Hüdroelektrijaamade kohandamisvõimalused

Hüdroenergia tootmine sõltub määratluse kohaselt vee kättesaadavusest ja seetõttu mõjutab seda kliimamuutuste mõju vesikondadele, peamiselt kahe (vastanduva) kanali kaudu. Kliimamuutused võivad põhjustada veenappust, mis vähendab jõgede vooluhulka ja vee kogunemist tammidesse ning seega väiksemat veekogust, mis võib läbida turbiine või jõgede rajatisi elektri tootmiseks. Seevastu võivad kliimamuutused suurendada äärmuslike sademete sagedust ja intensiivsust ning kiirendada lume sulamist, mis suurendab üleujutusriski. Mõned kohad kogu ELis on veepuuduse probleemide suhtes vastuvõtlikumad ja teised äkilise vee rohkuse suhtes vastuvõtlikumad: enamikus piirkondades, välja arvatud Põhja-Euroopas, on tavaliselt tõsiseks ohuks põuad ning praegused sajanditepikkused üleujutused on sagedasemad kõigis suuremates Euroopa vesikondades (EEA, 2016). Mõlemad nähtused võivad siiski esineda kogu Euroopas, kusjuures sagedus muutub muutuvas kliimas.

See eeldatavate hüdrometeoroloogiliste muutuste varieeruvus kogu Euroopas on siin käsitletud esimese kohanemisvõimaluse põhjendus. Kliimamuutustega kohanemise seisukohast on väga oluline, et hüdroelektrijaamu käitavad kommunaalettevõtjad saaksid üksikasjaliku ülevaate tulevastest tingimustest, milles iga jaam tegutseb. Kliimamuutused toovad kaasa veeringe hooajalise varieerumise, pikemad kuivad perioodid, mille jooksul on vett tavapärasest vähem, varajane lume sulamine mäenõlvadel allikates ja seega varasemad suured sulamisvee sissevoolud, samuti liustike kiirem sulamine, mis toob kaasa vee kättesaadavuse esialgse suurenemise, millele järgneb vee kättesaadavuse halvenemine. Vooluohjetaristute puudumise tõttu võib jõeäärsete jaamade jaoks olla problemaatiline varajane ja külluslikum kevadine vooluhulk, mis põhjustab ebakõla elektritootmise ja -nõudluse vahel.

Kõik need nähtused nõuavad hüdroelektrijaamade käitamise, hoolduse ja võib-olla ka kliimakindluse tagamise insener-tehniliste sekkumiste kavandamise põhjalikku läbivaatamist. Lisaks on täpsed stsenaariumid keskse tähtsusega, et leida ühiseid lahendusi konkureerivateks kasutusviisideks veenappuse perioodidel, aidates hinnata tegelikke vajadusi ja erinevate kasutajate (põllumajandustootjad, kalandus, elamumajandus, veetransport, vaba aja veetmine jne) nõudluse tõenäolist ajastust. Seega on esimene kohanemisvõimalus luua kõrge resolutsiooniga klimaatilised ja hüdrometeoroloogilised stsenaariumid iga tammiala ja vesikonna jaoks, kuhu need kuuluvad, nii et need oleksid elektriettevõtete juhtkonnale ja kõigile teistele vesikonna kasutajatele kergesti kättesaadavad ja arusaadavad. Selleks võib välja töötada konkreetsed kliimateenused, et esitada asjakohaste näitajate täpsed prognoosid kättesaadavas vormingus.

Mõnel juhul võivad prognoositud kliimatingimused viidata sellele, et kavandatud tegevuste läbivaatamisest ei pruugi piisata ja taristu kohandamine võib olla asjakohane. See kehtib eelkõige juhul, kui on oodata äärmuslike sademete sagenemist, mille tulemuseks on üleujutuste sagenemine tammikohtades. Tammide üleujutuste kahjulikud mõjud hõlmavad ülekatmist, katkestusi, seadmete kahjustusi ja kahjulikku mõju allavoolu. Üleujutustest tingitud ootamatult suur veehulk tuleb ohutult vette lasta, et minimeerida kahju taimele ja allavoolu asuvatele ökosüsteemidele ning inimeste taristule ja tegevusele. Äärmuslikud sademed võivad põhjustada ka hüdrometeoroloogilist mõju, nagu maalihked või liigne mudastamine, mis võib vähendada veekogus oleva vee hulka ja/või ummistada äravoolusüsteemi.

On mitmeid tehnilisi võimalusi, mida saab rakendada tammi lekete haldamiseks, mida saab põhimõtteliselt rühmitada leketeks, väravatega süsteemideks ja kaitsmekorkideks.

