Site C-dammen: Kanadas djärvaste projekt för ren energi

Ingenjörsutmaningar för Site C-dammen

Vissa megaprojekt är anmärkningsvärda för den extrema precisionen i deras teknik, som James Webb Space Telescope eller CERN particle accelerator. Andra försöker föra mänskligheten till nya fronter, som Artemis Missions.

Andra megaprojekt är bara anmärkningsvärda för den rena omfattningen av insatsen. Ett exempel är den nyligen lanserade “Site C”-vattenkraftsdammen i nordöstra British Columbia, Kanada.

Källa: Engineering Source Record

Detta är ett av Kanadas största infrastrukturprojekt hittills, med civila arbeten värda 1,3 miljarder dollar. Dammen är 500 m bred i basen och smalnar av till endast 10 m i toppen. Totalt har projektet kostat mer än 11,8 miljarder dollar.

Källa: Acciona

Förutom sin omfattning var projektet tvunget att möta de hårda vinterförhållandena i de kanadensiska bergen samt strikta miljö- och säkerhetsregler.

I slutändan kommer den att producera lika mycket kraft som ett kärnkraftverk eller flera fossila kraftverk, men utan koldioxidutsläpp eller kärnavfall.

Peace River‑hydroprojekt

Hydrologi i Peace River‑bassängen

Peace River är en nästan 2 000 kilometer lång (1 200 miles) flod i Rocky Mountains i British Columbia.

Peace River är en biflod till Mackenzie River, en del av Finlay–Peace–Slave–Mackenzie-flodsystemet, det 13:e längsta flodsystemet i världen.

Källa: Geology Page

Site C är den tredje dammen på Peace River, en av fyra stora dammar som övervägdes för byggande i ett första förslag under mitten av 1900-talet.

De två första byggdes 1968 respektive 1980 och fick namnen W. A. C. Bennett Dam och Peace Canyon Dam.

Bennett-dammen har en kapacitet på 3,9 GW och är den tredje största konstgjorda sjön i Nordamerika. Peace Canyon-dammen har en kapacitet på 700 MW.

Källa: NiCHE

Båda dammarna förvaltas av BC Hydro (British Columbia Hydro and Power Authority). Elbolaget är den huvudsakliga eldistributören i provinsen och betjänar mer än 4 miljoner kunder, 95 % av den täckta befolkningen.

Sammanlagt har BC Hydro slutfört 6 stora vattenkraftprojekt mellan 1960 och 1980. Än idag kommer den stora majoriteten av BC Hydros elproduktion från rena eller förnybara källor.

Den fjärde föreslagna dammen på den brittiska Columbias delen av Peace River, Site E, ligger nära gränsen mellan BC och Alberta. Projektet avbröts i planeringsprocessen under förhandlingar 1982.

Site C-projektets återupplivning och planeringstidslinje

Site C avslogs också som dammprojekt i början av 1980-talet på grund av tvivel kring projektets ekonomi och behovet av dess elproduktionskapacitet.

Alternativet övervägdes redan 2004, när BC Hydro inledde diskussioner med First Nations, provinsen Alberta och lokala samhällen. Efter en omfattande analys av dammens påverkan (miljö, ekonomi, samhälle, kulturarv och hälsa) påbörjades byggandet 2015.

Site C vattenkraftsdamm

Översikt

Vattenkraftsdammen kommer att ha en nominell kapacitet på 1 100 megawatt (1,1 GW) och bör producera cirka 5 100 gigawattimmar (GWh) el varje år. Detta motsvarar tillräckligt med energi för att driva ungefär 450 000 hushåll per år i British Columbia, eller 1,7 miljon elfordon.

Elproduktionen skapas av 6 generatorenheter, var och en kan producera över 180 MW el, eller varje turbin med en effekt på 250 000 hästkrafter.

Källa: Construct Connect

Jorddammen mäter ungefär 1 050 meter i längd och 60 meter i höjd (3 450 fot lång och 200 fot hög) och består av 16 miljoner kubikmeter material (565 miljoner kubikfot). Projektet förbrukade 950 000 kubikmeter betong (33,5 miljoner kubikfot). Denna betongdamm förväntas hålla minst 100 år.

Vattenreservoaren kommer att vara 83 kilometer lång (51 miles) och upp till tre gånger så bred som den nuvarande floden.

