Beregning av økning i naturhestekrefter

Reguleringer som øker vannkraften med minst 500 naturhestekrefter i ett eller flere vannfall som utnyttes samlet, eller over 3 000 naturhestekrefter i hele vassdraget, skal behandles etter vassdragsreguleringsloven. I denne modulen beskriver vi hvordan du skal regne ut kraftøkning i naturhestekrefter for å vurdere om tiltaket er konsesjonspliktig etter vassdragsreguleringsloven. Metoden skal også brukes dersom det søkes om O/U-prosjekter etter vannressursloven som omfatter regulering.

Kraftgrunnlaget (antall naturhestekrefter) benyttes også for å fastsette konsesjonskraft og -avgifter etter at det blir gitt konsesjon etter vassdragsreguleringsloven eller vannfallrettighetsloven. For å lese mer om dette kan du se våre nettsider om konsesjonskraft og konsesjonsavgift.

Datagrunnlag

Punktet som beregningene gjøres for (beregningspunktet) ligger alltid ved kraftverket. Dersom det kun er ett kraftverk og ett regulert felt, er beregningspunktet kraftverkets inntakspunkt. For større reguleringssystemer beregnes den regulerte vannføringen separat for hvert kraftverk i systemet, slik at den regulerte vannføringen for et kraftverk vil være summen av den regulerte vannføringen fra oppstrøms kraft tillagt eventuell regulert vannføring fra feltet mellom oppstrøms kraftverk og kraftverket.

NVEs avrenningskart (se f.eks. NEVINA) for normalperioden 1991-2020 skal benyttes ved beregning av tilsig/middelvannføring. Reguleringskurven genereres i NVEs hydrologiske database (Hydra II). Kurven bør baseres på 30 år med data (ideelt sett for perioden 1991-2020), og komme fra en representativ målestasjon som ikke er påvirket av reguleringer.

Beregning

Kraftgrunnlaget oppgis i antall naturhestekrefter, og beregnes etter følgende formel:

\[Naturhestekrefter (nat.hk) = 13,33 \cdot Q_{reg} \cdot H\]

hvor Q_reg(m³/s) er regulert vannføring, H (m) er brutto fallhøyde Brutto fallhøyde er differansen i høyde mellom kraftverkets overvann (inntak) og undervann (utløp). til kraftverket og 13,33 er en konstant. For å beregne økningen i naturhestekrefter må du først finne regulert vannføring, som krever at du har en reguleringskurve for vannmerket og kjenner magasinvolum og middelvannføring.

Regulert vannføring og vannføringsøkning

Regulert vannføring skal tilsvare den jevne vannføring som kan holdes i et kraftverk når magasinene utnyttes slik at vannføringen i lavvannsperiodene blir så jevn som mulig. Regulert vannføring vil være ulik avhengig av hvilket lovgrunnlag den beregnes etter. For beregning av regulert vannføring etter vassdragsreguleringsloven, skal det benyttes reguleringskurve for bestemmende år (90-persentilen).

Vannføringsøkningen etter vassdragsreguleringsloven tilsvarer økningen i regulert vannføring utover vassdragets alminnelige lavvannføring. Ved søknad om å utvide konsesjonen er vannkraftsøkningen differansen i bestemmende års regulert vannføring før og etter det omsøkte tiltaket.

Beregning av regulert vannføring

For å beregne regulert vannføring for vassdraget benyttes en reguleringskurve (figur 1). Reguleringskurven viser hvor stor regulert vannføring som teoretisk kan holdes i et kraftverk i lavvannsperiodene som funksjon av tilgjengelige reguleringsmagasin. Den regulerte vannføringen gis som prosent av middelvannføringen.

Reguleringskurver genereres av programmet REGKURV2 i NVEs hydrologiske database Hydra II. Disse programmene er det mulig å abonnere på hos NVE sin hydrologiske avdeling. Se også krav til målinger under Datagrunnlag.

