Krångeden vesivoimalaitos

Krångeden vesivoimalaitos on Ruotsissa Hammarstrandissa Indalinjoessa sijaitseva vesivoimalaitos, joka voidaan toimintansa takia luokitella jokivoimalaitokseksi ja toisaalta myös tunnelivoimalaitokseksi. Voimalan pääomistaja on Fortum.
Pato ja varastoallas.
Voimalaitospato sijaitsee Indalinjoessa Bergbodaman ja Forsbergetin vuorien välisessä laveassa V-laaksossa koskenniskalla, jonne on matkaa noin kaksi kilometriä Gesundenjärven luusuasta. Tämän vuoksi voimalassa ei ole tarvittu kovinkaan pitkää patoa. Pato onkin vain jokilaakson poikki kulkeva, etelä-pohjois-suuntainen ja 350 metriä pitkä betoninen lamellipato. Se on noin 25 metriä korkea ja se nostaa joen vedenpintaa noin 20 metriä korkeammalle. Säännöstelypadon ainoa tehtävä on säännöstellä veden tuloa voimalaan. Patoa ei käytetä apuna liikennöintiin, vaan kuivuneen joenuoman ylitetään 200 metriä alempana sijaitsevasta maantiesillasta.
Gesunden on yli 15 kilometriä pitkä ja 4 kilometriä leveä järvi. Sen pinta-ala on noin 30 neliökilometriä ja järven keskisyvyys on 17 metriä. Jokivoimalaitoksien varastoaltaat ovat yleensä niin pieniä, ettei niiden sisältämällä vedellä pysty tuottamaan sähköä kovin pitkiä aikoja. Järven tilavuus on 433 miljoonaa kuutiometriä ja sen säätelytilavuudeksi ilmoitetaan noin 60 miljoonaa kuutiometriä. Sillä voidaan yleensä pitää voimalaa käynnissä 1–2 vuorokautta. Siksi on Indalinjoen vesistön alueelle kannattanut muodostaa muitakin varastoaltaita, joista juoksutettu vesi kulkee yhtäaikaa useamman pääuomassa sijaitsevan voimalan kautta tuottaen monta kertaa sähköä. Krångeden voimalan valuma-alueella sijaitsee esimerkiksi Storsjön ja Indalinjoen sivujokien Hårkanin ja Långanin valuma-alueilla sijaitsee lisää järviä. 
Gesundenin takana toimii 23 kilometrin päässä Krångeden voimalasta edellinen Stugunin vesivoimalaitos ja noin viiden kilometrin päässä alajuoksulla sijaitsee seuraava Gammelängen vesivoimalaitos.
Voimalaitos.
Voimalaitosyksiköt sijaitsevat maanalaisessa kallioon louhituissa onkaloissa. Voimalan käyttö- ja huoltorakennukset ovat maan pinnalla, mutta tuotantoyksiköt sijaitsevat noin 40 metrin syvyydessä maan alla. Siellä on toiminnassa 6 vesiturbiinia, jotka ovat pystyasennossa pyöriviä Francis-turbiineja. Niiden kapasiteetit vaihtelevat 42,3–44,38 megawattia (MW), vaikka ne ovat lähes samanlaiset. Ne pyörittävät yhden valmistajan toimittamat kuusi sähkögeneraattoria. Voimalaitoksen vuosituotanto on joen vesitilanteesta riippuen noin 1 680 gigawattituntia (GWh).
Vesiturbiineille tuodaan vesi säännöstelypadon takaa alkavasta kanavasta ja vesi johdetaan alas putoavaan 40 metriä syvään kuiluun. Koska pato on nostanut joen vedenpintaa 20 metrillä, hyödyntää voimalaitos noin 60 metrin pudotusta. Tulotunnelin halkaisija on 5–6 metriä ja alhaalla se kääntyy vaakasuoraan, jotta tuloaukosta tuleva vesi saataisiin tulovesispiraalissa helpommin pyörivään liikkeeseen. Vesi putoaa turbiinin jälkeen alapuoliseen imuaukkoon, josta se johdetaan sivulle poistovesitunneliin, joita on kaksi. Ne aukeavat yli kilometrin päässä voimalasta joenuomaan sen pohjoisrannassa.
Voimalaitosrakennuksien vieressä sijaitsee laakson pohjalla kaksi sähkömuuntamoa. Toisen tehtävä on muuntaa voimalasta tulevaa jännitettä ja toisen on toimitettava vaihtojännitettä 220 000 voltin korkeajänniteverkkoon kahdelle linjalle. Muuntamoon tulee yksi 220 000 voltin linja Gammelängen voimalaitoksesta, jonka sähkö toimitetaan eteenpäin kuluttajille. Muuntamot omistaa ja hallinnoi Svenska kraftnät. Voimalalla on lisätehtävänään ylläpitää ruotsalaisessa sähköverkossa 50 hertsin perustaajuutta samassa tahdissa muutaman muun voimalan kanssa. Muut pienemmät voimalat seuraavat tätä taajuutta omassa tuotannossaan.
Historiaa.
Rakentaminen.