Dammen kommer att bestå av två delar: en jorddamm som blockerar större delen av floden, samt kraftstationen och spillvägen i en böjd L-form, med tillfartsvägar till båda sidor av dammen.

Projektet kommer att anslutas till det kanadensiska elnätet via två 500‑kilovolt AC‑överföringslinjer.

Källa: Straight

Site C-generatorer och turbin‑specifikationer

Varje turbin kan fylla en olympisk stor simbassäng med en sekund av maximal utsläpp. De inkluderar särskilt massiva ”runners”, den del som omvandlar vattenflödet till mekanisk energi, och mäter 4,2 meter i höjd och 7,4 meter i diameter (14 fot hög och 24 fot i diameter).

“Runnern är en del av turbinenheten. Den omvandlar den potentiella energin från vattnet i reservoaren till rotationsenergi för att driva generatorn.”

Matthew Thompson – teknisk teamledare för Site C.

Källa: SewerView

De genomgick en lång sjöresa från Atlanten, genom Panamakanalen och upp längs Stillahavskusten för att anlända till Site C.

Strategi för flodavledning vid Site C‑byggnation

När man bygger en vattenkraftsdamm är ett stort problem att byggnation i flodens bana inte är möjlig medan floden flyter. Oftast hanteras detta genom att gräva en parallell flodbädd och omdirigera hela floden under de år som behövs för att bygga dammen.

I fallet med Site C valdes ett ännu mer ambitiöst tillvägagångssätt. Två massiva tunnlar grävdes. Varje tunnel var 800 meter lång (2600 fot) och 11 meter i diameter (36 fot), och var i drift från 2020 till 2024.

Källa: Acciona

Tunnlarna stängs nu och fylls så att Peace River återgår till sin normala bana och når Site C-dammen.

Fyllning

Sedan tunnlarna stängdes har reservoaren fyllts på under 11 veckor sommaren 2024, med vattennivåer som stiger mellan 30 centimeter och tre meter per dag.

Totalt kommer reservoaren att ha en yta på 9 330 hektar (23 000 acres).

Många vägar och omgivande infrastruktur var tvungna att byggas om och omdesignas för att hantera den nya vattenlinjen och reservoaren, som blev mycket bredare än den tidigare flodbädden.

Källa: Site C Project

Stabiliteten på reservoarens sida, som potentiellt kan kollapsa på grund av vattenerosion, har också modellerats och förutsagts, och övervakas kontinuerligt i dessa tidiga faser av påfyllning.

En problematisk byggnation

Hårda förhållanden

Förutom projektets storlek var ett ytterligare hinder de klimatmässiga förhållandena på byggplatsen. Dammen ligger långt i norr, så det var omöjligt att utföra alla typer av arbete året runt.

Istället var de sex vintermånaderna begränsade till planering, tunnelborrning, borrning och sprutning (injicering av betong för att förstärka tunnlarna). Temperaturen sjönk ibland till så lågt som -31 °C / -23,8 °F.

Källa: Acciona

När temperaturerna steg på våren accelererade byggandet av betongdammen. Vid byggnadens topp 2023 fanns det mer än 6 000 arbetare på projektet.

Denna typ av megaprojekt är också mycket farlig att arbeta med. Till exempel dog nästan hundra personer under byggandet av Hoover Dam i Nevada på 1930-talet.

Teknik hjälper, särskilt genom användning av RID-utrustade hjälmar som varnar tunga maskinförare när arbetare är i närheten. Delvis tack vare sådan utrustning förlorades inga liv under hela byggprojektet.

Kontroverser

Lokal påverkan

Även om det sannolikt kommer att leverera koldioxidfri el till British Columbia i samband med elektrifiering av transport och uppvärmning, har Site C-projektet inte varit utan kontroverser.

Den första var påverkan på First Nations kultur och levnadssätt.

Site C-dammen skulle ”utplåna hundratals gravar och ceremoniella platser.

Om den byggdes skulle Site C bryta mot First Nations rättigheter enligt Treaty 8, vilket skulle göra dem irrelevanta till förlöjligande nivå.”

