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Casi studio

Espansione dell'energia idroelettrica e miglioramento della gestione in risposta all'aumento dello scioglimento dei ghiacciai in Islanda

Espansione dell'energia idroelettrica e miglioramento della gestione in risposta all'aumento dello scioglimento dei ghiacciai in Islanda

L'Islanda ha un sistema di energia elettrica e calore rinnovabile al 100 % grazie alle sue abbondanti risorse idrotermali e geotermiche. Nonostante la chiara predominanza delle risorse geotermiche per il riscaldamento domestico, l'energia idroelettrica svolge un ruolo importante nel mix energetico islandese, consentendo alla produzione di energia elettrica dell'Islanda di essere rinnovabile al 100 % con il 73 % proveniente dall'energia idroelettrica; 27 % da geotermico e meno dello 0,01 % dal vento. Le più grandi centrali idroelettriche in Islanda sono alimentate da fiumi glaciali. Negli ultimi decenni sono stati osservati maggiori flussi e cambiamenti nella distribuzione stagionale dei flussi fluviali. Ulteriori aumenti dei flussi sono attesi dallo scioglimento dei ghiacciai a causa del riscaldamento globale. L'energia idroelettrica sta per guadagnare dall'aumento del flusso d'acqua dovuto allo scioglimento del ghiacciaio indotto dai cambiamenti climatici, ma la gestione dei serbatoi dovrà essere regolata per tenere conto di questo aumento del flusso. Landsvirkjun, la compagnia elettrica nazionale islandese, ha incluso l'adattamento ai cambiamenti climatici sia in termini di gestione, sia nella progettazione, aggiornamento e ampliamento dei propri asset di conseguenza.

Descrizione del caso studio

Sfide

L'aumento delle temperature globali causate dai cambiamenti climatici dovrebbe causare un aumento dello scioglimento dei ghiacciai in Islanda, aumentando così il flusso d'acqua nelle centrali idroelettriche. Quasi tutti i ghiacciai islandesi hanno perso massa dall'inizio degli anni'90; questa tendenza dovrebbe continuare con il clima di riscaldamento. È stato previsto che quasi nessun ghiacciai islandesi sarà lasciato nel 2200. Il flusso nei fiumi glaciali aumenterà in concomitanza con lo scioglimento glaciale. Il deflusso dovrebbe raggiungere il picco nei prossimi 50 anni, dopo di che il deflusso dallo scioglimento glaciale dovrebbe diminuire fino al livello di zero nel 2200.

Per l'anno 2 015 l'aumento degli scenari di afflusso utilizzando il clima 2015 è superiore di circa il 10 % rispetto a quanto previsto dai record climatici storici. Gli scenari di afflusso rappresentano afflussi storici dagli anni'50 fino ad oggi che sono stati proiettati a (a) alcuni anni nel futuro utilizzando sia le tendenze storiche stimate della temperatura e delle precipitazioni, sia le tendenze future previste a causa dei cambiamenti climatici. Ad oggi il sistema di alimentazione esistente è stato per lo più in grado di utilizzare questo aumento di flusso senza investimenti. Il volume dell'afflusso dovrebbe aumentare di un ulteriore 15 % entro il 2050, rispetto al 2015. Il sistema di alimentazione esistente può utilizzare solo il 30 % di tale aumento. Senza modifiche alle centrali idroelettriche esistenti, si prevede che il resto dell'aumento del flusso si riverserà sulle fuoriuscite. Per sfruttare appieno l'aumento della portata, sarà necessario aumentare sia la capacità installata della turbina sia lo stoccaggio dei serbatoi nelle centrali idroelettriche esistenti.

Obiettivi

Il riscaldamento dell'atmosfera sotto il cambiamento climatico provoca uno scioglimento accelerato dei ghiacciai, che si traduce in un aumento del flusso d'acqua nelle centrali idroelettriche. Il primo obiettivo di Landsvirkjun (la National Power Company) è quello di migliorare le proiezioni del flusso d'acqua sotto il cambiamento climatico. Migliori proiezioni facilitano le misure di adattamento che riducono al minimo le fuoriuscite inutili di acqua attraverso le fuoriuscite. Tali misure comprendono la modifica dei piani di gestione dei serbatoi, l'installazione di infrastrutture aggiuntive e/o la riprogettazione dell'infrastruttura esistente per gestire un maggiore deflusso. Un co-beneficio è una maggiore protezione contro le inondazioni, in quanto i serbatoi possono funzionare come capacità di tampone supplementare in caso di inondazioni estreme.

