Assessment of the effect of reservoir sedimentation and lost storage capacities in Devoll basin, Albania, on power production under present and future climatic conditions

Abstract

Energiforbruket i Albania øker hvert år, og det enorme potensialet til fornybare energikilder er ennå ikke utnyttet. I 2016 og 2020 utviklet og satt det norske selskapet Statkraft i drift to nye vannkraftstasjoner i Banja og Moglice med magasiner med samme navn i Devollelvedalen. Det forventes å dekke 17 % av landets behov. Reservoarer kan lagre store mengder vann for energiproduksjon og har en betydelig rolle som utjevning og beskyttelse mot flomtopper. Regionen inneholder imidlertid enorme mengder sediment, noe som reduserer reservoarkapasiteten og energiproduksjonen.

Hensikten med denne oppgaven er å utvikle og forbedre den eksisterende hydrauliske modellen i programvare for vannvurdering og planlegging (WEAP). En komparativ analyse av klimadata i regionen hentet fra meteorologiske stasjoner med de som er innebygd i WEAP ble utført. Det ble utviklet en modell som inneholder 9 underbassenger, som samsvarer med virkeligheten ved vurdering av PBIAS (mindre enn 10%) med høy nøyaktighet. To magasiner ble lagt til modellen og endring i magasinkapasitet over tid ble tatt i betraktning. Et sett med 8 fremtidsscenarier ble formulert og simulert for dette systemet.

Hovedfunnet er at den samlede årlige energiproduksjonen ved de to vannkraftverkene Banja og Moglice vil være om lag 100 GWh i 2050-2060. Sedimenter har en enorm innvirkning på vannkraftproduksjonen, forskjellen kan være opptil 15 % (CMIP6 ACCESS-CM2 SSP245) over perioden 2050-2060, med en nedgang i reservoarkapasitet på 0,86 % per år for Banja. Komparativ analyse viste at total nedbør fra Princeton (innebygd WEAP) skiller seg fra Thiessen polygon-omregnet værstasjonsserie, med en PBIAS på 12,7%.

Energy consumption in Albania is increasing every year and the huge potential of renewable energy sources has not yet been tapped. In 2016 and 2020, the Norwegian company Statkraft developed and put into operation two new hydropower stations in Banja and Moglice with reservoirs of the same name in the Devoll River valley. It is expected to cover 17% of the country's needs. Reservoirs can store large quantities of water for energy production and have a significant role of smoothing and protecting against flood peaks. However, the region contains enormous amounts of sediment, which reduces reservoir capacity and energy output.

The purpose of this thesis is to develop and improve the existing hydraulic model in Water Assessment and Planning (WEAP) software. A comparative analysis of climate data in the region taken from meteorological stations with those built into the WEAP was carried out. A model containing 9 sub-basins was developed, which corresponds to reality when assessing PBIAS (less that 10%) with high accuracy. Two reservoirs were added to the model and the change in reservoir capacity over time was taken into account. A set of 8 future scenarios were formulated and simulated for this system.

The main finding is that the total annual energy production at the two hydropower plants Banja and Moglice will be about 100 GWh in 2050-2060. Sediments have a huge impact on hydropower production, the difference could be up to 15% (CMIP6 ACCESS-CM2 SSP245) over the period 2050-2060, with a decrease in reservoir capacity of 0.86% per year for Banja. Comparative analysis showed that total precipitation from Princeton (built-in WEAP) differs from the Thiessen polygon-recalculated weather station series, with a PBIAS of 12.7%.