Rozšíření vodní energie a lepší řízení v reakci na zvýšené tání ledovců na Islandu

Očekává se, že rostoucí globální teploty způsobené změnou klimatu způsobí zvýšené tání ledovců na Islandu, čímž se zvýší průtok vody ve vodních elektrárnách. Téměř všechny islandské ledovce ztrácejí hmotu od počátku 90. let 20. století; Očekává se, že tento trend bude pokračovat s oteplováním klimatu. Předpokládá se, že v roce 2200 nezůstane téměř žádný islandský ledovec. Tok v ledovcových řekách se bude zvyšovat souběžně s táním ledovců. Očekává se, že odtok dosáhne vrcholu v příštích 50 letech, po kterém se očekává, že odtok z ledovcového tání klesne až na úroveň nuly v roce 2200.

Pro rok 2015 je nárůst scénářů přítoku s využitím klimatu v roce 2015 asi o 10 % vyšší, než bylo předpovězeno historickými klimatickými záznamy. Scénáře přílivu představují historické přílivy od 50. let 20. století až do současnosti, u nichž se předpokládá, že budou a) v určitém roce (určitých letech) v budoucnu, a to jak s využitím odhadovaných historických trendů teplot a srážek, tak i předpokládaných budoucích trendů v důsledku změny klimatu. K dnešnímu dni byl stávající energetický systém většinou schopen využít tento nárůst toku bez investic. Očekává se, že objem přítoku se do roku 2050 zvýší o dalších 15 % ve srovnání s rokem 2015. Stávající energetická soustava může využít pouze 30 % tohoto nárůstu. Bez úprav stávajících vodních elektráren se očekává, že zbytek zvýšeného průtoku bude přeléván přes přelivy. K plnému využití zvýšených průtoků bude třeba zvýšit jak instalovaný výkon turbíny, tak zásobníky ve stávajících vodních elektrárnách.

Oteplování atmosféry v důsledku změny klimatu způsobuje zrychlené tání ledovců, což má za následek zvýšený průtok vody ve vodních elektrárnách. Prvním cílem společnosti Landsvirkjun (Národní energetická společnost) je zlepšit prognózy průtoku vody v důsledku změny klimatu. Lepší projekce usnadňují adaptační opatření, která minimalizují zbytečné úniky vody přes přelivy. Tato opatření zahrnují změnu plánů hospodaření s rezervoáry, instalaci další infrastruktury a/nebo přepracování stávající infrastruktury za účelem řízení zvýšeného odtoku. Vedlejším přínosem je zvýšená protipovodňová ochrana, protože nádrže mohou v případě extrémních povodní fungovat jako dodatečná vyrovnávací kapacita.

Ve spolupráci s dalšími severskými vládami a výzkumnými agenturami v rámci skupiny Norden využívá Landsvirkjun hydrologické modelování k projektování budoucího průtoku vody s přihlédnutím k dopadům změny klimatu. Projekce budoucího toku řek byly zlepšeny použitím pozorovaných údajů o teplotě a srážkách a křivky plochy ledovce, objemu a nadmořské výšky byly upraveny podle trendů ze simulací klimatických modelů. Tyto informace pak byly vloženy do hydrologického modelu, aby se vytvořily korigované toky, které zohledňují změnu klimatu. Společnost Landsvirkjun začlenila korigované toky do svých strategií obhospodařování nádrží. Organizace aktualizuje sérii průtoků a následně každých pět let své hospodaření s rezervoáry tak, aby odrážely měnící se klimatické podmínky. Pro nový design a renovaci starších závodů používá Landsvirkjun jako konstrukční specifikaci, která zohledňuje budoucí toky do 15 let a dále.

Opravená série průtoků Landsvirkjun používá údaje z IPPC, jakož i konkrétní výsledky pro Island, jako je očekávané sezónní rozložení změn teploty a srážek. Série průtoků se dále každoročně kalibruje na základě výsledků monitorování. Tyto poznatky slouží k úpravě hospodaření s nádrží a k posouzení případných rekonstrukcí a modernizací stávajících elektráren i návrhů budoucích projektů. V podstatě je správa a koncepce stávajících a plánovaných aktiv upravena tak, aby využívala zvýšených toků ledovců, a to na základě lepších údajů o současných a budoucích tocích. Tato opatření vedou ke zvýšení výroby energie z obnovitelných zdrojů na Islandu z důvodu snížení ztrát vodních zdrojů v důsledku přelivů.

Vodní elektrárna Búrfell je příkladem, kde díky lepším údajům o průtoku vody byla expanze ekonomicky proveditelná: kapacita elektrárny byla zvýšena ze 70 MW na 100 MW. Landsvirkjun se rozhodl postavit novou vodní elektrárnu, která rozšiřuje původní elektrárnu a snižuje její zatížení. Nová přístavba Búrfell byla vybudována pod zemí z ekonomických důvodů a z důvodů udržitelnosti; je v provozu od června 2018. Vodní elektrárna Búðarháls je nový projekt, který byl uveden do provozu v roce 2014. Kapacita této elektrárny byla v reakci na změnu klimatu zvýšena z původně plánovaných 80 MW na 95 MW. Projekt Hvammur Hydropower je budoucím projektem, jehož kapacita byla na základě upravených toků rovněž zvýšena z 82 MW na 95 MW. Projekt Hvammur byl schválen islandským parlamentem v rámci „hlavního plánu pro ochranu přírody a využívání energie“ (viz oddíl o právních aspektech), nebylo však přijato rozhodnutí o zahájení výstavby.