Figur 1: Reguleringskurven viser regulert vannføring i prosent av middelvannføringen (reguleringsprosent) mot magasinvolumet i prosent av middelvannføringen (magasinprosent).

Magasinprosent

Videre må magasinprosenten være kjent. Magasinprosent regnes som forholdet mellom magasinvolum og middelvannføring tilhørende et kraftverk:

\[magasinprosent = \left({magasinvolum (mill.m^3)} \over {middelvannføring (mill.m^3)} \right) × 100 \]

Magasinvolumet mellom HRV og LRV benyttes i beregningen.

Reguleringsprosent

Reguleringsprosenten (regulert vannføring gitt i prosent av middelvannføringen) kan så leses av fra reguleringskurven for bestemmende år ut ifra magasinprosenten. Regulert vannføring finnes så ved å multiplisere middelvannføringen med reguleringsprosenten.

Alminnelig lavvannføring

Alminnelig lavvannføring for naturlig felt skal trekkes fra regulert vannføring for å finne vannføringsøkningen. Naturlig felt regnes fra inntakspunktet til kraftverket.

Beregning av antall naturhestekrefter

Til slutt settes regulert vannføring og brutto fallhøyde inn i formelen for naturhestekrefter.

Fratrekk for minstevannføring for O/U-prosjekter

Vannføringsøkningen beregnes med fradrag for både alminnelig lavvannføring for naturlig felt og eventuelle effektive minstevannføringspålegg.

Det skal kun gis fradrag for pålagt minstevannføring som ikke kan nyttes i kraftproduksjon. Dette kan være aktuelt for kraftverk med eksisterende pålegg om minstevannføring hvor det søkes om å utvide med regulering.

Når det gjelder fratrekk av minstevannføring, skal en andel tilsvarende reguleringsprosentent multiplisert med midlere minstevannføring over året trekkes fra regulert vannføring. Det vil si:

1. Minstevannføring vektet årsmiddel:

For pålagt minstevannføring som er differensiert over året, regnes det ut et gjennomsnitt som er vektet i forhold til hvor mange dager av året de ulike påleggene gjelder.

Eksempel:

Et kraftverk har pålagt minstevannføring på 0,5 m³/s i perioden mai-august og 0,2 m³/s i perioden september-april. Vektet årsmiddel blir da:

\[Q_{mid/år} = 0,5 m^3/s \cdot \left({4} \over {12} \right) + 0,2 m^3/s \cdot \left({8} \over {12} \right) = 0,3 m^3/s\]

2. Effektivt minstevannføringsslipp:

Midlere minstevannføringspålegg korrigeres deretter med kraftverkets reguleringsprosent for å finne effektivt minstevannføringsslipp. For å beregne effektivt minstevannføringsslipp benytter du en reguleringskurve for bestemmende år.

Finn reguleringsprosenten for bestemmende år ut ifra reguleringskurven.

Vi leser av reguleringskurven hentet ut av Hydra II at regulert vannføring for bestemmende år er 19 prosent.
Beregn andelen av vektet minstevannføring.

Altså, multiplisere andelen tilsvarende reguleringsprosenten med vektet årsmiddel for minstevannføring.

\[Q_{E} = Q_{mid/år} \cdot \left({19} \over {100} \right) \%= 0,3 m^3/s \cdot 0,19 = 0,057 m^3/s\]

3. Fratrekk for minstevannføring

Til slutt trekkes effektiv minstevannføring fra regulert vannføring.

Eksempel:

Middelvannføringen til feltet drenerende til kraftverket er 0,5 m³/s.

Vi finner den regulerte vannføringen uten fratrekk (Q_reg) ved å multiplisere middelvannføringen med reguleringsprosenten.

Den regulerte vannføringen er

\[Q_{reg} = 0,5 \cdot m^3/s \cdot 0,19 = 0,095 m^3/s\]

Trekker så effektivt minstevannsslipp fra regulert vannføring:

\[Q_{reg} = 0,095 m^3/s - 0,057 m^3/s = 0,038 m^3/s\]