Development of Dalälven hydro power scheme in Sweden

Développement du Schéma Hydroélectrique sur le Fleuve Dalälven (Suède)

¹ Hietaniementie 7, 91430 Leppiniemi, Finland
voitto.kokko@fortum.com
² Växnäsgatan 10, Box 2087, 65502 Karlstad, Sweden
peter.hjerthen@fortum.com, hans.ingfalt@fortum.com, karl-erik.lowen@fortum.com, arne.sjogren@fortum.com

Abstract

The Dalälven hydro scheme is located in central Sweden. Fortum has in the scheme 50 dams and 35 hydro power plants producing 4TWh energy with a capacity of 970MW. The main reservoirs are Lake Siljan and Trängsletsjön with Trängslet dam, the highest earth-filled dam in Sweden. Development of the hydro scheme started 1878 with construction of four power plants for industry until 1930. From 1931 to 1974 15 power plants were built for increasing electricity consumption. De-regulation of the energy market in 1990s and EU environmental targets in 2000s resulted in the rehabilitation of ten power plants between 1990 and 2014 with increased annual energy production of 377GWh (29%) and capacity 124MW (59%). This energy decreases the annual CO2 emissions with 125 918 tons in comparison to production of the same amount of energy by coal. In several cases the rehabilitation was made in new power houses, allowing the development of the layout and technology of civil structures, and use of state-of-art equipment. Sweden uses the green certificate system, and 235G Wh of the energy received this certificate. Other environmental benefits come from use of the environmentally friendly Kaplan turbines and construction of some new fish pass. There are further plans to increase the spillway capacity of Trängslet dam and to rehabilitate eight power plant units. The possibilities of obtaining the Environmental licences for the rehabilitations has became challenging in the past years and green certificates are nowadays agreed only for increased energy.

Résumé

Le fleuve Dalälven est situé dans la région centrale de la Suède. Fortum y opère 50 barrages et 35 centrales hydroélectriques pour une capacité de 970 MW produisant annuellement 4 TWh. Les principaux réservoirs sont le lac Siljan formé il y a 377 millions d'années par l'impact d'une métérorite (volume de 660 millions de m3) et la retenue de Trängsletsjön (volume utile du réservoir de 880 millions de m3 et volume total de 1 200 millions de m3) située derrière le barrage de Trängslet, barrage terre-plein le plus haut de Suède (126 mètres de haut et 850 mètres de long). Le lac de Siljan est un lieu très populaire de vacances et d'activités récréatives. Si l'utilisation industrielle de l'eau du fleuve Dalälven par l'homme remonte au XIIIème siècle pour les activités minières (cuivre), le développement des installations hydroélectriques a débuté en 1878 et s'est poursuivi jusqu'en 1930 avec la construction de quatre centrales hydroélectriques pour l'industrie de l'acier. De 1931 à 1974, 15 autres centrales ont été construites pour répondre à l'augmentation de la consommation d'électricité en Suède. Avec la déréglementation du marché de l'énergie dans les années 1990 et les objectifs environnementaux de l'EU dans les années 2000, Fortum a investi dans la rénovation du schéma hydroélectrique du fleuve Dalälven. Entre 1990 et 2014, dix centrales ont ainsi été modernisées ou reconstruites. Il en a résulté une augmentation de la production hydroélectrique annuelle de 377 GWh (+ 29 % ) et de la capacité de 124 MW (+ 59 % ). L'augmentation de la production hydroélectrique permet d'éviter des émissions de 125 918 tonnes de CO2 par an par rapport à une production électrique à base de charbon. Dans de nombreux cas, la rénovation a compris la construction de nouvelles centrales, permettant d'améliorer l'architecture et le schéma hydroélectrique d'ensemble ainsi que les infrastructures et l'utilisation des meilleures technologies disponibles. D'un point de vue environnemental, l'utilisation de turbines Kaplan respectueuses de l'environnement et la construction d'une passe à poisson sous la forme d'une rivière artificielle ont permis des améliorations significatives. La rénovation des installations leur a permis de recevoir des certificats verts pour une partie de l'électricité d'origine renouvelable produite (235GWh de certificats verts). L'amélioration et le développement du schéma hydroélectrique sur le fleuve Dalälven va se poursuivre, notamment avec un projet d'augmentation de la capacité de l'évacuateur de crues du barrage de Trängslet et des projets de rénovation pour huit centrales. Le retour d'expérience des travaux menés est riche en enseignements techniques pour l'architecture et l'optimisation de la conception des équipements de production (recours aux meilleures technologies) et des centrales (amélioration de la sécurité d'exploitation, recours à la préfabrication). D'un point de vue énergétique, au-delà de l'amélioration de l'efficacité des équipements hydroélectriques, des systèmes de récupération de la chaleur fatale (générateurs, transformateurs...) ont été mis en place permettant le chauffage des bâtiments et des infrastructures durant les périodes hivernales. Aujourd'hui deux difficultés apparaissent pour la réalisation de futurs projets de rénovation: la difficulté d'obtenir les autorisation d'exploitation et environnementales nécessaires aux projets et l'économie diminuée des projets puisque les certificats verts ne sont désormais accordés que pour l'accroissement de la production hydroélectrique.