Vielä 1800-luvulla suhteellisen vapaana virtaava Indalinjoki putosi Gesundenin jälkeen Krångeden koskissa jyrkästi alaspäin. Koskissa oli Indasjoen suurin pudotus ja siksi keksijä ja teollisuusmies Gustav de Laval osti vuonna 1897 näiden koskien vesioikeudet. Hänen ajatuksenaan oli perustaa paikalle kemianteollisuutta ja tähän hän tarvitsi runsaasti sähkövoimaa. Hänen hankkeensa ei kuitenkaan saanut riittävästi rahoitusta ja siksi hänen piti myydä vesioikeudet vuonna 1899. Kun ostajakaan ei saanut mitään aikaiseksi, myi hän oikeudet yhtiölle Krångede AB vuonna 1908. Muutama vuosi etenpäin vaati Kungliga Vattenfallstyrelsen yksinoikeutta vesivoiman rakentamiseksi ja tähän pysähtyi yksityinen hanke. Kuitenkin vuonna 1922 antoi Ruotsin vesioikeus yhtiölle luvan hyödyntää Indalsjoen vettä 500 m³/s sähkön tuotantoon ja se sai lisäksi luvan säännöstellä yläpuolisen järven vedenpintaa.
Vuonna 1931 aloitettiin rakennustyöt, jonka rakennuttajana toimi valtionyhtiö Vattenbygnadsbyrån ja rakentamista johti vuori-insinööri Gustav Berggren lähes 200 työmiehen voimalla. Työmiehet vuokrasivat asuntonsa maatiloilta eikä työmaalla käytetty työmaaparakkeja. Alue raivattiin ja koskessa ollut vanha mylly purettiin. Sen tilalle pystytettiin pieni sähkölaitos, joka antoi sähköä työmalle. Syksyllä 1933 alkoivat padonrakennustyöt, jotka saatettiin loppuun matalanvedenaikana. Padosta jätettiin auki kaksi 20 metriä leveää kohtaa, joista vesi sai vielä juosta vapaasti alas koskiin. Aukot suljettiin vasta vuosina 1935–1936, kun voimalaitoksen toimintaa käynnistettiin.
Kallioon louhittiin vuonna 1934 noin 40 metriä syvä rakennuskuilu, jonka pohjaalle laajennettiin onkalo turbiineja ja generaattoreita varten. Niiden yläpuolelle maan pinnalle rakennettiin voimalan käyttö- ja huoltotilat. Tulovedelle louhittiin oma pystysuora vesikuilu. Huhtikuussa 1936 koekäynnistettiin ensimmäinen turbiini ja voimalan vihki 18.7.1936 kruununprinssipari Gustav Adolf ja Louise.
Voimalaitoksen koneistot toimitti Kvaerner ja generaattorit ASEA. Muuntamot rakennettiin aivan voimalaitosrakennusten viereen. Sieltä lähti yksityinen 220 000 voltin korkeajännitelinja , joka kulki Taalainmaan Horndalin kautta ja Tukholmaan. Tällä Ruotsin ensimmäisellä korkeajännitelinjalla oli pituutta 340 kilometriä. Voimalaitos oli Ruotsin suurin vuoteen 1952, jolloin käynnistettiin Harsprångetin vesivoimalalaitos.
Sähköntuotanto alkoi samantien kahdella vesiturbiinilla, joiden yhteisteho oli noin 70 MW. Syksyllä 1938 käynnistyi kolmas turbiini ja sähköntuotanto pystyi tämän jälkeen 105 MW tehoon ja vuosituotannoksi saatiin 445 GWh, mutta jo vuonna 1940 oli vuosituotanto kasvanut 982 GWh:ksi. Kun yhtiö osti 1940-luvulla muilta voimaloilta 200 GWh lisää sähköä, se pystyi myymään kuluttajille 1 180 GWh, joka muodosti tuolloin 12,8 % Ruotsin sähkönkulutuksesta.
Laajennus.
Ruotsista alkoi kuitenkin pian sähkö taas loppua. Vaikka voimalasta oli suunniteltu kuuden vesiturbiinin voimalaitosta, louhittiin rakennusvaiheessa tilat vain kolmelle turbiinille. Vuonna 1941 alettiin louhia uutta poistoveden tunnelia ja lisätilaa konesaliin. Poistoveden tunnelista tuli 1,4 kilometriä pitkä. Vuosina 1943–1944 otettiin tuotantoon kaksi turbiinia lisää ja vuosituotanto kasvoi taas 300 GWh. Viimeinen turbiin käynnistettiin vuosi näiden jälkeen.
Peruskorjaukset.
Voimalan kaikki koneistot on kertaalleen vaihdettu. Ensimmäiset kolme uutta turbiinia vaihdettiin 1990-luvun loppupuolella ja loput kolme vuosien 2003–2007 aikana. Kaikkiin turbiineihin vaihdettiin samassa yhteydessä niiden generaattorit, jotka toimitti ABB Generation.
Vuonna 2019 aloitettiin tuloveden saatavuutta parantava louhintatyö, jossa kallioperään louhitaan 600 metriä pitkä tunneli joelta voimalalle. Uusi tunneli tulee valmistuessaan parantamaan voimalan vuosituotantoa. Työmaa valmistunee vuonna 2020.