Батиметрические данные оптимизируют выработку гидроэлектроэнергии в Швейцарии

Обеспечение безопасности и защиты швейцарской речной и водохранилищной инфраструктуры

Сбор батиметрических данных и данных бокового обзора необходим швейцарской энергетической компании Axpo для поддержания своей гидроэнергетической инфраструктуры, особенно потому, что мусор, сбрасываемый ледниками в реки и озера Швейцарии, может серьезно повредить оборудование. Мониторинг и измерение заиления и размыва помогают обеспечить оптимальную выработку электроэнергии, а отдел безопасности плотин Axpo с 2019 года использует для этих целей интерферометрический батиметрический сонар. В 2022 году команда получила новое обновление искусственного интеллекта для сонара, которое уже было использовать, чтобы убедиться, что вода продолжает течь.

Сегодня более 60% электроэнергии в Швейцарии вырабатывается за счет гидроэнергетики, и планируется увеличить производственные мощности, чтобы удовлетворить растущее потребление и нейтрализовать потенциальный энергетический дефицит. Новые мощности будут получены в результате крупных проектов и небольших инноваций, а также оптимизаций и расширений, все из которых требуют точных батиметрических данных или данных бокового обзора.

В качестве примера небольшой инновации и с пониманием того, что в будущем каждый киловатт-час будет иметь значение, компания Axpo установила небольшую турбину мощностью 2,5 МВт на линии передачи воды между водохранилищами Курнера и Нальп. Этот ранее неиспользованный ресурс был введен в эксплуатацию в начале 2022 года и, как ожидается, будет производить до 10 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год, чего достаточно для снабжения около 2200 домохозяйств.

Хотя очевидно, что необходимы новые мощности, поддержание существующих мощностей является огромной проблемой, особенно учитывая количество ледникового мусора, который попадает в водную сеть, что может привести к серьезному повреждению оборудования на гидроэлектростанциях, а также оказать воздействие на экосистемы ниже по течению. Данные батиметрии и бокового сканирования необходимы для мониторинга накопления этих отложений, чтобы инженеры могли принять решение о наилучшем курсе действий.

Отделу безопасности плотин Axpo поручено собирать, распределять, хранить, анализировать, обрабатывать и представлять данные, которые точно показывают, как материал собирается вокруг водозаборов на гидроэлектростанциях компании. Отдел контролирует и измеряет заиление с целью информирования о дноуглубительных и других инженерных работах (включая крупные работы, такие как повышение высоты водозаборов) для поддержания оптимального потока воды с как можно меньшим количеством посторонних материалов.

Хотя защита электрогенерирующего оборудования во избежание остановок и снижения долгосрочной усталости имеет важное значение, собранные данные также помогают инженерам точно настроить системы на основе измеренных объемов воды.

Основным инструментом департамента для сбора данных является батиметрический гидролокатор GeoSwath 4, предоставленный британским производителем GeoAcoustics, который на данный момент собрал более 200 км геодезических линий, охватывающих около 75 км дна рек и озер в сети Axpo. Команда по безопасности плотины провела более месяца в рабочие дни, используя подходящие суда в качестве исследовательской платформы. Однако по состоянию на сентябрь 2022 г. вся установка, включая приборы, была установлена ​​в единой системе координат на новой лодке (рис. 1).

Лодка и гидролокатор в настоящее время используются для мониторинга накопления ила вокруг важных объектов инфраструктуры, таких как водозаборы и прилегающая к водным путям территория, включая зону электрогенерации, а также в водохранилище Нальп. Расположенное на высоте 1908 м над уровнем моря, с двойной изогнутой арочной плотиной высотой 127 м и гребнем плотины высотой 480 м, озеро имеет объем воды 44,5 миллиона кубических метров. Эта последняя цифра была получена в результате исследования, проведенного с целью расчета уровней заиления, а также существующих водоемов и полезных объемов воды, в результате чего были получены результаты, показанные на рисунке 2.

На рисунке 3.1 показаны результаты другого исследования, в ходе которого команда с помощью батиметрического гидролокатора получила довольно детальные данные об уровне заиления на плотине в верховьях речной электростанции. Эти данные оказались эффективным инструментом для исследований до и после дноуглубительных работ здесь и на многих других подобных объектах на реках и озерах, контролируемых командой Axpo. Данные используются как для инженерных целей, так и для проверки в конце проекта дноуглубительных работ, как показано на Рисунке 3.2.