Prantsusmaa hüdroelektrijaamade üleujutusriski juhtimine

Vee ohutu vabastamine tammidest üleujutuste või tugevate sademete ajal on kriitiline tegevusprobleem. Varasemad suundumused näitavad Lõuna-Prantsusmaal äärmuslike igapäevaste sademete hulga suurenemist, mis võib viia äkktulvadeni. See suundumus peaks jätkuma ka tulevikus. Lume ja liustike sulamine peaks pikemas perspektiivis mõjutama ka tammide sisse- ja väljavoolu. Liustiku massikadu näitab juba pidevat kiirenemist üle Alpide.

Hüdroelektrijaamade üleujutuste ohjamise ülesanne on vältida või minimeerida tammide ülekatte mõju allavoolu asuvatele kogukondadele, varale, põllumajandusele ja ökosüsteemidele, kaitstes samal ajal tamme endid töötõrgete ja muu kahju eest. Igal hüdroelektrijaama tammil on erinevad riskitasemed ja PKW süsteemide tõhusust tuleb hinnata iga juhtumi puhul eraldi.

PKW-süsteem töötati välja vastusena EDFi ajakohastatud hüdroloogilistele uuringutele, mis näitasid, et hüdroelektrijaamade tamme mõjutavad äärmuslikud üleujutused muutuvad sagedasemaks ja intensiivsemaks. PKW-d aitavad kohandada tammide võimsust, et tulla toime kliimamuutuste mõjuga, nagu suurenenud sademed ja üleujutused. PKW-süsteemide eesmärk on suurendada vee (üle)voolu pindala. See suurendab tammi tühjendusvõimsust ilma reservuaari maksimaalset taset muutmata. Sellise tehnoloogia peamine eelis on hüdroenergia varade kaitsmine kahjustuste eest, vähendades samal ajal tegevuskulusid võrreldes alternatiivsete väravasüsteemidega. Muud eelised hõlmavad järelmõjude vähendamist suurte sademete korral ning energiavarustuskindluse tagamist sellistel juhtudel, vähendades talitlushäireid.

Chassezaci org Prantsusmaa Auvergne-Rhône-Alpes’i piirkonna Ardèche’i departemangus määratleti 1950. aastatel suure potentsiaaliga vesikonnana. Selle tulemusena arendati välja viis hüdroelektrijaama ja neli hüdroelektrijaama, mis kõik ehitati aastatel 1961-1970. Neist ühe, Malarce tammi kõrgus on 28,4 m, pikkus 111 m ja kinnipidamisvõimsus 2,3 hm³ (st 2,3 miljonit m^3). See võeti kasutusele 1968. aastal ja selle võimsus on 16 MW.

Malarce tammi PKW telliti, et suurendada selle maksimaalset tühjendusvõimsust umbes 600 m³/s kuni kokku 4600 m³/s. Kui tammi veetase ületab sisselaskepaakide taset, voolab vesi automaatselt üle PKW väljalaskepaakidesse, mis voolavad otse väljavoolukanalisse ja allavoolu. See tehnoloogia võimaldab tammide kohandamist kliimamuutustest tingitud suurenevate üleujutusriskidega. Malarce tammi PKW aitab vähendada tammitaristu ja allavoolu asuvate kogukondade kuluka kahjustamise ohtu.

Tammi ülekandumise haldamiseks on mitmeid tehnilisi võimalusi. Labürindi lekkeid saab paigaldada ainult teatud tüüpi tammidele ja need tuleb tavaliselt paigaldada kõige varasemas tammi projekteerimise etapis. Paljudes olemasolevates tammides on voolu juhtimiseks paigaldatud tarastatud süsteemid. Tarastatud süsteemid võivad siiski ülemääraste üleujutuste tõttu ülekoormatuse korral ebaõnnestuda. PKW-d kujutavad endast sageli kõige tõhusamat võimalust üleujutusriski maandamiseks olemasolevates tammides. PKW-del ei ole maksimaalset võimsust, vaid need tagavad vaba voolamise. PKW-d suudavad seega hallata palju suuremat vooluhulka ja pakkuda turvalisemat lahendust kui tarastatud süsteemid, kusjuures rikkeoht on minimaalne ja ujuvprügi evakueerimine lihtsam. Erinevalt teistest voogude juhtimise meetoditest väldivad farmakopöad ka inimlikke eksimusi, kuna need ei nõua inimoperaatoreid. See on abiks hädaolukordades, sealhulgas äkktulvade ja maalihete korral, mille ajal töötajad ei pääse objektile ligi.

Peamised Euroopa turuosalised PKW tehnoloogias on Prantsusmaa, Šveits ja Belgia. EDF ei patenteerinud PKW süsteemi. Selle asemel on ta teinud koostööd, et jagada PKW tehnoloogiat ja teadmisi teiste rahvusvahelise hüdroenergia kogukonna osalejatega. Viidates uuendusliku tehnoloogia rahvusvahelisele tunnustamisele, paigaldavad mitmed arendajad kogu maailmas (nt Alžeerias, USAs ja Lõuna-Aafrikas) samuti farmakokineede. 2015. aastal sai EDF ÜRO kliimamuutuste raamkonventsioonilt kliimamuutustega kohanemise teemalise kliimalahenduste auhinna.

