrää ja 1940-luvulla suunniteltiin Uumajanjoen pitkän koskiosuuden pienempien voimalaitosten korvaamista yhdellä suurella voimalalla. Koskiosuus oli 13 kilometriä pitkä ja osuudella joki putosi yli 70 metrinä. Rakennustyöt käynnistettiin vuonna 1953. Vanhan Norrforsin voimalan ympäristöön tehtiin valmisteluita aikaisempaa korkeammasta säännöstelyaltasta ja samalla rakennettiin veden johtamista varten 2,4 kilometriä pitkä avokanava. Tulevan kanavan toiseen päähän louhittiin veden sisäänottoa varten pitkät pystysuorat kuilut, joiden pohjalle louhittiin turbiinisali. Siitä tuli 124 metriä pitkä ja 19–29 metriä korkea onkalo. Salin alapuolelta louhittiin vedelle lähes vaakasuoraan poistotunneli joen alajuoksun suuntaan. Turbiineja varten louhitut onkalot olivat 70 metriä korkeita ja 8 metriä leveitä. Poistovedelle tehtiin neljä kilometriä pitkä tunneli, jonka poikkiala on 390 neliömetriä (suurimmillaan 26 m × 16 m).[1]

Kolmeen turbiinionkaloon asennettiin valtavat spiraaliset tuloputket ja niiden sisälle laskettiin Francis-turbiinit, joiden juoksupyörät olivat halkaisijaltaan 5,3 metriä ja korkeudeltaan 3 metriä. Kukin juoksupyörä painoi 79 tonnia ja ne oli valistettu Trollhättanissa NOHAB:llä. Juoksupyörään yläpuolelle kiinnitettiin yhteiseen akseliin ASEA:n valmistamat suuret sähkögeneraattorit, jotka painoivat kukin 445 tonnia. Niiden tuotantotehot olivat 135 MW ja ne olivat siihen aikaan maailman suurimmat.[1]

Samanaikaisesti, kun kallion sisällä rakennettiin voimalan tuotantoyksikköjä, valmistauduttiin nostamaan joen säännöstelyaltaaseen aikaisempaa korkeampi vedenpinta. Joen pääuomaa säännösteli aikaisemmin moniholvinen pato, joka näyttää nykyään varsin erilaiselta. Voimala käynnistettiin talvella 1958–1959 ja sen tuotanto tapahtui aluksi 410 MW teholla. Näissä koskissa aiemmin toimineet voimalayksiköt Norrfors, Boggböle ja Klabböle lopetettiin. Vuonna 1982 aloitettiin neljännen turbiinin rakentaminen ja se valmistui lokakuussa 1985. Tämä Kvaerner Turbinin valmistama turbiini tuottaa sähköenergiaa 187 MW teholla.[1][2][4]

Voimalan parannustyöt

Vuonna 2007 aloitettiin laajat työt, jotka sisälsivät Norforsdammenin parannustyöt, uusi kalaporras vanhan tilalle, uusi vesivoimalaitos kalatien viereen, uusi juoksutuskanava ja vasemman puolen patoreunuksien korous. Vuosina 2017 ja 2018 tehtiin parannustöitä Uumajanjoen valuma-alueella sijaitsevilla varastoaltailla.[3]

Katso myös

Huomautuksia
  1. Säännöstelyaltaiden vesimäärät riittäisivät voimalan pitämiseksi käynnissä 39 vuorokaudeksi. Tulos on saatu jakamalla 3,3 km³ voimalaitoksen rakennevirtaamalla 975 m³/s.
  2. Tarkistettu Internetin Bing-karttapalvelusta.

    Lähteet
    1. Brunnström, Lasse & Spade, Bengt: Elkraft & kraftverk 1892–1992. Västerbotten, 1992, nro 3, s. 80–91. Uumaja, Ruotsi: Västerbottens museum. ISSN 0346-4938. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 29.3.2020. (ruotsiksi)
    2. Sörfors historia sorfors.se. Uumaja, Ruotsi: Sörfors intresse- och bygdegårdsförening. Viitattu 30.3.2020. (pohjoissaameksi)
    3. Stornorrfors vattenfall.com. Tukholma, Ruotsi: Vattenfall. Viitattu 29.3.2020. (ruotsiksi)
    4. Stornorrfors Hydroelectric Power Station globalenergyobservatory.org. Global Energy Observatory. Viitattu 29.3.2020. (englanniksi)
    5. Rosvold, Knut A.: Stornorrfors kraftverk Store Norske Leksikon. 6.9.2019. Oslo, Norja. Viitattu 29.3.2020. (norjaksi)
    6. Umeälven (PDF) energimyndigheten.se. 2018. Tukholma, Ruotsi: Energi Myndigheten. Arkistoitu 29.3.2020. Viitattu 30.3.2020. (ruotsiksi)
    7. Krögerström, Lars: Miljontrappan ger glada laxar nyteknik.se. 18.2.2013. Tukholma, Ruotsi: Alma Talent Media AB. Viitattu 30.3.2020. (ruotsiksi)
    8. Rekord i bergsprängning vattenfall.se. Tukholma, Ruotsi: Vattenfall. Viitattu 30.3.2020. (ruotsiksi)
    9. Norrfors umealvdal.se. 15.10.2019. Uumaja, Ruotsi: Ume Älvdal. Viitattu 29.3.2020. (ruotsiksi)
    10. Hällristningar umealvdal.se. 15.10.2019. Uumaja, Ruotsi: Ume Älvdal. Viitattu 29.3.2020. (ruotsiksi)

      Aiheesta muualla
      • Ekwall, Axel: Konstruktion, utförande ach underhåll av höga dammar i Sverige. Teknisk Tidskrift, 1928, 58. vsk, nro 8. Svenska teknologföreningen. runeberg.org (PDF). Viitattu 31.3.2020. (ruotsiksi) - Norrforsin moniholvinen pato
      • Lundqvist, Hans & al.: Flödesregimens effekt på laxens vandring i ett bypass system: observationer och modellering av förutsättningar för passage av kraftverksbyggnader. Energi Myndigheten. Dnr 5210P-01-1090. DocPlayer (PDF) (viitattu 30.3.2020). (ruotsiksi)
      This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.