Hydraulolja är en viktig komponent i ett vattenkraftverk och används bland annat i styrningen av turbinblad och ledskenor. Praktiskt taget all olja inom vattenkraften är dock fossilbaserade mineraloljor eller syntetoljor. Men nu finns fossilfria glycerolbaserade oljor, som tillverkas genom restprodukter från biobränslen.
På Uniper testas sedan ett och ett halvt år tillbaka glycerolbaserade oljor på fem mindre vattenkraftverk i Sverige. Lars Svensson, turbinexpert på Uniper, berättar att företaget har en policy som säger att när vattenkraftverk byggs om måste fossila produkter utvärderas för att se om de kan bytas ut mot mer miljöanpassade produkter:
– Glycerolen är väldigt intressant för oss, särskilt eftersom den går att använda med befintliga hydrauliksystem. Vi skulle få betydligt svårare att motivera en ersättning av den mineralolja vi har om det skulle innebära installation av ny specialutrustning i form av till exempel pumpar och ventiler, säger Lars Svensson.
Uniper testar glycerolen i hydrauliksystem, utskovsluckor och i naven på Kaplanturbiner.
– Det viktiga för oss är funktion, livslängd och uthållighet. Vi måste se att det fungerar och att det inte uppstår en massa fel. Glycerolen är en aning dyrare än mineraloljan, men det är en försumbar del av driftskostnaden på ett vattenkraftverk.
Mer temperaturkänslig
Lars Svensson kan inte se några nackdelar med glycerolen, men det är lite mer komplicerat med användning i utskovsluckorna:
– I hydrauliksystemen som behövs för manövrering av utskovsluckor, så kan vi se att glycerolen är känslig för olika temperaturer. Det gäller att hitta en vätska som kan fungera både under sommar och vinter. Glycerolen visade sig bli väldigt trög på vintern. Men vi har ett bra samarbete med forskningsteamet på Luleå tekniska universitet, som har utvecklat glycerol med olika viskositet, så att vi kan testa.
Mineralolja är inte lika temperaturkänslig, berättar Lars Svensson, men den är utprovad under många år.
– Jag tror helt klart att glycerolen kommer att kunna utvecklas och fungera lika bra som mineraloljan, men det kanske kommer att ta några år.
På 1980-talet utvecklades en vattenbaserad olja med vissa tillsatser för att förhindra korrosion. Tanken var att minska risken för att mineraloljor skulle läcka ut i vattenvägar. Men enligt Lars Svensson så har de vattenbaserade oljorna inte fungerat så bra.
– Om glycerol fungerar bra så kan vi nyttja det som smörjmedel även i våra kaplanaggregat. Det kan då ersätta den mineralolja som används idag.
Utvecklades för skogsbruk
Glycerololjan utvecklades till en början för skogsbrukets maskiner. Men där används oftast maskinerna dagligen eller i alla fall i täta intervall till skillnad från utskovsluckorna i vattenkraften som kan stå still i flera veckor.
– Vi har sett att glycerolen inte fungerar så bra över tid och att den inte behåller sin form och viskositet om den inte är i rörelse. Vi behöver fortsätta att utvärdera hur glycerolen utvecklas i system med normalt få drifttimmar per år.
Har ni några råd till andra i branschen som inte vågat testa glycerolen ännu?
– Det gäller att våga, och man behöver ju inte testa på den känsligaste komponenten och i de största anläggningarna. Vi har testat i södra Sverige på mindre anläggningar för att få drifterfarenhet, det har i det stora hela fungerat väldigt bra, säger Lars Svensson.
– Men det tar nog ett par år innan vi kan implementera glycerolen i stor skala i våra vattenkraftverk. Vi måste ta upp det i våra ledningsgrupper och berätta hur användbara glycerolen är, säger Lars Svensson.
Luleåforskare utvecklar glycerolen
Yijun Shi, professor i maskinelement på Luleå universitet, är en av dem som arbetar med att utveckla glycerolen så att den ska klara standardkraven för smörjmedel och kraven för maskindrift inom vattenkraftsindustrin.
– När vi började jobba med glycerolen hade vi bara två fakta att gå på: vi visste att glycerol har låg friktion och är hållbar. Genom forskningen hittade vi snabbt potentiella användningsområden inom industrin. Det började med oljor för skogsbruket och vi kunde samarbeta med skogsbruksföretag för att testa och vidareutveckla innovationen, säger Yijun Shi.
– Nu har vi kommit långt med glycerololjor för vattenkraftensindustrin. Vi har gjort flera tester i fält och vi är en bra bit på väg.
Glycerolen är säker att använda och är så nyttig att man kan äta den. Den är en biprodukt från framställning av biodiesel (RME) och har funnits i 7-8 år, berättar Yijun Shi:
– Jag upplever vattenkraftsindustrin som en relativt konservativ bransch, men nu ser vi att Uniper och Fortum använder glycerolen på försök och att Vattenfall är på gång att inleda tester. Glycerolen är lite dyrare än mineralolja, men tänk hur mycket bättre den är för miljön. Den här typen av olja är inte det minsta skadlig för vare sig djur eller människor.
På LTU jobbar forskarna nu vidare med viskositeten hos glycerolen för att göra den mindre temperaturkänslig.
– Vi jobbar också med att anpassa glycerolen till olika vattenkraftverk. De har alla olika förutsättningar och krav på hur oljan ska fungera, säger Yijun Shi.
Ökad belastning på vattenkraftverken
Energiomställningen bidrar till tuffare krav på vattenkraften med fler start och stopp, och den upptrappade frekvensregleringen har bidragit till ett ökat antal belastningscykler på kritiska komponenter som till exempel lager i vattenkraftturbiner.
– Det är därför av största vikt att vi kan få fram en variant av glycerolen som kan fungera i många av våra vattenkraftverk, säger Yijun Shi.
Yijun Shi är också medgrundare av startup-bolaget Sustainalube som utvecklar och marknadsför miljövänliga smörjmedel och hydraulikvätskor utan ekotoxicitet. Företaget har blivit nominerat till flera priser bland annat i SEB-bankens tävling, Next Awards.
– Jag brinner för att utveckla de här smörjmedlen. Jag har sett siffror på att världen använder mer än 37 miljoner ton smörjmedel per år. 98 procent av smörjmedlen tillverkas av råolja. Det är verkligen ett stort problem i ett hållbart samhälle, säger Yijun Shi.
Marie Kofod-Hansen
