Vesivoiman laajentaminen ja parempi hallinta vastauksena jäätikön sulamisen lisääntymiseen Islannissa

Ilmastonmuutoksen aiheuttaman globaalin lämpötilan nousun odotetaan lisäävän jäätiköiden sulamista Islannissa, mikä lisää veden virtausta vesivoimalaitoksissa. Lähes kaikki Islannin jäätiköt ovat menettäneet massaa 1990-luvun alusta lähtien. Tämän suuntauksen odotetaan jatkuvan lämpenevän ilmaston myötä. On ennustettu, että lähes yhtään islantilaista jäätikköä ei jää jäljelle vuonna 2200. Jäätikköjokien virtaus lisääntyy samanaikaisesti jäätiköiden sulamisen kanssa. Hulevesien odotetaan saavuttavan huippunsa seuraavien 50 vuoden aikana, minkä jälkeen jäätiköiden sulamisen hulevesien odotetaan laskevan nollatasolle vuonna 2200.

Vuonna 2015 sisäänvirtausskenaariot, joissa käytetään vuoden 2015 ilmastoa, kasvavat noin 10 prosenttia enemmän kuin historiallisten ilmastotietojen perusteella oli ennustettu. Sisäänvirtausskenaariot kuvaavat historiallisia sisäänvirtauksia 1950-luvulta tähän päivään, joiden on ennustettu (a) tulevan tiettynä vuonna (tietyinä vuosina) tulevaisuudessa käyttäen sekä arvioituja lämpötilan ja sademäärän historiallisia suuntauksia että ilmastonmuutoksesta johtuvia ennustettuja tulevia suuntauksia. Tähän mennessä olemassa oleva sähköjärjestelmä on pääosin pystynyt hyödyntämään tätä virtauksen lisäystä ilman investointeja. Sisäänvirtausten määrän ennustetaan kasvavan 15 prosenttia vuoteen 2050 mennessä vuoteen 2015 verrattuna. Olemassa oleva sähköjärjestelmä voi hyödyntää vain 30 prosenttia tästä lisäyksestä. Jos olemassa olevia vesivoimalaitoksia ei muuteta, loput lisääntyneestä virtauksesta odotetaan valuvan vuotojen yli. Kasvaneiden virtausnopeuksien täysimääräinen hyödyntäminen edellyttää sekä asennetun turbiinikapasiteetin että olemassa olevien vesivoimaloiden säiliövarastojen lisäämistä.

Ilmastonmuutoksen aiheuttama ilmakehän lämpeneminen kiihdyttää jäätiköiden sulamista, mikä lisää veden virtausta vesivoimalaitoksilla. Landsvirkjunin (National Power Company) ensimmäinen tavoite on parantaa ennusteita veden virtauksesta ilmastonmuutoksen aikana. Paremmat ennusteet helpottavat sopeutumistoimenpiteitä, joilla minimoidaan tarpeettomat vesivuodot vuotojen läpi. Näitä toimenpiteitä ovat muun muassa vesisäiliöiden hallintasuunnitelmien muuttaminen, lisäinfrastruktuurin asentaminen ja/tai olemassa olevan infrastruktuurin uudelleensuunnittelu hulevesien lisääntymisen hallitsemiseksi. Lisähyötynä on tulvasuojelun parantuminen, sillä altaat voivat toimia ylimääräisenä puskurikapasiteettina äärimmäisissä tulvissa.

Yhteistyössä muiden pohjoismaisten hallitusten ja tutkimuslaitosten kanssa osana Norden-ryhmää Landsvirkjun käyttää hydrologista mallinnusta tulevaisuuden veden virtauksen ennustamiseen ottaen huomioon ilmastonmuutoksen vaikutukset. Jokien tulevaa virtausta koskevia ennusteita parannettiin käyttämällä havaittuja lämpötila- ja sadetietoja, ja jäätiköiden pinta-ala-tilavuus-korkeuskäyriä mukautettiin ilmastomallisimulaatioiden suuntausten mukaan. Nämä tiedot syötettiin sitten hydrologiseen malliin tuottamaan korjattuja virtoja, jotka ottavat huomioon ilmastonmuutoksen. Landsvirkjun sisällytti korjatut virrat varastojen hallintastrategioihinsa. Organisaatio päivittää virtaussarjaa ja sen jälkeen varastonhallintaa viiden vuoden välein muuttuvien ilmasto-olosuhteiden mukaan. Landsvirkjun käyttää uusien laitosten suunnittelussa ja vanhempien laitosten kunnostamisessa suunnittelueritelmänä, jossa otetaan huomioon tulevat virtaukset 15 vuoden kuluessa ja sen jälkeen.

