Разширяване на водноелектрическата енергия и подобрено управление в отговор на увеличеното топене на ледниците в Исландия

Очаква се повишаването на глобалните температури, причинени от изменението на климата, да доведе до увеличаване на топенето на ледниците в Исландия, като по този начин се увеличи водният поток във водноелектрическите централи. Почти всички исландски ледници губят маса от началото на 90-те години на миналия век; очаква се тази тенденция да продължи със затоплящия се климат. Прогнозира се, че почти няма да останат исландски ледници през 2200 г. Потокът в ледниковите реки ще се увеличи едновременно с топенето на ледниците. Очаква се оттокът да достигне своя връх през следващите 50 години, след което се очаква оттокът от топенето на ледниците да спадне до нулата през 2200 г.

За 2015 г. сценариите за увеличаване на входящите потоци, като се използва климатът през 2015 г., са с около 10 % по-високи от прогнозираните в историческите данни за климата. Сценариите за входящите потоци представляват исторически входящи потоци от 50-те години на миналия век до днес, за които се предвижда: а) определена(и) година(и) в бъдеще, като се използват както прогнозните исторически тенденции в температурата и валежите, така и прогнозираните бъдещи тенденции, дължащи се на изменението на климата. Към днешна дата съществуващата енергийна система е била в състояние най-вече да използва това увеличение на потока без инвестиции. Предвижда се обемът на входящия поток да нарасне с още 15 % до 2050 г. в сравнение с 2015 г. Съществуващата енергийна система може да използва само 30 % от това увеличение. Без модификации на съществуващите водноелектрически централи се очаква останалата част от увеличения поток да се разлее по преливниците. За да се използват напълно увеличените дебити, ще трябва да се увеличат както инсталираният капацитет на турбината, така и резервоарът за съхранение в съществуващите водноелектрически централи.

Затоплянето на атмосферата при изменението на климата причинява ускорено топене на ледниците, което води до увеличаване на водния поток във водноелектрическите централи. Първата цел на Landsvirkjun (Националната енергийна компания) е да подобри прогнозите за водния поток при изменението на климата. По-добрите прогнози улесняват мерките за адаптиране, които свеждат до минимум ненужните разливи на вода по преливниците. Тези мерки включват изменение на плановете за управление на резервоарите, инсталиране на допълнителна инфраструктура и/или препроектиране на съществуващата инфраструктура с цел управление на увеличения отток. Допълнителна полза е повишената защита от наводнения, тъй като резервоарите могат да функционират като допълнителен буферен капацитет в случай на екстремни наводнения.

В сътрудничество с други скандинавски правителства и изследователски агенции като част от групата Norden, Landsvirkjun използва хидрологично моделиране за проектиране на бъдещия воден поток, като взема предвид въздействията от изменението на климата. Прогнозите за бъдещия речен отток бяха подобрени чрез използване на наблюдаваните данни за температурата и валежите, а кривите на глетчера-обемна височина бяха коригирани в съответствие с тенденциите от симулациите на климатичния модел. След това тази информация беше включена в хидроложкия модел, за да се получат коригирани потоци, които отчитат изменението на климата. Landsvirkjun включи коригираните потоци в своите стратегии за управление на резервоарите. Организацията актуализира серията потоци и след това управлението на резервоара си, на всеки пет години, за да отрази променящите се климатични условия. За нов дизайн и обновяване на по-стари инсталации Landsvirkjun използва като проектна спецификация, която разглежда бъдещите потоци в рамките на 15 години и след това.

Коригираната серия потоци от данни за използването на Landsvirkjun от КПКЗ, както и специфични резултати за Исландия, като очакваното сезонно разпределение на промените в температурата и валежите. Серията потоци се калибрира допълнително ежегодно въз основа на резултатите от мониторинга. Тези констатации се използват за коригиране на управлението на резервоарите и за оценка на възможни промени и подобрения на съществуващите електроцентрали, както и за предложения за бъдещи проекти. По същество управлението и проектирането на съществуващите и планираните активи се коригира, за да се извлече полза от увеличените ледникови потоци въз основа на подобрени данни за настоящите и бъдещите потоци. Тези мерки водят до увеличаване на производството на енергия от възобновяеми източници в Исландия поради намалените загуби на водни ресурси по преливниците.

Водноелектрическата централа „Бурфел“ дава пример, при който подобрените данни за водния поток направиха разширяването икономически осъществимо: мощността на електроцентралата е увеличена от 70 MW на 100 MW. Landsvirkjun решава да построи нова водноелектрическа централа, която разширява първоначалната електроцентрала и намалява натоварването ѝ. Новото разширение на Búrfell е построено под земята поради икономически причини и причини, свързани с устойчивостта; тя функционира от юни 2018 г. Водноелектрическата централа Búðarháls е нов проект, въведен в експлоатация през 2014 г. Капацитетът на тази централа е увеличен от първоначално планираните 80 MW на 95 MW в отговор на изменението на климата. Проектът за водноелектрическа енергия Hvammur е бъдещ проект, при който капацитетът също е увеличен въз основа на коригираните потоци от 82 MW на 95 MW. Проектът Hvammur е одобрен от исландския парламент в рамките на „Магистърския план за опазване на природата и използване на енергията“ (вж. раздела относно правните аспекти), но не е взето решение за започване на строителството.

Компанията си сътрудничи с Norden, за да идентифицира и анализира въздействието на изменението на климата върху системите за възобновяема енергия. Norden е регионална инициатива за сътрудничество, включваща правителства и научноизследователски агенции от Дания, Финландия, Исландия, Норвегия, Швеция, Фарьорските острови, Гренландия и Оланд. Програмата се финансира от Скандинавския съвет на министрите

В това съвместно изследване наблюдаваните данни за температурата и валежите, както и кривите на глетчера-обемна височина, бяха коригирани в съответствие с тенденциите в модела на климата. Получени са исторически данни за топенето на ледниците и прогнозираното увеличение на оттока и получения обем вода. Този обмен на знания и изследвания между скандинавските държави осигури добре развита доказателствена база, която се преглежда от изследователски консорциум и като такава се разпространява в по-широката общност.