David Suzuki Foundation

Ruttna träd och organiskt material i den nyöversvämmade reservoaren kan också släppa ut giftig metylkvicksilver under många år, vilket ytterligare skadar jakt och fiske i regionen samt traditionella levnadssätt. Den tvångsförflyttning av lokala invånare som bodde i det framtida reservoaret ökade störningarna.

Eftersom detta redan hände vid byggandet av Bennett-dammen är dessa farhågor förståeliga. Trots detta var dessa invändningar inte tillräckliga för att stoppa projektet.

Slutligen bidrar påverkan på den lokala jordbruket, som är beroende av den unika mikroklimatet längs Peace River‑bankerna, till dammens ekonomiska och ekologiska påverkan.

“Den öst‑västliga Peace River‑dalen med djupa alluviala jordar, lång nordlig dagsljusperiod under växtsäsongen och mikroklimat för jordbruk kan producera frukter och grönsaker som möter de näringsmässiga behoven för över en miljon människor per år.”

David Suzuki Foundation

Eftersom British Columbia importerar över 57 % av färska grönsaker, har beslutet att översvämma dessa marker istället för att göra dem mer produktiva satts i fråga.

Ekonomi

En anledning till att Site C-projektet avbröts på 1980-talet var att BC Hydros ekonomiska studie kritiserades för att vara alltför optimistisk om dess ekonomiska modell.

En omtvistad punkt är tillväxten i elförbrukning.

2007, när Site C först övervägdes igen, påstod Hydro att belastningstillväxten skulle vara en stabil två procent per år.

British Columbia förväntades förbruka 70 terawattimmar per år 2016‑17. Istället förbrukar vi 60.

Harry Swain – tidigare federal biträdande minister för Industry Canada och Indian and Northern Affairs Canada.

Det finns möjligheter att exportera den producerade energin till USA eller grannprovinsen Alberta. Men överlag är projektets ekonomiska lönsamhet, åtminstone de kommande 10 åren, osäker.

Dock, med tanke på att vi kan förvänta oss en elektrifiering av transporten under den perioden, och dammens livslängd på över 100 år, är det sannolikt att den på lång sikt blir en värdefull källa till koldioxidfri energi.

Dessutom kan närvaron av billig och koldioxidneutral energi i regionen påverka framtida konsumtion, med eventuellt några industrier som flyttar dit för att utnyttja den, även om detta är en långsam process.

Till exempel kan de gigawattstora AI-datacentren som byggs runt om i världen, och nu desperat söker stabil och koldioxidfri energi, överväga British Columbia i framtiden.

Minska den ekologiska påverkan

Björnar fångades, bedövades och flyttades innan reservoaren fylldes.

En tillfällig fiskpassage byggdes för att möjliggöra passage för fisk som simmar uppför Peace River under byggnationen, för att så mycket som möjligt minska påverkan på akvatiska ekosystem.

BC Hydro har också återställt olika grunda vattenhabitat och återinfört strandvegetation för att stödja vattenliv.

En annan mildrande strategi riktade sig mot koldioxidutsläpp. Vanligtvis förlitar dammbyggen sig starkt på stora lastbilar för att transportera de miljoner ton material som används för att bygga jorddammen.

Istället byggdes ett nästan femkilometers långt transportband för att flytta glacialt material (lera, silt, sand, grus och stenar), som är kärnmaterialet i jorddammen.

Eftersom transportbandet drivs av el har detta minskat utsläppen med mer än 1 500 ton CO₂.

Källa: STM

Sammanfattningsvis var projektet inte utan ekologisk påverkan, men bör inte ha någon långsiktig skada på det lokala ekosystemet efter några år, och kommer att hjälpa Kanada att minska sina koldioxidutsläpp.

Slutsats

Site C-dammen är ett av Kanadas mest ambitiösa energiprojekt på årtionden, och tillför lika mycket ren elproduktion som ett kärnkraftverk.

Det är också en mycket imponerande teknisk prestation, inklusive avledning av en hel stor flod via megatunnlar, förflyttning av miljontals ton material och transport av massiva turbiner och tillhörande utrustning från Brasilien.

Kanske ännu mer imponerande är projektets höga säkerhet, vilket visar att storskaliga infrastrukturer idag kan byggas under förhållanden som för ett sekel sedan var nästan otänkbara för arbetare.

Detta betyder inte att det inte hade någon påverkan på den lokala faunan och floran, samt de inhemska invånarna i regionen.