Spillwaydel võib olla erinevaid kujundeid, mille eesmärk on ohutult hajutada väljajuhitava vee energiat, tagades samal ajal soovitud väljavoolu mahud. Need võivad töötada automaatselt, kui tammi vesi jõuab teatud tasemeni või neid saab ühendada väravatega, mis suunavad veevoolu lekkesse. Kujunduslike kujundite hulka kuuluvad langevari, astmelised mahavooluavad, kella-suu mahavooluavad, süfooni mahavooluavad, ogee harjad, külgkanalid, labürindi mahavooluavad ja klaveriklahvide keerised (PKW). Tammi tehnilised omadused ning ümbritseva piirkonna orograafia ja hüdroloogia määravad konkreetsete lekketeede tüübi ühilduvuse tammiga: see tähendab, et mitte kõik lekkesüsteemid ei ühildu kõigi tammidega.

Väravatega süsteemid on mitu väravat, mis on paigaldatud piki tammi seina või kellukese suu lekete ümber ning mida saab avada veehoidla veetaseme reguleerimiseks ja eelkõige allavoolu üleliigse veekoguse vabastamiseks üleujutuse korral. Jällegi võivad need olla ühendatud lekketeedega, et ohutult hajutada ärajuhitava vee kineetilist energiat. Need on olemas paljudes olemasolevates voolujuhtimise tammides. Väravaga süsteemid võivad üleujutamise tõttu küllastumise korral nurjuda.

Kaitsmekorgid on maapinna tammi erodeeruvad osad, mis on ette nähtud pesemiseks eelnevalt kindlaksmääratud üleujutustingimustes. Põhimõtteliselt toimivad need puhvritena, mis neelavad ja aeglustavad ülevoolu ning mida saab ohverdada, sest nende taastamise kulud on vaid väike osa kuludest, mis tuleks kanda, kui peamine tamm oleks kahjustatud. Neid saab paigaldada ainult koha sobivate geograafiliste ja geoloogiliste iseärasuste ning sobivate allavoolu valitsevate tingimuste olemasolul (nt sadul, mis asub mõistlikul kaugusel peamisest tammist piki veehoidla äärt üleliigse vee ärajuhtimiseks; pistiku tugev kivialus erosiooni talumiseks; kanal ülevoolu ohutuks suunamiseks pistikust peajõe, et kaitsta allavoolu asuvaid struktuure).

Tavaliselt saab lekete ja väravasüsteemide paigaldamine toimuda ainult tammi ehitamise etapis, seega ei ole moderniseerimine üldiselt võimalik. See ei kehti süüteküünalde ja PKW-süsteemide kohta. Climate-ADAPTi juhtumiuuringus üleujutusriski juhtimise kohta Prantsusmaa hüdroelektrijaamades käsitletakse PKWde plusse ja miinuseid. PKWdel on võrreldes traditsiooniliste lekketeede ja suletud süsteemidega mõned selged eelised, nagu paigaldamise teostatavus olemasolevate tammide moderniseerimiseks ning asjaolu, et need pakuvad vaba voolu leket, ilma et neid piiraksid maksimaalsed võimsuspiirangud, ning suudavad seega toime tulla suure vooluhulgaga ja töötada ohutumates tingimustes kui suletud süsteemid ning täiesti automaatsel viisil, mis ei nõua inimsekkumist.

Äärmuslik taristu kohandamise võimalus on tehaste võimsuse suurendamine suuremate tammide ehitamise teel. See võib olla mõttekas konkreetsetes olukordades, kus lähitulevikus on oodata vee äravoolu suurt suurenemist ja see on piisavalt pikk, et võimaldada investeerimiskulude katmist. Nii võib see olla juhul, kui on oodata suurte liustike sulamist, nagu Islandi juhtumiuuringus. Siiski on selle võimaluse kohaldatavus ELi suhtes tõenäoliselt väga piiratud väga erinevate hüdrometeoroloogiliste ja liustike tingimuste tõttu.

Kliimateenuste puhul on oluline asjaomaste potentsiaalsete kasutajate kaasamine teenuste ühise kavandamise protsessi. Seega sõltub see sellest, kuidas teenus on kavandatud: kui seda peetakse planeerimisvahendiks rangetel hüdroenergia tootmise eesmärkidel, ei pruugi sidusrühmade kaasamine olla peamine tegur. Kui aga võetakse kasutusele laiem perspektiiv ja teenus on kavandatud nii, et see teenindab kõiki vesikonna asjaomaseid kasutajaid, toob ühise kavandamise protsess kaasa suhtluse kõigi asjaomaste kasutajakategooriate esindajate vahel. Loomulikult peab kavandatud tegevuste tegelik läbivaatamine kliimamuutuste eeldatavat mõju silmas pidades olema võimalikult kaasav, et tulevasi konflikte edukalt minimeerida.

Uute infrastruktuuride rajamine, eelkõige tammide laienemine, nõuab kõigi vesikonna kasutajate kaasamist ning seda, et nad jõuaksid kokkuleppele veekasutusõiguste ja -hüvitiste osas.