Обществената консултация е включена в проектирането на разширяване на съществуващите водноелектрически централи чрез процедурата за оценка на въздействието върху околната среда, както е гарантирано от закона. Беше поискано и приемане чрез прилагане на Протокола за оценка на устойчивостта на хидроенергетиката (HSAP) за проекта за водноелектрическа енергия Hvammur и за експлоатацията на водноелектрическата централа в Бланда. Тя получи наградата „Синя планета“ от IHA през 2017 г.

Фактори за успех:

• Сътрудничеството с други енергийни дружества, университети и институции улесни и повиши доверието в усилията за адаптиране; това се осъществява главно чрез консорциума Norden.
• Изпълнителният съвет на Landsvirkjun участва в процеса на адаптация
• Поетапен подход към адаптирането към изменението на климата: на всеки пет години се преразглеждат миналите тенденции и прогнозите за валежите и температурата, а ежегодното калибриране на моделите се извършва въз основа на резултатите от мониторинга, за да се коригира текущото управление и инвестициите, предприети от Landvirkjun.
• Като се има предвид несигурността в прогнозите за климата, Landsvirkjun поддържа алтернативни планове, които могат да бъдат приложени, ако избраният сценарий се окаже неточен. Такива алтернативни планове включват ограничаване на споразуменията с големи потребители, при които част от договорените годишни продажби на енергия могат да бъдат ограничени, в допълнение към плановете, готови за изграждането на нови проекти за водноелектрическа енергия от възобновяеми източници, геотермална енергия и вятърна енергия.

Ограничаващ фактор:

• Увеличаването на водния поток се очаква да бъде временно. Предвижда се потоците от топене на лед да достигнат плато до 2030 г. и да останат постоянни след това до 2080 г. До 2080 г. обемът на ледниците ще е намалял толкова много, че потоците ще започнат да намаляват. Това дългосрочно явление има слабо въздействие върху настоящите решения, които имат хоризонт на вземане на решения от 50 години. След като потоците се върнат към нивата от 90-те години на миналия век, т.е. преди исландските ледници да започнат да губят маса, съществуващите водноелектрически централи може да имат малко по-голям капацитет от необходимото.

Разходи:

• Разходите за инвестиране в научноизследователски проекти като част от скандинавска съвместна инициатива (Норден) бяха умерени — около 1 милион евро.
• Разходите за промяна на плановете за управление на резервоарите са умерени и се отразяват като вътрешни разходи, като например добавяне на 2—3 служители.
• Разходите за промяна на проектирането на планираните активи (в повечето случаи се увеличава капацитетът на водноелектрическите проекти) са високи, от порядъка на десетки милиони евро.

Основни ползи:

• Подобреното хидроложко моделиране даде ценна информация за вземането на решения относно бъдещите инвестиции във водноелектрически централи.
• Увеличеният производствен капацитет от 10 % до момента в отговор на увеличените водни потоци, дължащи се на настоящото и проектното изменение на климата, увеличава годишните приходи.

Инсталациите с увеличен капацитет на резервоарите могат да осигурят буферен капацитет срещу екстремни наводнения, като по този начин водят до по-голяма защита от наводнения. Най-екстремните наводнения в Исландия са ледниковите наводнения, дължащи се на вулканични изригвания. Наводненията от ледници са по-често срещани в Исландия, отколкото другаде по света, поради взаимодействието на вулканите с ледниците.

„Генералниятплан за опазване на природата и енергийно използване“ е инструмент за съчетаване на конкуриращите се интереси на опазването на природата и производството на енергия в национален мащаб и на най-ранните етапи на планиране. Аспектът на адаптацията към изменението на климата обаче не се взема предвид на тези етапи на планиране и също така не е включен като част от процедурата за оценка на въздействието върху околната среда. Важен аспект, който трябва да се има предвид, е, че в Исландия водноелектрическата енергия осигурява 73 % от своя дял на възобновяема енергия и като такъв е важен принос към енергийния микс на Исландия.

На дружеството Landsvirkjun са необходими четири години (2006—2010 г.) при вземането на решения относно управлението на резервоарите и инвестиционните решения за бъдещи активи. Инсталирането на допълнителен капацитет в електроцентралата Búrfell отне малко повече от две години от началото на строителството (2016 г.).

Оценката на очакваното топене на ледниците и следователно на обема на водата за производството на водноелектрическа енергия се извършва на всеки пет години и се калибрира чрез годишни резултати от мониторинга. В резултат на това инвестиционните и управленските решения се вземат въз основа на актуализирана оценка, като се вземат предвид историческите измервания и бъдещите прогнози. Тази стратегия има времеви хоризонт от 50 години, тъй като възвръщаемостта на инвестициите за водноелектрически проекти се изчислява за период от 50 години, а прогнозите за оттичане от ледниците могат да бъдат направени за такъв период с достатъчна увереност.

Óli Grétar Blöndal Sveinsson,
Landsvirkjun
Executive VP of Research and Development
E-mail: Oli.Gretar.Sveinsson@landsvirkjun.is 

Úlfar Linnet,
Landsvirkjun
Manager of Resources Department
E-mail: Ulfar.Linnet@landsvirkjun.is 

Halldór Björnsson
Icelandic Met Office
Head of Atmospheric research group
E-mail: halldor@vedur.is 

Landsvirkjun и Исландия се срещнаха