Společnost spolupracovala se společností Norden na identifikaci a analýze dopadů změny klimatu na systémy obnovitelné energie. Norden je iniciativa regionální spolupráce, do níž jsou zapojeny vlády a výzkumné agentury z Dánska, Finska, Islandu, Norska, Švédska, Faerských ostrovů, Grónska a Åland. Program je financován Severskou radou ministrů

V tomto společném výzkumu byly pozorované údaje o teplotě a srážkách, stejně jako křivky plochy ledovce, objemu a výšky, upraveny podle trendů klimatických modelů. Byly získány historické údaje o tání ledovců a předpokládaném nárůstu odtoku a výsledném objemu vody. Tato výměna znalostí a výzkumu mezi skandinávskými zeměmi zajistila dobře rozvinutou důkazní základnu, která je přezkoumávána výzkumným konsorciem a jako taková šířena v širší komunitě.

Veřejná konzultace byla zahrnuta do návrhu rozšíření stávajících vodních elektráren prostřednictvím postupu posuzování vlivů na životní prostředí, jak je zaručeno zákonem. Přijetí bylo rovněž požadováno uplatněním protokolu pro posouzení udržitelnosti vodní energie (HSAP) pro projekt Hvammur Hydropower a pro provoz vodní elektrárny Blanda. Ten získal cenu Blue Planet Prize od IHA v roce 2017.

Faktory úspěchu:

• Spolupráce s dalšími energetickými společnostmi, univerzitami a institucemi usnadnila a posílila důvěryhodnost úsilí o přizpůsobení se změně klimatu; Stalo se tak především prostřednictvím konsorcia Norden.
• Výkonná rada společnosti Landsvirkjun se podílí na procesu přizpůsobení
• Postupný přístup k přizpůsobení se změně klimatu: každých pět let se přezkoumávají minulé trendy a prognózy srážek a teplot, zatímco roční kalibrace modelů se provádí na základě výsledků monitorování s cílem upravit stávající řízení a investice společnosti Landvirkjun.
• Vzhledem k nejistotě klimatických projekcí má společnost Landsvirkjun alternativní plány, které lze provést, pokud by se vybraný scénář ukázal jako nepřesný. Tyto alternativní plány zahrnují dohody o omezení s hlavními spotřebiteli, kde lze snížit část smluvně sjednaného ročního prodeje energie, a plány na výstavbu nových projektů v oblasti vodní energie z obnovitelných zdrojů, geotermální energie a větrné energie.

Omezující faktor:

• Očekává se, že zvýšený průtok vody bude dočasný. Předpokládá se, že toky tavení ledu dosáhnou do roku 2030 náhorní plošiny a poté zůstanou konstantní až do roku 2080. Do roku 2080 se objem ledovců sníží natolik, že toky začnou klesat. Tento dlouhodobý jev má jen malý vliv na současná rozhodnutí, jejichž rozhodovací horizont je 50 let. Jakmile se toky vrátí na úroveň 90. let, tj. před tím, než islandské ledovce začaly ztrácet na hmotnosti, mohou mít stávající vodní elektrárny o něco vyšší kapacitu, než je zapotřebí.

Náklady:

• Náklady na investice do výzkumných projektů v rámci skandinávské iniciativy spolupráce (Norden) byly mírné, přibližně 1 milion eur.
• Náklady na úpravu plánů hospodaření s rezervoáry jsou mírné a odrážejí se jako interní náklady, jako je přidání 2-3 zaměstnanců.
• Náklady na úpravu návrhu plánovaných aktiv (ve většině případů se zvyšuje kapacita hydroenergetických projektů) jsou vysoké, v řádu desítek milionů eur.

Hlavní přínosy:

• Zlepšené hydrologické modelování přineslo cenné informace pro rozhodování o budoucích investicích do vodních elektráren.
• Zvýšená výrobní kapacita o 10% k dnešnímu dni v reakci na zvýšené toky vody v důsledku současných a projektových změn klimatu zvyšuje roční příjmy.

Zvýšená kapacita nádrží může zajistit vyrovnávací kapacitu proti extrémním povodním, což vede ke zvýšené ochraně před povodněmi. Nejextrémnějšími povodněmi na Islandu jsou ledovcové povodně způsobené sopečnými erupcemi. Výbuchy ledovců jsou na Islandu častější než jinde na světě kvůli interakci sopek s ledovci.

„Hlavníplán pro ochranu přírody a využívání energie“je nástrojem ke sladění protichůdných zájmů ochrany přírody a výroby energie ve vnitrostátním měřítku a v nejranějších fázích plánování. V těchto fázích plánování však není zohledněn aspekt přizpůsobení se změně klimatu a rovněž není zahrnut do postupu posuzování vlivů na životní prostředí. Důležitým aspektem, který je třeba vzít v úvahu, je, že vodní energie na Islandu zajišťuje 73 % svého podílu energie z obnovitelných zdrojů, a jako taková je důležitým příspěvkem k skladbě zdrojů energie Islandu.

Společnosti Landsvirkjun trvalo čtyři roky (2006 až 2010), než použila opravené řady toků při rozhodování o správě nádrží a investičních rozhodnutích o budoucích aktivech. Instalace dodatečné kapacity v elektrárně Búrfell trvala jen něco málo přes dva roky od zahájení výstavby (2016).

Posouzení očekávaného tání ledovců, a tedy objemu vody pro výrobu vodní energie, se provádí každých pět let a každoročně se kalibruje výsledky monitorování. V důsledku toho jsou rozhodnutí o investicích a řízení přijímána na základě aktualizovaného posouzení s přihlédnutím k historickým měřením a budoucím prognózám. Tato strategie má časový horizont 50 let, protože návratnost investic do projektů vodních elektráren se počítá za období 50 let a projekce odtoku z ledovců lze v tomto období provádět s dostatečnou jistotou.

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 a Island Met Office