Vandkraftudvidelse og forbedret styring som reaktion på øget gletsjersmeltning i Island

Stigende globale temperaturer forårsaget af klimaændringer forventes at forårsage øget gletsjersmeltning i Island og dermed øge vandstrømmen på vandkraftværker. Næsten alle islandske gletsjere har mistet masse siden begyndelsen af 1990'erne. Denne tendens forventes at fortsætte med det varmere klima. Det er blevet anslået, at næsten ingen islandske gletsjere vil være tilbage i 2200. Strømmen i glaciale floder vil stige samtidig med glacial smeltning. Afstrømningen forventes at toppe i de næste 50 år, hvorefter afstrømningen fra gletsjersmeltning forventes at falde til nulpunktet i 2200.

For året 2015 er stigningen i tilstrømningsscenarier ved hjælp af 2015-klimaet ca. 10% højere end forventet gennem historiske klimaregistre. Tilstrømningsscenarierne repræsenterer historiske tilstrømninger siden 1950'erne og frem til i dag, som er blevet fremskrevet til et eller flere bestemte år ud i fremtiden ved hjælp af både skønnede historiske tendenser i temperatur og nedbør og fremskrevne fremtidige tendenser som følge af klimaændringer. Hidtil har det eksisterende elsystem for det meste været i stand til at udnytte denne stigning i strømmen uden investeringer. Mængden af indgående pengestrømme forventes at stige med yderligere 15 % inden 2050 i forhold til 2015. Det eksisterende elsystem kan kun udnytte 30 % af denne stigning. Uden ændringer af eksisterende vandkraftværker forventes resten af den øgede strøm at blive spildt over udslippene. For fuldt ud at udnytte de øgede strømningshastigheder skal både den installerede turbinekapacitet og reservoirlagringen på eksisterende vandkraftværker øges.

Opvarmningen af atmosfæren under klimaændringer forårsager accelereret gletsjersmeltning, hvilket resulterer i øget vandstrøm på vandkraftværker. Det første mål for Landsvirkjun (det nationale elselskab) er at forbedre fremskrivningerne af vandgennemstrømningen under klimaændringerne. Bedre fremskrivninger letter tilpasningsforanstaltninger, der minimerer unødvendige vandspild gennem udslip. Disse foranstaltninger omfatter ændring af reservoirforvaltningsplaner, installation af yderligere infrastruktur og/eller omlægning af eksisterende infrastruktur med henblik på at forvalte øget afstrømning. En sidegevinst er øget oversvømmelsesbeskyttelse, da reservoirerne kan fungere som ekstra bufferkapacitet i tilfælde af ekstreme oversvømmelser.

I forskningssamarbejde med andre nordiske regeringer og forskningsorganer som en del af gruppen Norden bruger Landsvirkjun hydrologiske modeller til at projektere fremtidig vandgennemstrømning under hensyntagen til klimaændringernes virkninger. Fremskrivninger af fremtidige flodstrømme blev forbedret ved hjælp af observerede temperatur- og nedbørsdata, og gletsjerareal-volumen-højdekurver blev justeret i henhold til tendenser fra klimamodelsimuleringer. Disse oplysninger blev derefter indlæst i en hydrologisk model for at producere korrigerede strømme, der tager højde for klimaændringer. Landsvirkjun indarbejdede korrigerede strømme i sine strategier for forvaltning af reservoirer. Organisationen opdaterer flowserien og derefter reservoirstyringen hvert femte år for at afspejle de ændrede klimaforhold. Til nyt design og renovering af ældre anlæg bruger Landsvirkjun som en designspecifikation, der tager højde for fremtidige strømme inden for 15 år og derover.

Den korrigerede strømningsserie for Landsvirkjun anvender data fra IPPC samt specifikke resultater for Island, såsom den forventede sæsonmæssige fordeling af ændringer i temperatur og nedbør. Strømningsserien kalibreres yderligere årligt på grundlag af overvågningsresultater. Disse resultater bruges til at justere reservoirstyringen og til at vurdere mulige redesigns og opgraderinger af nuværende kraftværker samt forslag til fremtidige projekter. I det væsentlige justeres forvaltningen og udformningen af eksisterende og planlagte aktiver for at drage fordel af øgede gletsjerstrømme baseret på forbedrede data om nuværende og fremtidige strømme. Disse foranstaltninger resulterer i en øget produktion af vedvarende energi i Island på grund af reducerede tab af vandressourcer gennem udslip.

Búrfell-vandkraftværket er et eksempel, hvor forbedrede vandgennemstrømningsdata gjorde en udvidelse økonomisk mulig: Kraftværkets kapacitet blev øget fra 70 MW til 100 MW. Landsvirkjun besluttede at bygge et nyt vandkraftværk, som udvider det oprindelige kraftværk og reducerer belastningen. Den nye Búrfell-udvidelse blev opført under jorden af økonomiske og bæredygtighedsmæssige årsager. Det har været operationelt siden juni 2018. Búðarháls vandkraftværk er et nyt projekt, der blev sat i drift i 2014. Kapaciteten på dette anlæg blev øget fra de oprindeligt planlagte 80 MW til 95 MW som reaktion på klimaændringerne. Hvammur Hydropower Project er et fremtidigt projekt, hvor kapaciteten også er øget baseret på de korrigerede strømme, fra 82 MW til 95 MW. Hvammur-projektet er blevet godkendt af det islandske parlament under "Masterplan for naturbeskyttelse og energiudnyttelse" (se afsnittet om juridiske aspekter), men der er ikke truffet beslutning om at påbegynde opførelsen.

