Norsk vannkraft kan gjøre Norge til Europas «grønne batteri», ikke ved å bygge nye kraftverk, men ved å videreutvikle vannkraftanlegg bygget på begynnelsen av forrige århundre.

Det hydrauliske laboratoriet ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) er fullt av modeller av vannkraftdammer og vanntunneler. Norges robuste og pittoreske Geirangerfjord er også utstilt i miniatyr. Små fjellblokker går i høy hastighet ned i fjorden for å studere effekten av tsunamien på land når Åknesfjellmassivet til slutt bryter fra hverandre og lander i bukta.

Det er også en helt ny minikraftstasjon, en kopi i målestokk 1:65 av Norges Torpa vannkraftverk. Med 147 meter rør er det egentlig ikke så mini. Det er verdens første fysiske modell av en vannvei med et luftdempet trykkkammer, et design som kan være nøkkelen til å transformere Norges vannkraftnett til en internasjonal ressurs, et grønt batteri som kan absorbere Europas overflødige vind- og solenergi og frigjøre den. på etterspørsel. .

Doktorgradsstudent Kaspar Vereide har designet modellen og undersøker nye løsninger for eksisterende vannkraftverk. Modellen gir svar på hvordan luftputekammeret kan utformes optimalt.

Oppgrader kraftverk for mer energi

Vannkraftverksbygging og forskning i Norge stoppet så å si opp etter den siste store utvidelsen på 1960- og 1970-tallet. Landet utviklet det det trengte og i dag kommer 96 prosent av Norges elektrisitet fra vannkraftverk i landet. Norge er faktisk verdens sjette største produsent av vannkraft, noe som er desto mer forbløffende når man tenker på at landet som helhet bare har 5 millioner innbyggere.

Norge har imidlertid kapasitet til å produsere mye mer energi fra vannkraft og potensial til å bli Europas «grønne batteri». Tanken bak et «grønt batteri» er at overskuddsenergi fra Europas voksende nettverk av solcellepaneler og vindparker kan sendes til Norge for å pumpe vann fra nedre magasiner til øvre magasiner. Så, når Europa trenger den energien igjen, skrur Norge ganske enkelt på kranen og lar vannet snurre gjennom sine vannkraftturbiner.

Problemet er imidlertid at norske vannkraftverk ikke nødvendigvis er konstruert for denne typen intermitterende drift. Dermed er forbedring av eksisterende kraftverk, snarere enn utvikling av nye, i fokus for dagens forskning.

Det første trinnet er å løse utfordringene med å øke kapasiteten og fleksibiliteten til eksisterende fabrikker.

Vereide representerer en ny generasjon vannkraftforskere som tar fatt på det som er kjent som Norges første energirevolusjon: elektrisitet fra vann.

Kampen mellom to genier

Elektrisitet representerer den moderne tidsalder, og på slutten av 1800-tallet kjempet to genier en hard kamp for å bestemme grunnlaget for fremtidig elektrisk teknologi. Thomas Alva Edison, oppfinneren av glødelampen, erklærte at den elektriske tidsalderen skulle være basert på prinsippet om likestrøm (DC). Nikola Tesla, som jobbet med Edison, var like overbevist om at vekselstrøm (AC) var fremtiden. Og begge var like overbevist om at de hadde løsningen.

Denne uenigheten mellom to intelligente og sterke personligheter førte til at Tesla delte seg fra Edison og startet sitt eget selskap, Tesla Electric Light & Manufacturing. Der produserte han banebrytende oppfinnelser, de viktigste inkluderte neonlys, radioteknologi, induksjonsmotoren, robotikk, turbiner for vannkraft – og vekselstrøm. Ved sin død hadde han 700 patenter.

Tesla viste seg å ha rett om strømmen som den moderne verden ville være basert på. Gjennom sine oppfinnelser la han grunnlaget for mye av vår moderne teknologi, inkludert klimaanlegg.

Hold frekvensen stabil

Vekselstrøm krever mindre energi å transportere enn likestrøm og taper mindre energi under transport. AC er også mindre farlig, og dette er hovedgrunnen til at AC har blitt valget i denne epoken.

I likestrøm flyter alle elektronene i samme retning, mens i vekselstrøm beveger elektronene seg frem og tilbake. I det europeiske strømnettet skjer dette 50 ganger i sekundet, noe som resulterer i at det produseres strøm med en frekvens på 50 Hz (Hertz) i europeiske land.

«Elektriske systemer og utstyr er konstruert for denne tariffen, så det er viktig at tariffen holder seg stabil på 50 Hz. Du kan ødelegge alle elektroniske enheter i landet dersom frekvensen på det norske strømnettet øker eller synker. Vannkraftverk styrer dette. frekvens, fordi frekvens er resultatet av mengden energi som produseres og brukes på et gitt tidspunkt, forklarer Vereide.

«For eksempel,» sier han, «hvis et smelteverk plutselig må stenge fordi et tre har falt på nærliggende kraftledninger, produserer du umiddelbart for mye strøm i forhold til det som brukes. Dette fører til en økning i elektrisk frekvens, og utfordringen er å redusere produksjonen relativt raskt.

Eller i motsatt scenario: øke produksjonen ganske raskt når strømforbruket øker, som når resten av Europa plutselig skal lagre overskuddsstrømmen de har sendt til Norge.