Opzioni di adattamento implementate in questo caso
Soluzioni

Nella ricerca collaborativa con altri governi nordici e agenzie di ricerca come parte del gruppo Norden, Landsvirkjun utilizza la modellazione idrologica per proiettare il flusso d'acqua futuro, prendendo in considerazione gli impatti dei cambiamenti climatici. Le proiezioni sul flusso fluviale futuro sono state migliorate attraverso l'uso dei dati osservati sulla temperatura e sulle precipitazioni, e le curve di superficie del ghiacciaio-volume-elevazione sono state adattate in base alle tendenze delle simulazioni dei modelli climatici. Queste informazioni sono state poi immesse in un modello idrologico per produrre flussi corretti che tengono conto dei cambiamenti climatici. Landsvirkjun ha incorporato i flussi corretti nelle sue strategie di gestione dei serbatoi. L'organizzazione aggiorna la serie di flussi, e in seguito la sua gestione dei serbatoi, ogni cinque anni per riflettere le mutevoli condizioni climatiche. Per la nuova progettazione e la ristrutturazione di impianti più vecchi, Landsvirkjun utilizza come specifica di progettazione che considera i flussi futuri entro 15 anni e oltre.

La serie di flussi corretti di Landsvirkjun utilizza i dati dell'IPPC e i risultati specifici per l'Islanda, come la prevista distribuzione stagionale delle variazioni di temperatura e precipitazioni. La serie di flussi viene ulteriormente calibrata ogni anno in base ai risultati del monitoraggio. Questi risultati sono utilizzati per adeguare la gestione dei serbatoi e per valutare eventuali riprogetti e ammodernamenti delle centrali elettriche attuali, nonché proposte per progetti futuri. In sostanza, la gestione e la progettazione degli asset esistenti e pianificati vengono adattati per sfruttare l'aumento dei flussi glaciali, sulla base di dati migliorati sui flussi attuali e futuri. Queste misure si traducono in un aumento della produzione di energia rinnovabile in Islanda, a causa della riduzione delle perdite di risorse idriche attraverso le fuoriuscite.

La centrale idroelettrica di Búrfell fornisce un esempio in cui i dati sul flusso idrico migliorati hanno reso economicamente fattibile un'espansione: la capacità della centrale è stata aumentata da 70 MW a 100 MW. Landsvirkjun ha deciso di costruire una nuova centrale idroelettrica, che estende la centrale elettrica originale e ne riduce il carico. La nuova estensione Búrfell è stata costruita sottoterra per motivi economici e di sostenibilità; è operativo da giugno 2018. La centrale idroelettrica di Búðarháls è un nuovo progetto commissionato nel 2014. La capacità di tale impianto è stata aumentata dagli 80 MW originariamente previsti a 95 MW in risposta ai cambiamenti climatici. Il progetto Hvammur Hydropower è un progetto futuro, in cui la capacità è stata aumentata anche in base ai flussi corretti, da 82 MW a 95 MW. Il progetto Hvammur è stato approvato dal Parlamento islandese nell'ambito del "Master Plan for Nature Protection and Energy Utilisation" (vedi la sezione sugli aspetti giuridici), ma non è stata presa una decisione di avviare la costruzione.

Rilevanza

Case developed and implemented as a Climate Change Adaptation Measure.

Dettagli aggiuntivi

Partecipazione degli attori interessatI

L'azienda ha collaborato con Norden per identificare e analizzare gli impatti dei cambiamenti climatici sui sistemi di energia rinnovabile. Norden è un'iniziativa di collaborazione regionale che coinvolge governi e agenzie di ricerca provenienti da Danimarca, Finlandia, Islanda, Norvegia, Svezia, Isole Faroe, Groenlandia e Åland. Il programma è finanziato dal Consiglio dei Ministri nordico

In questa ricerca collaborativa, i dati osservati sulla temperatura e sulle precipitazioni, così come le curve di area-volume-elevazione dei ghiacciai, sono stati adattati in base alle tendenze del modello climatico. Sono stati ottenuti dati storici sullo scioglimento dei ghiacciai e sull'aumento previsto del deflusso e del volume d'acqua risultante. Questo scambio di conoscenze e di ricerca tra i paesi scandinavi ha garantito una base di prove ben sviluppata che viene esaminata da un consorzio di ricerca e come tale diffusa nella comunità più ampia.

La consultazione pubblica è stata inclusa nella progettazione dell'ampliamento degli attuali siti idroelettrici attraverso la procedura di valutazione dell'impatto ambientale, come garantito dalla legge. L'accettazione è stata richiesta anche applicando il protocollo di valutazione della sostenibilità dell'energia idroelettrica (HSAP) per il progetto Hvammur Hydropower e per il funzionamento della centrale idroelettrica di Blanda. Quest'ultimo ha ricevuto il Blue Planet Prize da IHA nel 2017.

