Plūdu riska pārvaldība hidroelektrostacijām Francijā

Ūdens droša izplūde no aizsprostiem plūdu vai spēcīgu nokrišņu laikā ir būtisks darbības izaicinājums. Iepriekšējās tendences liecina par ārkārtēju ikdienas nokrišņu pieaugumu Francijas dienvidos, kas var izraisīt pēkšņus plūdus. Paredzams, ka šī tendence turpināsies arī nākotnē. Paredzams, ka sniega un ledāju kušana ilgtermiņā ietekmēs arī aizsprostu ieplūdi un aizplūdi. Glacier masas zudums jau liecina par pastāvīgu paātrinājumu visā Alpos.

Hidroelektrostaciju plūdu pārvaldības uzdevums ir novērst vai līdz minimumam samazināt dambju pārklāšanās ietekmi uz lejteces kopienām, īpašumu, lauksaimniecību un ekosistēmām, vienlaikus aizsargājot arī pašus dambjus pret darbības traucējumiem un citiem bojājumiem. Katram hidroenerģijas aizsprostam ir atšķirīgi riska līmeņi, un PKW sistēmu efektivitāte katrā gadījumā ir jānovērtē atsevišķi.

PKW sistēma tika izstrādāta, reaģējot uz atjauninātiem EDF hidroloģiskajiem pētījumiem, kas parādīja, ka ekstremāli plūdi, kas ietekmē hidroenerģijas aizsprostus, kļūst arvien biežāki un intensīvāki. PKW palīdz pielāgot aizsprostu jaudu, lai tiktu galā ar klimata pārmaiņu ietekmi, piemēram, lielāku nokrišņu daudzumu un plūdiem. PKW sistēmu mērķis ir nodrošināt lielāku virsmas laukumu ūdens (pār)plūsmai. Tas palielina dambja izlādes jaudu, nemainot maksimālo rezervuāra līmeni. Šādas tehnoloģijas galvenais ieguvums ir aizsargāt hidroenerģijas aktīvus no bojājumiem, vienlaikus samazinot arī darbības izmaksas salīdzinājumā ar alternatīvām vārtu sistēmām. Citi ieguvumi ietver lejupējās ietekmes samazināšanu spēcīgu nokrišņu laikā, kā arī energoapgādes drošības nodrošināšanu šādu notikumu laikā, samazinot darbības kļūmes.

Chassezac ieleja Ardèche departamentā Overņas-Ronas-Alpu reģionā Francijā tika atzīta par augsta potenciāla hidroloģisko baseinu 20. gadsimta 50. gados. Tā rezultātā tika izveidoti pieci hidroelektrostaciju aizsprosti un četras hidroelektrostacijas, kas visas tika uzbūvētas laikā no 1961. līdz 1970. gadam. Viena no tām, Malarce dambja, augstums ir 28,4 m, garums 111 m un aiztures jauda 2,3 hm³ (t. i., 2,3 miljoni m³). Tas sāka darboties 1968. gadā, un tā jauda ir 16 MW.

Malarces aizsprosta PKW tika uzdots palielināt tā maksimālo izplūdes jaudu par aptuveni 600 m³/s līdz kopumā 4600 m³/s. Kad aizsprosta ūdens līmenis pārsniedz līmeni ieplūdes tvertnēs, ūdens automātiski plūst pāri PKW izplūdes tvertnēs, kas iet tieši noplūdes kanālā un lejup pa straumi. Šī tehnoloģija ir veids, kā dambjus pielāgot pieaugošajiem plūdu riskiem, kas sagaidāmi saistībā ar klimata pārmaiņām. PKW Malarces aizsprostā palīdz samazināt dārgu bojājumu risku aizsprostu infrastruktūrai un lejupējām kopienām.

Ir pieejamas vairākas inženiertehniskās iespējas aizsprosta noplūdes pārvaldībai. Labirinta izliešanas ceļus var uzstādīt tikai noteikta veida aizsprostos, un parasti tie jāuzstāda agrākajā aizsprosta projektēšanas posmā. Daudzos esošajos aizsprostos ir ierīkotas vārtu sistēmas plūsmas pārvaldībai. Tomēr vārtu sistēmas var neizdoties pārmērīgas plūdu izraisītas piesātinājuma gadījumos. PKW bieži vien ir visefektīvākais risinājums plūdu riska pārvaldībai esošajos aizsprostos. PKW nav maksimālās jaudas, bet tā vietā tie nodrošina brīvas plūsmas izšļakstīšanos. Tādējādi PKW var pārvaldīt daudz augstāku plūsmas līmeni un nodrošināt drošāku risinājumu nekā slēgtas sistēmas ar minimālu darbības traucējumu risku un vieglāku peldošo gružu evakuāciju. Atšķirībā no citiem plūsmas pārvaldības paņēmieniem PKW arī izvairās no cilvēka kļūdām, jo tiem nav vajadzīgi operatori, kas ir cilvēki. Tas ir noderīgi ārkārtas situācijās, tostarp pēkšņu plūdu un zemes nogruvumu gadījumā, kad darba ņēmēji nevar piekļūt objektam.

