Pianotangentutskov används bland annat i Frankrike och Nordamerika sedan mer än 20 år och erfarenheterna är goda. I Sverige avbördas överskottsvatten främst genom luckor, men intresset för pianotangentutskov ökar. Ett pianotangentsutskov tillåter väldigt höga flöden att passera snabbt och smidigt.
Pianotangentutskov kan installeras på både befintliga och nya dammar. Uniper planerar nu för att bygga en ny damm med pianotangentutskov i Lillflyforsen, en regleringsdamm i Fjällsjöälven som är ett biflöde till Ångermanälven.
– Vad jag vet är det här första gången som pianotangentutskov testas i Sverige, så det blir spännande att se hur det kommer att fungera, säger Lars Johnsson, dammsäkerhetsingenjör på Uniper Sverige.
Besvärliga terrängförhållanden
Uniper valde den här lösningen på grund av svåra förutsättningar i vattendraget.
– Vi hade ursprungligen planerat för traditionella luckor. Med det var väldigt besvärliga förhållanden med stora stenblock i brant terräng just där dammen ska byggas. Pianotangentutskov blir en bra alternativ lösning, vi slipper krånglande luckor och när vattnet stiger snabbt så kan det bara rinna över med hjälp av utskoven.
De traditionella luckorna kan skapa problem vintertid eftersom isbeläggning i luckorna leder till att driftspersonal måste åka ut och åtgärda isen. Det finns även utmaningar med pianotangentutskov i kallt klimat på grund av isbildning. För att lösa det kommer Uniper försöka hålla området uppströms isfritt med hjälp av bubbelridåer, det vill säga genom att skapa uppåtgående vattenströmmar.
I Sverige gjuts pianoutskoven i betong.
– Det är en ganska enkel teknik. När man väl har en konstruktion för utskovet som fungerar, då kan man enkelt gjuta flera i samma form. Jag tror att vi kommer att behöva ett tjugotal sådana enheter som vi bygger ihop i en lång slinga, säger Lars Johnsson.
Uniper har inte börjat bygga ännu, utan är i projekteringsstadiet. I den nya dammen, som troligtvis kommer att påbörjas 2027–28, kommer Uniper att utgå från James Yangs modeller.
– Jag tycker att den här lösningen är väldigt intressant. Den ökade överfallslängden är cirka fyra gånger längre än på ett traditionellt överfall och ger även mer avbördning. Jag tycker dessutom att de är mer estestiskt tilltalande än de traditionella luckorna, säger Lars Johnsson.
Det här är pålitliga konstruktioner som kräver väldigt lite underhåll i kallt klimat.
Stort intresse i branschen
Intresset för Unipers nya dammprojekt har varit stort och flera andra företag i branschen har hört av sig. Uniper kommer också att välja en ny teknik för att gjuta fundamentet som pianotangentutskovet ska stå på:
– Tekniken heter Roller Compacted Concrete – rullkomprimerad betong – som är en speciell blandning som i huvudsak har samma ingredienser som konventionell betong men i olika andelar. Metoden går ut på att man valsar ut betongen istället för att bygga traditionellt. Det går väldigt fort att bygga med tekniken och det är mycket billigare än det traditionella sättet att bygga, förklarar Lars Johnsson.
Eftersom dammsäkerhet är en avgörande faktor för vattenkraften pågår en ständig utveckling av innovativa lösningar för att öka utskovskapaciteten.
James Yang, specialist på Vattenfall R&D och forskare på KTH, har utvecklat två olika typer av pianotangentutskov: en elliptisk och en triangulär. Modellerna av pianoutskoven som James Yang har tagit fram är utskrivna med 3D-skrivare för att nå en hög noggrannhet för utvärderingen i modellförsök.
– Vi ser att utskoven bidrar till en jämnare flödesfördelning och till ett mer enhetligt flöde längs överfallskrönet och även ger bättre inflödesförhållanden, säger James Yang.
Kräver lite underhåll
Yangs studier visar att förbättringarna i geometrin leder till en klart förbättrad avbördningskapacitet. Inom det hydrauliska område som undersökts varierar ökningen av flödesavledningen inom ett intervall från 30‒53 procent för den elliptiska varianten och 16‒20 för den triangulära.
– Resultaten visar att det elliptiska pianoutskovet har en ökad avbördningskapacitet, särskilt vid låga överfallshöjder, där flödet ökar med mer än 50 procent. Vid högre vattennivåer minskar förbättringen, säger James Yang.
– Det här är pålitliga konstruktioner som kräver väldigt lite underhåll i kallt klimat. Som komplement till befintligt utskov med luckor torde de vara tillförlitliga för användning vid ombyggnader av befintliga dammar.Men jag tror att det tar tid innan branschen kommer att anamma den här typen av pianotangentutskov fullt ut.
Även Lars Johnsson på Uniper är inne på samma linje:
– Jag tror att vattenkraftbranschen traditionellt sett är ganska konservativ i Sverige. Det handlar ju också om att dammar ska hålla väldigt länge och är kostsamma att bygga, så det känns kanske tryggare att bygga som man alltid gjort.
PianotangentutskovLabyrintutskov, som har en krökt planform, förlänger överströmningslängden och möjliggör betydande sänkning av reservoarens vattennivå jämfört med en linjär överfallsdamm av samma bredd.Pianotangentutskov är en vidareutvecklad version av labyrintutskov. De har en rektangulär layout i planform och vinklade golv för att skapa överhängande krön och är strukturellt enklare och hydrauliskt mer effektiva. Den kan placeras på befintliga eller nya gravitationsdammar för att förbättra avbördningskapaciteten.Avbördningen styrs av flera parametrar som enhetens längd och bredd, inlopps- och utloppstangenternas bredd, samt överhängens längd och den strukturella höjden.
Marie Kofod-Hansen