Vattenreglering och vattenkraft

De flesta av Sveriges större vattendrag är utbyggda och regleras för produktion av vattenkraft. Ett undantag är nationalälvarna. Den största produktionen sker i norra Sverige men många mindre vattenkraftverk finns i södra Sverige.

Vattenkraftverk

De flesta av Sveriges stora och medelstora vattendrag är påverkade av dammar och någon form av reglering för produktion av vattenkraft. Bara några få stora älvar är outbyggda. Dessa fyra nationalälvar är skyddade enligt Miljöbalken. Dessa är:

  • Torne älv
  • Kalixälven
  • Pite älv
  • Vindelälven 

Stor skillnad mellan vattenkraftproduktionen i norra Sverige och i södra

Generellt kan man säga att för älvarna i Norrland och Svealand norr om Dalälven och älvarna uppströms Vänern, är vattenkraftproduktionen storskalig. Här kan långa sträckor i vattendragen vara torrlagda på grund av att vattnet leds via tunnlar, eller att korttidsregleringar gör att vattenföringen hastigt varierar. 

I Götaland och Svealand söder om Dalälven är vattenkraftproduktionen annorlunda. Här finns många småkraftverk som inte har så stor produktion eller påverkan på vattenföringen. Den är inte heller samordnad på det sätt som elkraftproduktionen är i norr. 

Princip för vattenkraftproduktionen

Principen för vattenkraftutvinning är att det rinnande vattnet får passera en turbin, som genererar elström. Detta innebär att lägesenergin hos vattnet som samlas upp i avrinningsområdet, omvandlas till elektricitet. Ofta leds vattnet via rör eller tunnlar till turbinerna, för att få så bra energiutbyte som möjligt. 

En viss mängd vatten ska ofta rinna genom det naturliga vattendraget. Detta kallas minimitappning. Om det blir för mycket vatten i dammen leds vattnet inte genom kraftverket utan ned i det naturliga vattendraget via utskov. Dessa kan ses som systemets säkerhetsventil. 

Energin i vattnet kan mätas från dess mängd och höjd över turbinen. Samma effekt kan alltså utvinnas med en måttlig vattenföring och stor fallhöjd eller med hög vattenföring och måttlig fallhöjd. Som exempel kan nämnas att lägesenergin hos 10 ml vatten på en höjd av 40 m motsvarar cirka 1 kilowattimme (kWh).

De största kraftverksälvarna
  Utbyggd effekt (MW) Regleringsvolym (Mm³) Regleringsgrad (%)
Luleälven 4,290 11,070 66
Ångermanälven 2,650 6,150 36
Indalsälven 2,100 5,440 36
Umeälven 1,760 3550.00 24
Dalälven 1,160 2,750 24
Göta älv 1,050 3,490 52
Skellefteälven 1,003 2,880 53
Ljusnan 820 1,580 21
Ljungan 600 1,180 27
Motala Ström 160 1,130 38
Norrström 110 900 16
Piteälven 40 220 4
Gavleån 25 195 29

Källa 

  • Utbyggd Effekt: Energiföretagen
  • Regleringsvolym och Regleringsgrad: S-HYPE 2016 och SVAR_2016_3
     

 

Vattenkraftens påverkan på vattenföringen

Vattenkraftproduktionen kan ske på flera olika sätt. Många av de mindre kraftverken är så kallade strömkraftverk. De har i princip inget reglermagasin utan producerar kraft från det rinnande vattnet i vattendragen.

I de större älvarna norr om Dalälven innebär vattenkraften en kraftig omfördelning av flödet, då vatten sparas från vår, sommar och höst för att utnyttjas vintertid och för korttidsreglering.

Figuren nedan är ett exempel på detta och visar vattenföringen i ett vattendrag i Umeälvens avrinningsområde.

Diagram
Typexempel för att visa på skillnaden mellan reglerad och oreglerad vattenföring. Blå linje visar oreglerad vattenföring med en tydlig vårflödestopp och ett lägre vinterflöde, medan röd linje visar reglerad vattenföring för elkraftproduktion då flödet är högre på vintern och lägre på sommaren. Exemplet är taget från en vattendragssträcka i Umeälvens avrinningsområde. Förstora Bild

Reglermagasin

Förutsättningen för ett effektivt utnyttjande av vattenkraften är att vatten kan lagras i regleringsmagasin. Dessa är ofta naturliga sjöar där dammar byggts vid utloppet. Ibland har dammar skapats och nya sjöar bildats. Sjöarna fungerar som lager för kraftproduktionen.

I många reglermagasin finns fastställda gränser mellan vilka vattennivån får variera under året. Den nedre gränsen kallas sänkningsgräns och den övre dämningsgräns, och skillnaden mellan dessa är regleringens amplitud.

Beroende på regleringsmagasinets storlek och utnyttjande brukar man skilja på korttidsmagasin, årstidsmagasin och flerårsmagasin. Med regleringsgrad avses hur stor andel av årsvattenföringen, som kan magasineras i vattendragets regleringsmagasin.

Skiss
Principskiss för vattenkraftsutbyggnad. Förstora Bild

Vattenkraftens miljöpåverkan

Man bland stenar. Tidigare fors.
Torrlagd fors. Skråmforsen 1913. Foto SMHIs historiska bildgalleri.

Vattenkraftutbyggnaden är utan tvekan det störst mänskliga ingreppet i de svenska vattendragen. Utbyggnaden har skapat ett komplicerat system av vattenmagasin och kraftverk.

Vattenkraften har den stora fördelen att produktionen snabbt kan regleras. Den spelar därför en viktig roll för att anpassa den totala elkraftproduktionen till kortsiktiga variationer i efterfrågan från samhället och tillgången på övriga energislag. 

Vattenkraftverkens lokala påverkan är dock betydande. Vid utbyggnaden kunde stora stora områden dämmas. De stora regleringsmagasinen har ofta regleringsamplituder på tiotals meter. Vattennivån i dessa varierar alltså mycket. Torrlagda sträckor skapas också mellan intaget till kraftverket och dess utlopp. Dammarna utgör ofta hinder för fiskvandring.

Till de olika regleringsmagasinen och kraftverken finns vattendomar. I dessa kan det finnas gränser för hur vattennivån får variera i sjön under olika årstider eller krav på minsta tappningar (minimitappningar) förbi kraftverket. Krav kan också finnas på att anlägga fisktrappor och sätta ut fisk som kompensation för den uteblivna fiskvandringen.

Regeringen beslutade 2020 om Nationell plan för omprövning av vattenkraft. Enligt den ska vattendomar omprövas för att skapa mer moderna miljövillkor.