Successo e fattori limitanti

Fattori di successo:

  • La collaborazione con altre società di potere, università e istituzioni ha facilitato e potenziato la credibilità degli sforzi di adattamento; questo è stato fatto principalmente attraverso il consorzio Norden.
  • Il comitato esecutivo di Landsvirkjun è coinvolto nel processo di adattamento
  • Un approccio graduale all'adattamento ai cambiamenti climatici: ogni cinque anni vengono esaminate le tendenze passate e le proiezioni di precipitazione e temperatura, mentre una calibrazione annuale dei modelli viene eseguita sulla base dei risultati di monitoraggio, al fine di adeguare la gestione attuale e gli investimenti presi da Landvirkjun.
  • Data l'incertezza nelle proiezioni climatiche, Landsvirkjun mantiene piani alternativi che possono essere attuati qualora lo scenario selezionato si rivelasse impreciso. Tali piani alternativi comprendono la riduzione degli accordi con i principali consumatori, in cui è possibile ridurre una parte delle vendite annuali contrattuali di energia, oltre ad avere piani pronti per la costruzione di nuovi progetti di energia idroelettrica rinnovabile, geotermica ed eolica.

Fattore limitante:

  • L'aumento del flusso d'acqua dovrebbe essere temporaneo. I flussi di fusione del ghiaccio dovrebbero raggiungere un altopiano entro il 2030 e rimanere costanti in seguito fino al 2080. Entro il 2080, il volume dei ghiacciai sarà diminuito così tanto che i flussi inizieranno a ridursi. Questo fenomeno a lungo termine ha pochi effetti sulle decisioni attuali, che hanno un orizzonte decisionale di 50 anni. Una volta che i flussi sono tornati ai livelli degli anni'90, cioè prima che i ghiacciai islandesi cominciassero a perdere massa, le centrali idroelettriche esistenti potrebbero avere una capacità leggermente superiore al necessario.
Costi e benefici

Costi:

  • Il costo degli investimenti in progetti di ricerca nell'ambito di un'iniziativa collaborativa scandinava (Norda) è stato moderato, circa 1 milione di euro.
  • Il costo di modifica dei piani di gestione dei serbatoi è moderato e si riflette come costo interno, come l'aggiunta di 2-3 membri del personale.
  • Il costo di modifica della progettazione degli asset pianificati (nella maggior parte dei casi, aumenta la capacità dei progetti idroelettrici) è elevato, nell'ordine di decine di milioni di euro.

Principali vantaggi:

  • Il miglioramento della modellizzazione idrologica ha fornito preziose informazioni per il processo decisionale in merito agli investimenti futuri nelle centrali idroelettriche.
  • L'aumento della capacità di generazione del 10 % fino ad oggi in risposta all'aumento dei flussi d'acqua a causa dei cambiamenti climatici attuali e dei progetti sta aumentando le entrate annuali.

L'aumento della capacità dei serbatoi può garantire la capacità tampone contro le inondazioni estreme, portando così ad una maggiore protezione dalle inondazioni. Gli eventi alluvionali più estremi in Islanda sono inondazioni glaciali dovute a eruzioni vulcaniche. Le inondazioni dei ghiacciai sono più comuni in Islanda che in altre parti del mondo a causa dell'interazione dei vulcani con i ghiacciai.

Il "piano generale per la protezione della natura e l'utilizzodell'energia" è uno strumento per conciliare gli interessi concorrenti della conservazione della natura e della produzione di energia su scala nazionale e nelle prime fasi di pianificazione. Tuttavia, l'aspetto dell'adattamento ai cambiamenti climatici non è considerato in queste fasi di pianificazione e non è nemmeno incluso nella procedura di valutazione dell'impatto ambientale. Un aspetto importante da considerare è che in Islanda l'energia idroelettrica fornisce il 73 % della sua quota di energia rinnovabile e, in quanto tale, costituisce un importante contributo al mix energetico dell'Islanda.

Tempo di implementazione

Ci sono voluti quattro anni (2006-2010) affinché la società Landsvirkjun utilizzasse serie di flussi corretti nel processo decisionale in materia di gestione dei serbatoi e decisioni di investimento sugli attivi futuri. L'installazione di capacità extra nella centrale elettrica di Búrfell ha richiesto poco più di due anni dall'inizio della costruzione (2016).

Durata

La valutazione dello scioglimento previsto del ghiacciaio e quindi del volume d'acqua per la produzione di energia idroelettrica viene effettuata ogni cinque anni e calibrata monitorando i risultati su base annua. Di conseguenza, le decisioni di investimento e di gestione sono prese sulla base di una valutazione aggiornata, tenendo conto delle misurazioni storiche e delle proiezioni future. Questa strategia ha un orizzonte temporale di 50 anni, perché il ritorno sugli investimenti per i progetti idroelettrici è calcolato su un periodo di 50 anni e le proiezioni di deflusso dai ghiacciai possono essere effettuate in un tale periodo con sufficiente fiducia.

Informazioni di riferimento

Contatto

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 

Riferimento

Landsvirkjun and Iceland Met Office

Pubblicato in Climate-ADAPT Nov 22 2022   -   Aggiornamento più recente in Climate-ADAPT Feb 02 2024


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