Som ofta är fallet med ambitiösa satsningar har den varit i centrum för polemiker, och frågan om dess ekonomi diskuteras hett.

Ändå, med allt mer kraft som förbrukas av elbilar, värmepumpar och digital infrastruktur, är det sannolikt att denna rena el kommer att få god användning förr snarare än senare. Eftersom globala koldioxidutsläpp fortfarande är mycket högre än de mål som satts för att begränsa den globala uppvärmningen, kommer ett stort vattenkraftsprojekt som Site C sannolikt att hjälpa, tillsammans med storskalig utbyggnad av vind- och solenergi.

Investera i hållbar energi

GE Vernova

Ursprungligen från uppdelningen av den gigantiska industrikoncernen General Electric (GE.TO ) (GE), är GE Vernova (GEV ) den gren som är dedikerad till energiproduktion, särskilt turbinateknik.

Detta gör GE Vernova till den direkta arvtagaren av den ursprungliga verksamheten som startades av Thomas Edison, då GE var en pionjär inom vattenkraft 1918 med Niagara Falls tre GE 12 000‑volts generatorer. GE var också en pionjär inom högspänningslikström (HVDC) 1972, vilket fortfarande är en viktig teknik för elnät idag och en stark affär för företaget.

Företaget är fortfarande en jätte inom elproduktion, med sin expertis inom turbintillverkning relevant för vattenkraft, kärnkraft och vindkraft, samt för fossila kraftverk. GE har till exempel 55 000 vindturbiner och 7 000 gasturbiner i drift, och baserat på företagets teknologibas genererar dessa, tillsammans med många vatten- och kärnkraftverk, ungefär 25 % av världens el.

Källa: GE Vernova

GE är en nära partner till många av världens största elbolag och i slutändan ryggraden i deras respektive länders eller regioners elsystem, inklusive franska Engie, amerikanska Duke Energy (DUK ) (DUK +0,21 %), Southern Company (SO ) (SOT.DE ) (SO -0,44 %), tyska RWE, spanska Iberdrola, Taiwan Power Company med mera.

Källa: GE Vernova

Detta betyder inte att GE Vernova inte också är aktivt i förberedelser för ny energirelaterad teknik, inklusive nästa generation av kärnkraftverk, koldioxidavskiljning eller vätgas.

Källa: GE Vernova

Särskilt inom kärnkraft tar företaget en ledande roll. GE Vernova är nu direkt involverat i att bygga själva kraftverket istället för bara dess turbiner. Företaget BWRX-300 är det första nordamerikanska kommersiella kontraktet för en SMR, undertecknat med Ontario Power, med ett ramavtal för tre ytterligare SMR‑enheter senare.

Som illustrerat av stora vattenkraftsprojekt som kanadensiska Site C eller de många megadammar som byggts av Kina, kommer stora turbiner fortfarande att vara mycket viktiga för energinätet i framtiden.

När elbilar, uppvärmning och snart eldrivna lastbilar samt elektrifieringen av tunga industrier fortsätter att öka efterfrågan på mer elproduktion för att ersätta olja och gas, är GE Vernova väl positionerat för att dra nytta av detta.

På grund av bredden i GE Vernovas verksamhet behöver investerare i företagets aktie inte vara säkra på vilken teknik som kommer att vinna energitransitionen de kommande 5 eller 10 åren:

• Om naturgas förblir viktig är GE Vernova redan den största aktören i segmentet.
• Om kärnkraft verkligen genomgår en renässans kommer kärnturbiner och SMR att generera stora intäkter.
• Om vindkraft förblir i nivå med solenergi för förnybar elproduktion kommer GE Vernova också att vara en stor aktör i denna industri.
• Om vätgas, ammoniak, metanol, pumpad vattenkraft eller koldioxidavskiljning och lagring blomstrar, kommer GE Vernova också kunna ta del av dessa marknader, tack vare tidiga framtidsinriktade FoU‑investeringar.
• Om huvudinvesteringsämnet blir nätstabilitet och uppgradering till smarta nät, är GE redan den föredragna partnern för de flesta av världens största elbolag.

(Du kan också läsa mer om GE Vernovas historia och affärsmodell i den dedikerade rapporten om företaget)

Senaste nyheter och utvecklingar för GE Vernova (GEV)-aktien