Landsvirkjunin korjatuissa virtaussarjoissa käytetään IPPC:n tietoja sekä Islantia koskevia erityistuloksia, kuten lämpötilan ja sademäärän muutosten odotettua kausijakaumaa. Virtaussarja kalibroidaan edelleen vuosittain seurantatulosten perusteella. Näitä havaintoja käytetään varastojen hallinnan mukauttamiseen ja nykyisten voimalaitosten mahdollisten uudelleensuunnittelujen ja parannusten arviointiin sekä tulevia hankkeita koskeviin ehdotuksiin. Olemassa olevan ja suunnitellun omaisuuden hallintaa ja suunnittelua mukautetaan lähinnä siten, että hyödynnetään kasvaneita jäätikkövirtoja, jotka perustuvat nykyisistä ja tulevista virroista saatuihin parannettuihin tietoihin. Nämä toimenpiteet johtavat uusiutuvan energian tuotannon lisääntymiseen Islannissa, koska vesivarojen hävikki vuotojen kautta vähenee.

Búrfellin vesivoimalaitos on esimerkki, jossa veden virtaustietojen parantaminen teki laajennuksesta taloudellisesti kannattavan: voimalaitoksen kapasiteettia nostettiin 70 MW:sta 100 MW:iin. Landsvirkjun päätti rakentaa uuden vesivoimalaitoksen, joka laajentaa alkuperäistä voimalaitosta ja vähentää sen kuormitusta. Uusi Búrfell-laajennus rakennettiin maan alle taloudellisista ja kestävyyteen liittyvistä syistä. Se on ollut toiminnassa kesäkuusta 2018 lähtien. Búðarhálsin vesivoimalaitos on uusi hanke, joka otettiin käyttöön vuonna 2014. Kyseisen laitoksen kapasiteettia lisättiin alun perin suunnitellusta 80 MW:sta 95 MW:iin ilmastonmuutoksen vuoksi. Hvammur Hydropower Project on tulevaisuuden hanke, jossa kapasiteettia on myös lisätty korjattujen virtausten perusteella 82 MW:sta 95 MW:iin. Islannin parlamentti on hyväksynyt Hvammur-hankkeen luonnonsuojelua ja energiankäyttöä koskevan yleissuunnitelman mukaisesti (ks. oikeudellisia näkökohtia koskeva jakso), mutta päätöstä rakentamisen aloittamisesta ei ole tehty.

Yhtiö teki yhteistyötä Nordenin kanssa tunnistaakseen ja analysoidakseen ilmastonmuutoksen vaikutuksia uusiutuvan energian järjestelmiin. Norden on alueellinen yhteistyöaloite, johon osallistuu hallituksia ja tutkimuslaitoksia Tanskasta, Suomesta, Islannista, Norjasta, Ruotsista, Färsaarilta, Grönlannista ja Ahvenanmaalta. Ohjelmaa rahoittaa Pohjoismaiden ministerineuvosto.

Tässä yhteistutkimuksessa havainnoidut lämpötila- ja sademäärätiedot sekä jäätiköiden pinta-ala-tilavuus-korkeuskäyrät mukautettiin ilmastomallin trendien mukaan. Aiemmat tiedot jäätikön sulamisesta ja valuman ennakoidusta lisääntymisestä sekä siitä johtuvasta vesimäärästä saatiin. Tietämyksen ja tutkimuksen vaihto Skandinavian maiden välillä varmisti hyvin kehittyneen tietopohjan, jota tutkimuskonsortio tarkastelee ja jota siten levitetään laajemmalle yhteisölle.

Nykyisten vesivoimaloiden laajentamista koskevaan suunnitelmaan on sisällytetty julkinen kuuleminen ympäristövaikutusten arviointimenettelyn avulla, kuten laissa taataan. Hyväksyntää on haettu myös soveltamalla vesivoiman kestävyyden arviointiprotokollaa (HSAP) Hvammur-vesivoimahankkeeseen ja Blandan vesivoimalaitoksen käyttöön. IHA myönsi IHA:lle Blue Planet -palkinnon vuonna 2017.

Menestystekijät:

• Yhteistyö muiden energiayhtiöiden, yliopistojen ja laitosten kanssa helpotti ja lisäsi sopeutumistoimien uskottavuutta. Tämä tapahtui pääasiassa Norden-konsortion kautta.
• Landsvirkjunin johtokunta on mukana sopeutumisprosessissa
• Asteittainen lähestymistapa ilmastonmuutokseen sopeutumiseen: joka viides vuosi tarkastellaan sademäärän ja lämpötilan aiempia suuntauksia ja ennusteita, ja mallit kalibroidaan vuosittain seurantatulosten perusteella Landvirkjunin nykyisen hallinnan ja investointien mukauttamiseksi.
• Ilmastoennusteisiin liittyvän epävarmuuden vuoksi Landsvirkjun ylläpitää vaihtoehtoisia suunnitelmia, jotka voidaan toteuttaa, jos valittu skenaario osoittautuu epätarkaksi. Tällaisiin vaihtoehtoisiin suunnitelmiin kuuluu supistamissopimusten tekeminen suurten kuluttajien kanssa, jolloin osa sovitusta vuotuisesta energianmyynnistä voidaan supistaa, sen lisäksi, että suunnitelmat ovat valmiita uusien uusiutuvaa vesivoimaa, geotermistä energiaa ja tuulivoimaa koskevien hankkeiden rakentamiseen.

