Luft som kommer inn i tunnelen til kraftverk, blir utsatt for høyt trykk. 

Luftboblene fyker så ut i elva, noe som kan sammenlignes med det som skjer når vi spretter en sjampanjekork. 

Det blir så mye luft i vannet at fisk og andre arter kan bli skadet. Forskerne bruker begrepet «gassovermetning».

I verste fall kan fiskene få dødelig gassblæresyke – en sykdom som ligner på dykkersyke hos mennesker.

Det er i dag ingen krav om å overvåke og begrense gassovermetning i elva nedstrøms fra kraftverk i Norge, men undersøkelser har vist at dette problemet kan gjelde mange flere kraftverk enn tidligere antatt.

Hvis det kommer krav om at dette problemet skal avverges, kan denne løsningen gjøre at kraftselskapene unngår dyre nedstenginger av kraftverk når problemet oppstår – i tillegg til at de forbedrer miljøet.

En «høyttaler» lager ultralyd

Forskerne har gjort forsøk med ultralyd i ei spesialbygget vannrenne i Vannkraftlaboratoriet ved NTNU.

Den tekniske løsningen er en slags høyttaler som lager ultralyd. Den skaper trykkbølger i vannet som gjør at oppløste gassmolekyler samler seg og danner bobler. Fenomenet kalles «akustisk kavitasjon».

Boblene samler seg, blir større og stiger opp til overflaten. Metoden har blitt testet i liten og mellomstor skala i laboratoriet. W. Ludwig Kuhn viser i sin doktorgradsavhandling at metoden reduserer gassmetningen umiddelbart.

Samarbeid har ført til nyttige resultater

Samarbeid med kraftbransjen og biologer har vært viktig for å gjennomføre prosjektet. Naturforskerne har bidratt til viktig kunnskap om konsekvensene og omfanget av gassovermetning. Det har vært nødvendig å diskutere ulike løsninger underveis med eksperter fra industrien, forklarer forskeren.

– Først tenkte vi at vi kunne plassere ultralydteknologien inne i sugerøret på kraftverket, sier Kuhn.

Det ble ikke så godt mottatt av industrien, for det ble en for stor risiko å installere dette så nær turbinen. De fryktet at det kunne påvirke strømningene i vannet og dermed påvirke andre deler av kraftverket.

– Dermed er konklusjonen at den bør plasseres i elva ved utløpet av kraftverket, sier han.

Vil teste i stor skala i elver med kraftproduksjon

Forskerne planlegger nå å gjøre feltforsøk for å undersøke i hvor stor skala denne teknologien kan brukes i vannkraftindustrien. 

Vannkrafttunneler er enormt store og transporterer så mye som en million liter vann i sekundet.

Forsøkene fra laboratoriet viser at det ikke er lurt å lage en gigantversjon av «ultralyd-høytaleren» (transduseren) de brukte i forsøkene. Det er mer hensiktsmessig å sette inn flere installasjoner som sammen kan gjøre jobben. 

– Når dette skal testes nedstrøms i kraftverket blir det likevel snakk om en stor teknisk installasjon. Det blir en del testing av utstyr fra ulike leverandører for å sikre optimal funksjonalitet, sier Kuhn.

Stort potensial

Resultatene så langt i DeGas er over all forventning. 

– Nytteverdien for vannkraftbransjen har mye større potensial enn det vi trodde da prosjektet startet, sier veileder og prosjektleder Ole Gunnar Dahlhaug. 

Han er professor ved Institutt for energi og prosessteknikk, NTNU.

– Metoden er effektiv og vil sannsynligvis ha relativt lave kostnader for installasjon, drift og vedlikehold. 

Samarbeidspartnere har strømmet til for å se på forsøkene til doktorgradsstipendiat W. Ludwig Kuhn i prosjektet DeGas, som er knyttet til forskningssenteret HydroCen.

– Det har vært gøy å vise forsøkene til samarbeidspartnere fra forskninga og industrien. Til og med energiminister Terje Aasland har vært innom her. Det er veldig nyttig å få innspill fra mange forskjellige sider, sier Kuhn. 

Partnere i prosjektet: NTNU, Sintef, NINA, NORCE, EDRMedeso, Fornybar Norge, Hafslund Eco, Statkraft, Eviny, Otra Kraft, Troms Kraft .

Referanser:

W. Ludwig Kuhn mfl.: Evaluating natural degassing in a river to create a baseline for comparison to technical degassing methods. Journal of Physics: Conference Series, 2023. DOI 10.1088/1742-6596/2629/1/012032

Pengcheng Li, W. Ludwig Kuhn mfl.: Production of total dissolved gas supersaturation at hydropower facilities and its transport: A review . Science Direct, Water Research, 2022. Doi.org/10.1016/j.watres.2022.119012

W. Ludwig Kuhn mfl.: A potentially deadly problem gains attention due to climate change. Hydro, 2023

Asgeir Grøm Sæle: Artificial gas supersaturated water from small hydropower plants: methods to detect air entrainment at intakes. Master thesis, UIB, 2022.

Ulrich Pulg mfl.: Gassovermetning i vassdrag – en kunnskapsoppsummering. NORCE LFI, 2018.

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Kan vi få både billigere og mer etiske elbil-batterier?

• 

  I framtida havner kanskje epleskrotten din i en Boeing

• 

  Selvkjørende skip? Sjøfolk tviler på sikkerheten

• 

  De mest aktive barn og unge på sosiale medier, er også mest aktive offline

• 

  Forskere kan hjelpe redere med å nå tøffe klimamål

• 

  4×4-trening er populært og omdiskutert

Les flere saker fra NTNU her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER