Ingineria neştiută a centralei hidroelectrice Karahnjukar din Islanda, care are cel mai mare baraj din Europa şi tunele de zeci de kilometri

16 Mai 2022, 17:19
Redacţia PiataAuto.md
Centralele hidroelectrice sunt considerate unul din cele mai stabile moduri de a produce energie regenerabilă, folosind forţa unui flux de apă, disponibil în mod natural într-o anumită regiune. Dar cât de inteligent şi eficient poate fi folosit acel flux face marea diferenţă între randamentul final al unei asemenea centrale. În Islanda există o hidrocentrală numită Karahnjukar, deţinută de stat, care are o inginerie atât de complexă şi ambiţioasă, încât reuşeşte să producă o cantitate de energie apropiată de cea a unei centrale nucleare moderne. Şi totul doar datorită gândirii vaste şi inteligente la conceperea inginerească.
Cândva, demult, hidrocentralele obişnuite se construiau pe cursul unui râu, iar pentru a folosi mai bine forţa apei curgătoare, creau un soi de cascade artificiale de câţiva metri adâncime, astfel încât apa în cădere să amplifice forţa, datorită gravitaţiei. Apoi în cadrul unor proiecte mai mari, s-a recurs la construcţia unor baraje imense, care creează rezervoare artificiale de apă, iar astfel apa poate cădea de la o înălţime mai mare, acolo unde nu ar putea-o face în mod natural. Mai multe asemenea baraje există în România, spre exemplu.
Foto: Barajul Vidraru, România

Islanda, însă, şi-a dorit construcţia unei hidrocentrale de capacităţi uriaşe, folosind relieful natural, dar gândind mai vast de atât, pe o distanţă mult mai mare decât de obicei. Şi aici trebuie să facem o mică abatere ca să explicăm scurt specificul Islandei la capitolul energetic şi de ce a fost nevoie de construcţia hidrocentralei Karahnjukar. Islanda, în esenţă, încă până la startul acestei construcţii era o ţară care îşi genera electricitatea 100% din surse regenerabile, ba chiar avea surplus întotdeauna. Cam o pătrime din energie era generată geotermic, cea mai mare parte prin hidrocentrale, iar restul prin alte surse. Având surplus de energie, logica normală ar fi dictat exportul acestei, însă, deoarece Islanda e o insulă îndepărtată, exportul spre continentul european nu e posibil, întrucât nu există asemenea cabluri ce ar permite asta. Ei bine, de ce a mai fost nevoie atunci de o hidrocentrală gigantică, atunci?
Foto: Centrală geotermală din Islanda

Răspunsul e în diversificare economică. Regiunea unde a fost construită centrala e ţintită de oamenii de ştiinţă din Islanda încă din anii 50. Iar în anii 90, odată ce Islanda deja avea energia asigurată din surse regenerabile, guvernul şi-a dorit diversificarea industriilor. Inginerii spuneau clar — ţara are capacităţi uriaşe de a mai genera energie sustenabilă, iar asta i-a făcut pe guvernanţi să se gândească la atragerea industriilor mari consumatoare de energie, care ar fi putut veni în Islanda, atrase de energia verde, aducând un beneficiu şi ţării, şi întregii planete. Au fost ţintite în special industria fertilizatorilor şi a producţiei de aluminiu. Iar centrala despre care vorbim azi a fost construită tocmai pentru ca energia să sa asigure alimentarea unei noi fabrici gigant de producţie a aluminiului, ce aparţine companiei americane Alcoa. Anul 2002 a fost anul în care statul islandez a încheiat acordurile necesare cu această companie, fiind demarate şi procedurile pentru construcţia noii hidrocentrale. Aceasta urma să fie deţinută de Landsvirkjun, compania naţională energetică a Islandei, şi totodată s-a încheiat un contract de 40 de ani cu fabrica Alcoa pentru vânzarea energiei, pentru a asigura recuperarea investiţiilor.
Foto: Imagine din procesul de construcţie a hidrocentralei Karahnjukar

Construcţia a început în 2003, iar conceptul ingineresc al centralei e fascinant, rezultând într-o centrală care cea mai mare din Europa la mai mulţi parametri, inclusiv înălţimea barajului său principal.
Zona ţintită iniţial de oamenii de ştiinţă, de unde a pornit ideea construcţiei, se află pe platoul înalt Vatnajokull. Aici se unesc două râuri mari, ce-şi au surse din gheţarii imenşi ai Islandei, plus un al treilea râu mai mic. Astfel, fluxul de apă e permanent, cu variaţii de debit şi cu un maxim atins în luna august de obicei. Apa de pe platou se scurgea pe nişte cascade în adâncurile rocilor, într-un canion pe o înălţime de circa 70-100 metri. E o diferenţă de înălţime ce are un potenţial mare pentru o hidrocentrală, tocmai de aici şi venise ochirea acestei regiuni încă de demult. Dar inginerii au propus o soluţie şi mai inovativă decât de a folosi pur şi simplu această diferenţă.
Schema conceptului ingineresc cu amplasare geografică, a centralei Karahnjukar

În esenţă, soluţia a presupus construirea celui mai mare baraj din Europa în zona acestui platou, numit Vatnajokull, după care apa să fie transportată prin tunele la circa 40 km depărtare, în valea Fljotsdalur, spre o zonă ce permite o diferenţă şi mai mare de nivel, iar astfel gravitaţia va ajuta la asigurarea unei forţe şi mai mari pentru turbinele hidrocentralei.
Astfel, totul a început cu construcţia barajului imens. Pentru asta, cele două râuri au fost redirecţionate din zona construcţiei, doar lucrările la redirecţionare durând 9 luni. A urmat construcţia barajului principal, care are acelaşi nume ca şi hidrocentrala şi care măsoară 198 metri înălţime şi 700 metri lungime. Deci aproape 200 metri înălţime măsoară barajul principal Karahnjukar! Pe lângă el, mai există două baraje laterale mai mici, de 68 metri înălţime şi de 29 metri.
Construcţia barajului s-a realizat prin turnarea sofisticată a unui beton de compoziţie specială, ranforsat cu armură şi cu roci de stâncă, stratul superior fiind din beton nivelat pentru impermeabilitate, în procese care nu putea fi oprite odată demarat fiecare segment. Compoziţia specială a betonului a permis turnarea lui şi în temperaturi arctice, lucrările desfăşurându-se şi iarna, la altitudine. La descărcarea rocilor, camioanele descărcau cu un ritm de 55 tone o dată la 2 minute. Iar la turnarea betonului, a fost nevoie de 450 mii tone de beton.
Foto: Lucrări în condiţii arctice la baraj

Paralel se începuseră lucrările şi la forarea tunelelor, ambele părţi fiind realizate de o companie din Italia. Zicem tunele, pentru că există două principale — unul porneşte de la rezervorul mare şi altul de la un rezervor mai mic, apoi acestea se intersectează şi merg spre zona de amplasare a turbinelor. Tunelul de la rezervorul mare de apă până la turbine măsoară aproape 40 km în lungime, iar împreună cu celălalt şi câteva mici segmente de deservire, măsoară 53 km.
Tunelele au fost forate cu 3 maşinării imense Robbins, pe trei segmente diferite care s-au unit între ele. Diametrul interior, funcţional, al tunelelor e de 7.2-7.6 metri, iar astfel prin tunel poate trece un volum de apă de 144 metri cubi pe secundă, adică 144 tone pe secundă. Forarea tunelelor a turat 2 ani.
Acum, ca să înţelegem mai bine, revenim la construcţia barajului imens şi la rezervor format odată cu acesta. În septembrie 2006 trebuia să fie gata barajul, pentru că doar umplerea rezervorului era estimată la un an, aşa încât în toamna anului 2007 centrala să devină funcţională. Barajul ţine în prezent 2.1 miliarde de litri de apă, iar rezervorul format poartă numele de Halslon, având acum o suprafaţă de 57 km pătraţi. Nivelul maxim de apă e atins spre sfârşitul verii de obicei. Surplusul de apă e direcţionat spre un canal de revărsare, apoi spre o cascadă de 90 metri înălţime, în canionul de alături. Însă fluxul normal de apă pleacă prin tunel spre valea Fljotsdalur, cu până la 144 tone pe secundă, pe o distanţă de 40 km.
Foto: Canalul de revărsare a apei în surplus şi cascada

Pe această distanţa apa coboară uşor în altitudine, tunelele fiind cam la 100-200 metri sub nivelul pământului în zona canionului. Ajunge în zone turbinelor, care o cavitate uriaşă, săpată la 1 km în interiorul unui munte. Aici apa din tunel e direcţionată spre zona presurizatoarelor verticale, care sunt nişte ţevi de 420 metri înălţime. Astfel, datorită gravitaţiei, apa şi aşa puternică, ajunge să capete o forţă de-a dreptul uriaşă. Jos e împinsă prin canalele a 6 turbine de tip Franis, fiecare de 115 MW, produse în Austria şi Germania. După ce această apă învârte aceste turbine imense, este eliberată din nou în natură. Energia generată e adusă la un voltaj mai mare de 6 transformatoare uriaşe şi e apoi transportată în reţeaua operatorului naţional.
Foto: Ilustraţie grafică a locului în care tunelele ajung în zona hidrocentralei şi se unesc cu două ţevi verticale a câte 420 metri înălţime

Astfel, capacitatea centrale hidroelectrice ajunge la 690 MW, comparabilă cu cea a unor centrale nucleare moderne. Anual Karahnjukar produce 4.6 TWh de electricitate. În 2007 construcţia a fost definitivată şi în scurt timp a început activitatea în regim de testare, pentru ca-n 2009 să se facă şi inaugurarea oficială. Construcţia a costat circa 2 miliarde de dolari, iar aici s-a conţinut şi un buget de rezervă, prevăzut de autorităţi din cauza rocilor dificile din Islanda. Bugetul de rezervă n-a fost folosit în totalitate, însă, iar proiectul nu a depăşit bugetul prevăzut iniţial, deşi au existat dificultăţi în procesul de construcţie. Toate au fost în limitele marjelor care putea fi aşteptate, însă, aşa că lucrurile au decurs previzibil. La construcţie au participat 1,800 oameni.
Foto: Sala de la nivelul de deasupra turbinelor, se văd cele 6 turbine montate dedesubt
0
9,756
COMENTARII (0)
Fiţi primul care comentează această ştire!
COMENTARIUL MEU
Trebuie să fiţi logat pentru a putea comenta
Logare | Înregistrare
COMENTARII FACEBOOK
Înapoi
    Logare PiataAuto.md
Login:
Parola:
Memorizeaza-ma
Ai uitat parola?
Eşti nou aici? Atunci înregistrează-te!