Galvenie PKW tehnoloģijas dalībnieki Eiropā ir Francija, Šveice un Beļģija. EDF nepatentēja PKW sistēmu. Tā vietā tā ir sadarbojusies, lai dalītos PKW tehnoloģijā un atziņās ar citiem starptautiskās hidroenerģijas kopienas dalībniekiem. Patiesi, norādot uz inovatīvu tehnoloģiju starptautisku atzīšanu, vairāki izstrādātāji visā pasaulē (piemēram, Alžīrijā, ASV un Dienvidāfrikā) arī uzstāda PKW. 2015. gadā EDF saņēma Klimata risinājumu balvu no Apvienoto Nāciju Organizācijas Vispārējās konvencijas par klimata pārmaiņām par pielāgošanās tēmu.

Tā kā PKW ir neliela daļa no kopējā aizsprosta, tai nav skaidri izteiktas ietekmes, kas būtu redzama ieinteresētajām personām un NVO vai ko tās kritizētu. Tāpēc ieinteresēto personu līdzdalība parasti nav svarīga PKW iekārtas daļa. Tomēr, tāpat kā visos galvenajos inženiertehniskajos projektos, visi PKW ievēro stingras ietekmes uz vidi novērtējuma procedūras, un tiem ir jāsaņem valdības apstiprinājums. Šīs ietekmes novērtējuma procedūras un apstiprinājumi, piemēram, izmantojot CODERST, ietver apspriešanos ar NVO un ieinteresētajām personām.

PKW ir ieviests dažādās hidroelektrostacijās visā pasaulē. Šo plašo izplatību veicināja EDF lēmums nepatentēt šo tehnoloģiju. Viens no svarīgākajiem tehnoloģijas panākumu faktoriem ir sadarbība starp sākotnējiem izstrādātājiem, kuri dalījās tehnoloģijā ar ieinteresētajām personām visā hidroenerģijas kopienā. PKW ir lēts un viegli uzstādāms risinājums, salīdzinot ar citām pārplūdes pārvaldības tehnoloģijām, piemēram, vārtu sistēmām. Turklāt PKW tehnoloģija ir uzticama un elastīga, jo nav nepieciešama personāla vadīta ekspluatācija vai plaša mēroga apkope. Visbeidzot, fakts, ka pirmo PKW uzbūvēja EDF, labi pazīstams uzņēmums, kas tiek cienīts hidroenerģijas nozarē, palīdzēja pārliecināt citus aizsprostu īpašniekus uzstādīt PKW.

Problēmas, kas saistītas ar PKW, ietver dažu aizsprostu vietu piemērotību un pieejamību, jo īpaši kalnu reģionos. Turklāt hidroenerģijas infrastruktūras ilgais darbmūžs un produktu ciklu ilgums nozīmē, ka jaunu ideju un tehnoloģisko risinājumu izplatīšana šajā nozarē prasa laiku. Visbeidzot, būvniecība dambju teritorijās parasti notiek tikai vasaras mēnešos, kas vēl vairāk ierobežo PKW uzstādīšanu.

PKW izmaksas ir atkarīgas no esošās aizsprosta konstrukcijas, atrašanās vietas, kā arī no ūdens plūsmas apjoma. Izmaksas ietekmē arī dambja konstrukcijas un ar to saistītā aprīkojuma pieejamība. Atkarībā no aizsprosta modifikāciju, piemēram, PKW, uzstādīšana var būt vairāk vai mazāk dārga. PKW uzstādīšana var izmaksāt no 200 000 līdz dažiem miljoniem eiro. Jebkurā gadījumā PKW var būt rentabla, veidojot salīdzinoši nelielu dambja kopējo izmaksu daļu. PKW uzstādīšanas piemēri parasti tiek minēti kā tādi, kas aizņem līdz 30 % no kopējām izmaksām. Lai gan pašreizējā vārtu sistēmas tehnoloģija ir jāekspluatē manuāli un tai ir nepieciešama dārga regulāra apkope, PKW nav nepieciešams darbaspēks un apkope ir nepieciešama tikai zemā līmenī vai vispār nav nepieciešama.

Francijā nav juridiska pienākuma attiecībā uz PKW, un tiesību akti šajā jomā nav gaidāmi. Tas ir atkarīgs no aizsprostu īpašniekiem, lai instalētu tehnoloģiju. Tomēr uzlabota plūdu pārvaldība hidroelektrostacijās atbilst dažiem principiem Direktīvā 2007/60/EK par plūdu riska novērtējumu un pārvaldību.

EDF izstrādāja pirmo PKW no 2003. līdz 2005. gadam Goulours aizsprostā (Pireneju kalnos). PKW ieviešanas laiks katrā atsevišķā gadījumā ir atšķirīgs. Mazi projekti var ilgt dažus mēnešus, savukārt lielāki projekti var ilgt dažus gadus. Abos gadījumos ierobežojumi rodas dambju būvniecības sezonas rakstura dēļ. Apstiprināšanas laiks ir diezgan ilgs, un tas ietver priekšizpēti, detalizētu projektu, konkursus, vides pētījumus un iestāžu apstiprinājumu.

Ir grūti komentēt šo ieguldījumu ilgumu, jo PKW tehnoloģija ir salīdzinoši jauna un ekspluatācijas laika beigas vēl nav sasniegtas. Paredzams, ka tādām betona konstrukcijām kā PKW būs tāds pats kalpošanas laiks kā hidroenerģijas dambjiem vai citiem lieliem inženiertehniskiem projektiem (t. i., 50–100 gadi).

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