Selgete ja kasutusvalmis näitajate pakkumise eelised veekasutuse planeerimisel on üsna iseenesestmõistetavad, kuna tõhus planeerimine saab põhineda ainult täpsel ja hästi arusaadaval teabel. Peamine probleem on siin kõigi kliimateenuste puhul ühine; see on seotud raskustega, mis on ühelt poolt seotud kasutajate tegevuse jaoks tegelikult asjakohase tipptasemel teadusteabe kindlakstegemisega ja teiselt poolt sellise teabe pakendamisega nii, et selle esitamise vorm ja keel on mittetehnilised ja piisavalt kättesaadavad kasutajatele, kes ei tunne kohaldatavaid teadusharusid. Selleks on väga oluline ühise kavandamise etapp.

Infrastruktuuri kohandamist piirab enamikul juhtudel asjaolu, et enamikku väljavoolu- ja väravasüsteeme saab ehitada ainult koos tammiga ning seega on see sobiv valik ainult tulevaste hüdroenergiaprojektide jaoks. Peamine erand on PKW süsteem, mille paindlikkust ja suhteliselt madalaid kulusid on arutatud asjaomases Prantsusmaa juhtumiuuringus koos selle (väidetavalt väikeste) piirangutega.

Hüdroenergiaga seotud kliimateenused on taristuinvesteeringutega võrreldes üldiselt üsna odavad. Mõnel juhul võib asjakohaseid andmeid saada projektidest, mida rajatisi käitavad kommunaalettevõtjad otseselt ei teosta, näiteks ELi tasandi teadusprojektidest, mis võivad pakkuda (peaaegu) tasuta juurdepääsu kõigile asjaomastele ELi kasutajatele. Konsultatsioonifirmad võivad pakkuda turuhindadega paremini kohandatud pakette, kuid selliste lepingute hinnavahemik jääb eeldatavasti kümnete kuni sadade tuhandete eurode piiresse. Kliimateenustest saadav kasu taandub sellele, et minimeerida tulevast kokkupuudet riskidega ja konflikte teiste veekasutajatega ning optimeerida elektritootmisprofiili, pidades silmas eeldatavaid muutusi vee kättesaadavuse profiilides.

Üleliigse veevoolu kontrollimiseks vajalike infrastruktuuride moderniseerimine võib maksta mitusada tuhat eurot (PKW puhul 200 000 eurot, nagu on märgitud Prantsusmaa juhtumiuuringus) kuni mitu miljonit eurot, sõltuvalt tammi konkreetsetest omadustest, mis on seotud asukoha, struktuuri ja veevooluga. Esmane kasu on selgelt hüdroelektrijaamade taristule ning tootmisahela järgmise etapi taristutele ja ökosüsteemidele tekitatava eeldatava kahju vähenemine, aga ka suurem suutlikkus hallata veetaset veehoidlas; seega võib moderniseerimine tuua kaasa jaama sujuvama toimimise, mis võib suurendada kasumlikkust. Kui selliste taristute paigaldamine toob kaasa veehoidlas hoitava vee keskmise mahu suurenemise, võib see kaasa tuua suurema elektritootmise, kui turutingimused seda võimaldavad, aga ka veehoidla suurema rolli puhvrina, mis võib parandada kogu vesikonna vastupanuvõimet.

Ainsad potentsiaalselt asjakohased õiguslikud aspektid on need, mis on seotud uutele taristutele loa andmise menetlusega, nagu uued vee ärajuhtimise taristud, mis hõlmavad varem põliseid vesikonna osi, ja muidugi suuremate tammide ehitamine. Nende projektide suhtes kohaldatakse riiklikke eeskirju, mis käsitlevad uutele infrastruktuuridele lubade andmist.

Mõned kliimateenused, mis on olulised ka hüdroelektrijaamade planeerimiseks ja haldamiseks, on Copernicuse programmi raames juba kättesaadavad. Vahendajate sõlmitud sihtotstarbelised konsultatsioonilepingud võivad pakkuda asjakohaseid kliimanäitajaid mõne kuu jooksul. Üleujutustõrje infrastruktuuride puhul sõltub ehitusaeg tammi eripärast ja võib varieeruda mõnest kuust mõne aastani. Suuremate tammide ehitamiseks on vaja paar aastat.

Kliimateenuste eluiga sõltub kasutajaliideste, andmebaaside ja mudelite pidevast ajakohastamisest ja hooldamisest. Infrastruktuuri moderniseerimise puhul ei ole selgeid märke, kuid kui seda nõuetekohaselt hooldatakse, võib eeldada, et see kestab nii kaua kui tammi järelejäänud eluiga (tavaliselt mitu aastakümmet). Kaitsmepistikud on projekteeritud nii, et need tuleb suurte üleujutuste korral ära pesta, ja nende perioodilist rekonstrueerimist tuleks arvesse võtta nende hüdroenergia infrastruktuuri planeerimisel, kuhu nad kuuluvad. Uute tammide eeldatav eluiga on keskmiselt 50 aastat, kuid need võivad kesta kuni sajandi, kuigi 50 aasta pärast suurenevad hoolduskulud ja struktuurse stabiilsuse riskid.