Uppsalateknik lyfter vattenkraft i Porjus

Ett magnetiskt bärlager utvecklat vid Ångströmlaboratoriet kan få stor betydelse för vattenkraften. Nu installeras en prototyp vid kraftstationen i Porjus.

10 november 2016 14:18

Vinsterna med det magnetiska lagret är främst två. Dels minskar friktionen i lagret och därmed förlusterna i energiutvinningen. Dels minskar slitaget och därmed risken för ett lagerhaveri. Det mindre slitaget är särskilt märkbart när turbinerna startas och stoppas oftare, vilket blir allt mer betydelsefullt när vattenkraften i större utsträckning används för att täcka upp varierande effektbehov när elproduktionen i större utsträckning kommer från vind- och solenergi.

– De minskade förlusterna betalar investeringen på kanske 10–12 år. Men det är inte tillräckligt för att kraftbolagen ska göra satsningen. Men undviker man ett lagerhaveri har man tjänat in kanske 50 miljoner kronor direkt, säger Urban Lundin, professor i elektricitetslära vid Uppsala universitet.

Lagret har satts in i en av de mindre turbiner vid Porjus som används för forskningsändamål. Effekten är 10 megawatt, vilket kan jämföras med en genomsnittlig svensk vattenkraftsturbin på 50 megawatt. Tekniken kan dock skalas upp utan problem. Och den största nyttan av tekniken kommer man förmodligen att ha vid vattenkraftsanläggningar i andra länder där fallhöjden är större.

I januari–februari räknar Urban Lundin att turbinen kan vara i drift. Och talande nog var det ett lagerhaveri som bäddade för installationen.

– Vi har fört diskussioner om att installera det här i Porjus sedan 2011. När lagret havererade fick vi en jättechans att pröva vår teknik lite tidigare än planerat, säger Urban Lundin.

De första resultaten kan forskarna få ganska omgående. Men det som kommer att vara riktigt intressant är att kunna visa driftssäkerheten över längre tid.

– Branschen är konservativ och det är långa processer för att installera ny teknik, säger Urban Lundin.

Ett traditionellt lager för turbinen i Porjus har förluster genom friktionen på ungefär 80 kW. Magnetspolen i det magnetiska lagret matas med en elektrisk ström med en effekt på cirka 4–5 kW och där är friktionen i princip noll. För större turbiner blir vinsten ännu större.

– Genom att variera strömmen genom spolen kan vi styra det mycket mer precist, vilket är bra när uteffekten varierar, säger Urban Lundin.

Den här tekniken är allra bäst i applikationer där man har stora krafter längs med axeln som lagret ska kunna stå emot. Förutom i vattenkraftturbiner, där det vanligaste är att axeln står upp, kan man tänka sig att det kan användas för propelleraxlar i båtar.

Magnet lyfter turbinaxel

Det magnetiska bärlagret består av två metallskivor som skiljs åt med magnetism, ungefär som när en magnet lyfter en järnbit.

Mellan de två skivorna bildas en luftspalt som gör att axeln, som går till generatorn, kan rotera nästan utan friktion, vilket ökar verkningsgraden.

Fördelen med tekniken som utvecklats i Uppsala är att magnetkraften kan regleras snabbt och exakt om kraften i det strömmande vattnet som driver turbinen ändras.

Så jobbar vi med nyheter
 Läs mer här!