Rajoituskerroin:

• Lisääntyneen veden virtauksen odotetaan olevan väliaikaista. Jäänsulatusvirtojen ennustetaan saavuttavan tasangon vuoteen 2030 mennessä ja pysyvän sen jälkeen vakaina vuoteen 2080 asti. Vuoteen 2080 mennessä jäätiköiden määrä on vähentynyt niin paljon, että virrat alkavat vähentyä. Tällä pitkän aikavälin ilmiöllä on vain vähän vaikutuksia nykyisiin päätöksiin, joiden päätöksentekohorisontti on 50 vuotta. Kun virtaukset ovat palanneet 1990-luvun tasolle eli ennen kuin Islannin jäätiköt alkoivat menettää massaansa, olemassa olevilla vesivoimalaitoksilla voi olla jonkin verran enemmän kapasiteettia kuin tarvitaan.

Kustannukset:

• Skandinaavisen yhteistyöaloitteen (Norden) tutkimushankkeisiin investoinnin kustannukset olivat kohtuulliset, noin miljoona euroa.
• Varastojen hoitosuunnitelmien muuttamisesta aiheutuvat kustannukset ovat kohtuulliset, ja ne näkyvät sisäisinä kustannuksina, kuten 2-3 henkilöstön jäsenen lisäämisenä.
• Suunniteltujen omaisuuserien suunnittelun muuttamisesta aiheutuvat kustannukset (useimmissa tapauksissa vesivoimahankkeiden kapasiteettia lisätään) ovat korkeat, kymmenien miljoonien eurojen luokkaa.

Tärkeimmät hyödyt:

• Parannettu hydrologinen mallinnus on tuottanut arvokasta tietoa vesivoimalaitosten tulevia investointeja koskevaan päätöksentekoon.
• Nykyisestä ja hankekohtaisesta ilmastonmuutoksesta johtuviin lisääntyneisiin vesivirtoihin liittyvä 10 prosentin tuotantokapasiteetti lisää vuotuisia tuloja.

Varastokapasiteetin lisääminen voi varmistaa puskurikapasiteetin äärimmäisiä tulvia vastaan, mikä johtaa parempaan tulvasuojaan. Äärimmäisimmät tulvat Islannissa ovat jäätikkötulvia, jotka johtuvat tulivuorenpurkauksista. Jäätiköiden purkaustulvat ovat yleisempiä Islannissa kuin muualla maailmassa, koska tulivuoret ovat vuorovaikutuksessa jäätiköiden kanssa.

Luonnonsuojelun ja energiankäytön yleissuunnitelma onväline, jolla sovitetaan yhteen luonnonsuojelun ja energiantuotannon kilpailevat edut kansallisella tasolla ja varhaisimmissa suunnitteluvaiheissa. Ilmastonmuutokseen sopeutumista ei kuitenkaan oteta huomioon näissä suunnitteluvaiheissa eikä se myöskään sisälly ympäristövaikutusten arviointimenettelyyn. Tärkeä näkökohta, joka on otettava huomioon, on se, että Islannin vesivoima tuottaa 73 prosenttia sen osuudesta uusiutuvasta energiasta, ja näin ollen se on tärkeä panos Islannin energialähteiden yhdistelmään.

Landsvirkjun-yhtiöltä kesti neljä vuotta (2006–2010), ennen kuin se käytti korjattuja virtaussarjoja tehdessään päätöksiä varastojen hallinnoinnista ja tulevia omaisuuseriä koskevista investointipäätöksistä. Lisäkapasiteetin asentaminen Búrfellin voimalaan kesti hieman yli kaksi vuotta rakentamisen alkamisesta (2016).

Jäätikön sulamisennuste ja siten vesivoimatuotannon vesitilavuus arvioidaan viiden vuoden välein ja kalibroidaan seurantatuloksilla vuosittain. Tämän seurauksena sijoitus- ja hallinnointipäätökset tehdään päivitetyn arvioinnin perusteella ottaen huomioon aiemmat mittaukset ja tulevat ennusteet. Strategian aikahorisontti on 50 vuotta, koska vesivoimahankkeiden investointien tuotto lasketaan 50 vuoden ajalta ja jäätiköiden valumaennusteet voidaan tehdä riittävän luotettavasti tällaiselle ajanjaksolle.

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 ja Islannin Met Office