Kuna PKW moodustab kogu tammi väikese osa, ei ole sellel selget mõju, mis oleks sidusrühmadele ja valitsusvälistele organisatsioonidele nähtav või mida nad kritiseeriksid. Seetõttu ei ole sidusrühmade osalemine tavaliselt PKW käitise oluline osa. Sellegipoolest, nagu kõigi suuremate tsiviilehitusprojektide puhul, järgivad kõik PKW-d rangeid keskkonnamõju hindamise protseduure ja vajavad valitsuse heakskiitu. Need mõju hindamise menetlused ja heakskiitmised, näiteks CODERSTi kaudu, hõlmavad valitsusväliste organisatsioonide ja sidusrühmadega konsulteerimist.

PKW-d on rakendatud erinevates hüdroelektrijaamades üle maailma. Seda laialdast levikut soodustas EDFi otsus seda tehnoloogiat mitte patenteerida. Algsete arendajate koostööl põhinev lähenemisviis, kes jagasid tehnoloogiat sidusrühmadega kogu hüdroenergia kogukonnas, on tehnoloogia üks olulisemaid edutegureid. PKW on odav ja kergesti paigaldatav lahendus võrreldes teiste ülevoolu juhtimise tehnoloogiatega, näiteks tarastatud süsteemidega. Lisaks on PKW-tehnoloogia usaldusväärne ja vastupidav, kuna puudub vajadus mehitatud toimingute või suuremahulise hoolduse järele. Asjaolu, et esimese PKW ehitas EDF, tuntud ettevõtja, keda peetakse hüdroenergiasektoris hästi lugu, aitas veenda teisi tammiomanikke paigaldama PKWsid.

PKW-dega seotud probleemid hõlmavad teatavate tammialade sobivust ja juurdepääsetavust, eelkõige mägipiirkondades. Lisaks tähendab hüdroenergiataristu pikk eluiga ja tootetsüklite kestus, et uute ideede ja tehnoloogiliste lahenduste levik selles tööstusharus võtab aega. Lisaks toimub tammide ehitamine tavaliselt ainult suvekuudel, mis lisab farmakokineetika seadmete paigaldamisele täiendavaid piiranguid.

PKW maksumus sõltub olemasolevast tammi struktuurist, asukohast ja ka veevoolu ulatusest. Kulusid mõjutab ka tammi konstruktsiooni juurdepääsetavus ja sellega seotud seadmete vajadus. Sõltuvalt tammi, see võib olla rohkem või vähem kulukas paigaldada muudatusi nagu PKW. PKW paigaldamine võib maksta 200 000 kuni paar miljonit eurot. Igal juhul võib PKW olla kulutõhus, moodustades tammi üldkuludest suhteliselt väikese osa. Näiteid PKW paigaldamisest nimetatakse tavaliselt nii, et see võtab kuni 30% kogukuludest. Kuigi praegune tarastatud süsteemi tehnoloogia peab töötama käsitsi ja nõuab kallist regulaarset hooldust, ei vaja PKW-d töötavat tööjõudu ja vaja on ainult vähest või üldse mitte hooldust.

PKW-ga seoses ei ole Prantsusmaal õiguslikku kohustust ja selle valdkonna õigusakte ei ole oodata. Tehnoloogia paigaldamine on tammiomanike ülesanne. Üleujutuste parem ohjamine hüdroelektrijaamades on siiski kooskõlas direktiivi 2007/60/EÜ (üleujutusriski hindamise ja maandamise kohta) teatavate põhimõtetega.

EDF töötas esimese PKW välja aastatel 2003–2005 Gouloursi tammi juures (Püreneede mäed). PKW rakendamise aeg varieerub igal üksikjuhul eraldi. Väikesed projektid võivad kesta paar kuud, samas kui suuremad projektid võivad kesta paar aastat. Mõlemal juhul tekivad piirangud tammiehitustööde hooajalisuse tõttu. Heakskiitmise tähtajad on üsna pikad, hõlmates eeluuringuid, üksikasjalikku projekteerimist, hankeid, keskkonnauuringuid ja ametiasutuste heakskiitu.

Nende investeeringute kestust on raske kommenteerida, sest PKW tehnoloogia on suhteliselt uus ja selle olelusringi lõppu ei ole veel jõutud. Eeldatakse, et sellistel betoonkonstruktsioonidel nagu PKW-d on sama eluiga kui hüdroelektrijaamade tammidel või muudel suurtel tsiviilehitusprojektidel (st 50–100 aastat).

Francois Lemperiere
Initial innovator of the PKW system
E-mail: forms92@wanadoo.fr 
Tel.: +33 145344289

Ahmed Ouamane
Initial innovator of the PKW system
University of Biskra, Algeria
E-mail: a.ouamane@univ-biskra.dz 

Frederic Laugier
Dam Safety Engineer
Electricité de France (EDF)
E-mail: frederic.laugier@edf.fr  
Tel.: +33 479606245