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

Si prevede che l'aumento delle temperature globali causato dai cambiamenti climatici causerà 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 riscaldamento climatico. È stato previsto che quasi nessun ghiacciaio islandese sarà lasciato nel 2200. Il flusso nei fiumi glaciali aumenterà contemporaneamente allo scioglimento glaciale. Il deflusso dovrebbe raggiungere il picco nei prossimi 50 anni, dopo di che il deflusso dalla fusione glaciale dovrebbe diminuire fino al livello di zero nel 2200.

Per l'anno 2015 l'aumento degli scenari di afflusso utilizzando il clima del 2015 è di circa il 10% superiore a quanto previsto dai record climatici storici. Gli scenari di afflusso rappresentano afflussi storici dagli anni '50 ad oggi che sono stati proiettati a (a) determinati anni nel futuro utilizzando sia le tendenze storiche stimate della temperatura e delle precipitazioni che le tendenze future previste a causa dei cambiamenti climatici. Ad oggi il sistema di alimentazione esistente è stato in gran parte in grado di utilizzare questo aumento del flusso senza investimenti. Si prevede che il volume degli afflussi aumenterà 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 sugli sversamenti. Per sfruttare appieno le portate aumentate, sarà necessario aumentare sia la capacità della turbina installata che lo stoccaggio del serbatoio nelle centrali idroelettriche esistenti.

Il riscaldamento dell'atmosfera sotto il cambiamento climatico provoca lo 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. Proiezioni migliori facilitano le misure di adattamento che riducono al minimo le fuoriuscite di acqua non necessarie attraverso gli sversamenti. Tali misure comprendono la modifica dei piani di gestione dei bacini idrici, l'installazione di infrastrutture supplementari e/o la riprogettazione delle infrastrutture esistenti per gestire un maggiore deflusso. Un co-beneficio è una maggiore protezione dalle inondazioni, in quanto i serbatoi possono funzionare come capacità tampone aggiuntiva in caso di inondazioni estreme.

Nella ricerca collaborativa con altri governi nordici e agenzie di ricerca come parte del gruppo Norden, Landsvirkjun utilizza la modellazione idrologica per proiettare il futuro flusso d'acqua, tenendo conto degli impatti dei cambiamenti climatici. Le proiezioni sul futuro flusso fluviale sono state migliorate attraverso l'uso dei dati osservati sulla temperatura e sulle precipitazioni e le curve area-volume-elevazione del ghiacciaio sono state regolate in base alle tendenze delle simulazioni dei modelli climatici. Queste informazioni sono state poi inserite 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 bacini idrici. L'organizzazione aggiorna la serie di flussi, e successivamente la sua gestione del serbatoio, ogni cinque anni per riflettere le mutevoli condizioni climatiche. Per il nuovo design 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 distribuzione stagionale prevista delle variazioni di temperatura e delle precipitazioni. La serie di flussi viene ulteriormente calibrata annualmente in base ai risultati del monitoraggio. Questi risultati vengono utilizzati per adeguare la gestione dei bacini e per valutare eventuali riprogettazioni e aggiornamenti delle centrali elettriche attuali, nonché proposte per progetti futuri. In sostanza, la gestione e la progettazione degli asset esistenti e pianificati viene regolata 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 gli sversamenti.

La centrale idroelettrica di Búrfell fornisce un esempio di come il miglioramento dei dati sul flusso dell'acqua abbia reso economicamente fattibile un'espansione: la capacità della centrale elettrica è stata aumentata da 70 MW a 100 MW. Landsvirkjun ha deciso di costruire una nuova centrale idroelettrica, che estende la centrale originale e ne riduce il carico. La nuova estensione di Búrfell è stata costruita sottoterra per motivi economici e di sostenibilità; è operativo dal 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 idroelettrico Hvammur è un progetto futuro, in cui anche la capacità è stata aumentata in base ai flussi corretti, da 82 MW a 95 MW. Il progetto Hvammur è stato approvato dal parlamento islandese nell'ambito del "piano generale per la protezione della natura e l'utilizzo dell'energia" (cfr. la sezione sugli aspetti giuridici), ma non è stata presa la decisione di avviare la costruzione.

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 di Danimarca, Finlandia, Islanda, Norvegia, Svezia, Isole Faroe, Groenlandia e Åland. Il programma è finanziato dal Consiglio nordico dei ministri

In questa ricerca collaborativa, i dati di temperatura e precipitazioni osservati, nonché le curve area-volume-elevazione del ghiacciaio, sono stati adeguati 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 ricerche 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.

Fattori di successo:

• La collaborazione con altre società elettriche, università e istituzioni ha facilitato e rafforzato la credibilità degli sforzi di adattamento; ciò è avvenuto 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 riviste le tendenze passate e le proiezioni delle precipitazioni e della temperatura, mentre viene eseguita una calibrazione annuale dei modelli sulla base dei risultati del monitoraggio, al fine di adeguare la gestione attuale e gli investimenti effettuati da Landvirkjun.
• Data l'incertezza delle proiezioni climatiche, Landsvirkjun mantiene piani alternativi che possono essere attuati qualora lo scenario selezionato si rivelasse impreciso. Tali piani alternativi includono accordi di riduzione con i principali consumatori, in cui una parte delle vendite annuali di energia contratte può essere ridotta, 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. Si prevede che i flussi di fusione del ghiaccio raggiungeranno un plateau entro il 2030 e rimarranno 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 scarsi effetti sulle decisioni attuali, che hanno un orizzonte decisionale di 50 anni. Una volta che i flussi sono tornati ai livelli degli anni '90, vale a dire prima che i ghiacciai islandesi iniziassero a perdere massa, le centrali idroelettriche esistenti potrebbero avere una capacità leggermente superiore a quella necessaria.

Costi:

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

Principali vantaggi:

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

L'aumento della capacità dei serbatoi può garantire una capacità tampone contro le inondazioni estreme, portando così a una maggiore protezione dalle inondazioni. Gli eventi alluvionali più estremi in Islanda sono le esplosioni glaciali dovute alle 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 "pianogenerale per la protezione della natura e l'utilizzo dell'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 preso in considerazione in queste fasi di pianificazione e non è 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, rappresenta un importante contributo al mix energetico islandese.

La società Landsvirkjun ha impiegato quattro anni (dal 2006 al 2010) per utilizzare le serie di flussi corretti nel processo decisionale relativo alla gestione dei bacini idrici e alle decisioni di investimento sulle attività future. L'installazione di capacità supplementare nella centrale di Búrfell ha richiesto poco più di due anni dall'inizio della costruzione (2016).

La valutazione del previsto scioglimento dei ghiacciai e quindi del volume d'acqua per la produzione di energia idroelettrica viene effettuata ogni cinque anni e calibrata dai risultati del monitoraggio su base annuale. 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 sull'investimento per i progetti idroelettrici è calcolato su un periodo di 50 anni e le proiezioni di deflusso dai ghiacciai possono essere fatte in tale periodo con sufficiente fiducia.

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 e Islanda Met Office