Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi ved NTNU (NTNU IVT) har, i samarbeid med ulike deler av norsk næringsliv og forvaltning, utarbeidet en forskningsstrategi (fagplan) fremover mot 2020. Denne fagplanen vil være nært knyttet til studieprogrammene våre.  NTNU IVT utdanner ca. 40 prosent av landets sivilingeniører og vi vil videreutvikle studieprogrammene med grunnlag i forskningen som skal utføres. Dette er det sjette blogginnlegget i en bloggserie om den nå vedtatte forskningsstrategien, og omhandler vannkraft.

Norge, og andre land i verden, står ovenfor en rekke utfordringer knyttet til vannkraft. Under kommer jeg inn på de sentrale forskningsutfordringene vi skal jobbe aktivt med framover.

Utforming av vannkraftsystemer:
De fleste norske vannkraftsystemer er utviklet for helt andre forhold enn vi vil få i framtida, både med tanke på hydrologi, marked, andre energikilder, ny teknologi m.m. Det norske vannkraftsystemet må i stor grad redesignes for å møte framtidas krav til vannkraftsystem. Den viktigste fornybare energikilden både i Norge og resten av verden de neste 20 år vil være vannkraft.

Pumpekraftverk og økt effekt i eksisterende kraftverk:
Ny fornybar energi som vindkraft, bølgekraft og småkraft har ikke noen form for energilagringskapasitet eller effektregulering, og de vil derfor være avhengig av annen reguleringskapasitet i energisystemet. Det må bygges pumpekraftverk for langvarig pumping for energilagring i høyereliggende magasin som en del av framtidig balansering av energisystemene, og hydrauliske konstruksjoner må være tilpasset pumping og effektkjøring av kraftverk. I lys av det framtidige europeiske energisystemet blir det forandret kjøremønster i vannkraftsystem. Det medfører forandrede belastninger på vannveier og vannkraftkonstruksjoner

Drift og vedlikehold av vannkraftturbiner:
Vannkraftverk har flere og hyppigere effektvariasjoner over døgnet og oftere start-stopp enn de opprinnelig var designet for. Dette medfører en helt annen påkjenning på turbinene, noe som også kan gå utover levetiden da endret drift gir økte trykkpulsasjoner som kan føre til utmatting av turbinkomponenter

Høytrykks vannkraftverk inkl. småturbiner og –kraftverk:
De fleste vannkraftverkene i Norge er høytrykkskraftverk. Det er derfor gjennom tidene utviklet en god kompetanse på høytrykks Francis- og Pelton turbiner, samt utforming av anlegg med høyt trykk. Denne teknologien må videreutvikles og Norge har en sentral rolle blant svært få nasjoner med denne teknologien. Omfattende utbygging av småkraftverk vil kreve forbedret teknologi på hydrauliske konstruksjoner som inntak, vannveger og turbiner

Sedimenter i vannkraftmagasin og inntak, måling og simulering:
I land med store sedimentproblemer er en bærekraftig utbygging av vannkraft en stor utfordring. Her er det behov for forskning på numerisk modellering, sedimenttransportfysikk, målemetoder for sedimenttransport og design av konstruksjoner for å håndtere sedimentproblemer for kraftverkene.

Dammer og damsikkerhet:
Magasinering og økning av fallhøyde krever bygging av dammer. Dammer må videreutvikles med ny og bedre teknologi, i tillegg til at damsikkerhet må håndteres både for selve anlegget og områdene nedstrøms

Hydrologi for drift og planlegging:
Med variabel kraftproduksjon krever oppdaterte metoder for tilsigsprognoser med kort tidsoppløsning. Ny teknologi åpner også nye muligheter for bruk av punkt- og fjernmålte data i hydrologiske modeller. Stikkord for forskning: effektive fordelte modeller, parallellprosessering, assimilasjon av store datamengder, prosesshydrologi og målemetodikk. Et annet tema er effekter av endret klima som påvirker fremtidens tilsig, flom og endringer i snø- og isforhold

Vassdragsmiljø:
Forskning vil bygge videre på arbeid i FME Cedren (Centre for Environmental Design of Renewable Energy). Viktige tema: Effekter av dynamiske endringer i vannføring og vannstand, vannforbruk ved vannkraft på lokal og global skala og fleksibel miljøbasert vannføring og optimalisering av tiltak for å motvirke negative effekter

Den viktigste fornybare energikilden både i Norge og resten av verden de neste 20 år vil være vannkraft. Utfordringene nevnt ovenfor er nasjonale, så vel som internasjonale. Gjennom vår forskningsstrategi setter vi fokus på og tar tak i disse utfordringene. Vi har spilt, og ønsker å fortsatt spille en viktig rolle i kompetanseoverføring til utviklingsland, samt fungere som en brobygger mellom akademia og industri.