Virksomheden samarbejdede med Norden om at identificere og analysere klimaændringernes indvirkning på vedvarende energisystemer. Norden er et regionalt samarbejdsinitiativ, der involverer regeringer og forskningsorganer fra Danmark, Finland, Island, Norge, Sverige, Færøerne, Grønland og Åland. Programmet er finansieret af Nordisk Ministerråd

I denne forskningssamarbejde blev observerede temperatur- og nedbørsdata samt gletsjerareal-volumen-højdekurver justeret i henhold til klimamodeltendenser. Historiske data om gletsjersmeltning og forventet stigning i afstrømning og den resulterende mængde vand blev opnået. Denne udveksling af viden og forskning mellem skandinaviske lande sikrede et veludviklet evidensgrundlag, der gennemgås af et forskningskonsortium og som sådan formidles i det bredere samfund.

Offentlig høring er blevet inddraget i udformningen af udvidelsen af de nuværende vandkraftværker gennem proceduren for miljøkonsekvensvurdering, som er garanteret ved lov. Der er også søgt om godkendelse ved at anvende protokollen om vurdering af vandkraftens bæredygtighed (HSAP) for Hvammur-vandkraftprojektet og for driften af Blanda-vandkraftværket. Sidstnævnte modtog Blue Planet-prisen fra IHA i 2017.

Succesfaktorer:

• Samarbejde med andre elselskaber, universiteter og institutioner lettede og styrkede troværdigheden af tilpasningsbestræbelserne Dette skete hovedsageligt gennem Norden-konsortiet.
• Direktionen for Landsvirkjun er involveret i tilpasningsprocessen
• En trinvis tilgang til tilpasning til klimaændringer: hvert femte år gennemgås tidligere tendenser og prognoser for nedbør og temperatur, mens der foretages en årlig kalibrering af modeller på grundlag af overvågningsresultater med henblik på at justere Landvirkjuns nuværende forvaltning og investeringer.
• I betragtning af usikkerheden i klimafremskrivningerne opretholder Landsvirkjun alternative planer, der kan gennemføres, hvis det valgte scenario viser sig at være unøjagtigt. Sådanne alternative planer omfatter begrænsning af aftaler med store forbrugere, hvor en del af det aftalte årlige energisalg kan begrænses, ud over at have planer klar til opførelse af nye vedvarende vandkraft-, geotermiske- og vindkraftprojekter.

Begrænsningsfaktor:

• Den øgede vandgennemstrømning forventes at være midlertidig. De issmeltende strømme forventes at nå et plateau i 2030 og derefter forblive konstante frem til 2080. I 2080 vil mængden af gletsjere være faldet så meget, at strømmene vil begynde at reducere. Dette langsigtede fænomen har ringe indvirkning på de nuværende beslutninger, som har en beslutningshorisont på 50 år. Når strømmene er vendt tilbage til niveauet fra 1990'erne, dvs. før de islandske gletsjere begyndte at miste masse, kan de eksisterende vandkraftværker have en noget højere kapacitet end nødvendigt.

Omkostninger:

• Omkostningerne ved at investere i forskningsprojekter som led i et skandinavisk samarbejdsinitiativ (Norden) var moderate, omkring 1 million euro.
• Omkostningerne ved at ændre reservoirforvaltningsplanerne er moderate og afspejles som interne omkostninger, f.eks. ved at tilføje 2-3 medarbejdere.
• Omkostningerne ved at ændre udformningen af planlagte aktiver (i de fleste tilfælde øges vandkraftprojekternes kapacitet) er høje i størrelsesordenen snesevis af millioner euro.

Vigtigste fordele:

• Den forbedrede hydrologiske modellering har givet værdifulde oplysninger til beslutningstagning vedrørende fremtidige investeringer i vandkraftværker.
• Den øgede produktionskapacitet på 10 % til dato som reaktion på øgede vandstrømme som følge af aktuelle og projekterede klimaændringer øger de årlige indtægter.

Øget reservoirkapacitet kan sikre bufferkapacitet mod ekstreme oversvømmelser, hvilket fører til øget oversvømmelsesbeskyttelse. De mest ekstreme oversvømmelser i Island er glaciale udbrud oversvømmelser på grund af vulkanudbrud. Oversvømmelser af gletsjere er mere almindelige i Island end andre steder i verden på grund af samspillet mellem vulkaner og gletsjere.

"Masterplanenfor naturbeskyttelse og energiudnyttelse"er et redskab til at forene de konkurrerende interesser i naturbeskyttelse og energiproduktion på nationalt plan og i de tidligste planlægningsfaser. Klimatilpasningsaspektet tages imidlertid ikke i betragtning i disse planlægningsfaser, og det indgår heller ikke i miljøkonsekvensvurderingsproceduren. Et vigtigt aspekt at overveje er, at vandkraft i Island leverer 73 % af sin andel af vedvarende energi og som sådan er et vigtigt bidrag til Islands energimiks.

Det tog fire år (2006-2010) for selskabet Landsvirkjun at anvende korrigerede flowserier i beslutningstagningen om reservoirforvaltning og investeringsbeslutninger om fremtidige aktiver. Installationen af ekstra kapacitet i Búrfell-kraftværket tog lidt over to år fra starten af opførelsen (2016).

Vurderingen af den forventede gletsjersmeltning og dermed vandmængden til vandkraftproduktionen foretages hvert femte år og kalibreres ved hjælp af overvågningsresultater på årsbasis. Som følge heraf træffes investerings- og ledelsesbeslutninger på grundlag af en ajourført vurdering, der tager hensyn til historiske målinger og fremtidige fremskrivninger. Denne strategi har en tidshorisont på 50 år, fordi investeringsafkastet for vandkraftprojekter beregnes over en periode på 50 år, og afstrømningsfremskrivninger fra gletsjere kan foretages over en sådan periode med tilstrækkelig sikkerhed.

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 og Island Met Office