Waterkrachtuitbreiding en verbeterd beheer als reactie op de toegenomen smelting van gletsjers in IJsland

De stijgende wereldwijde temperaturen als gevolg van de klimaatverandering zullen naar verwachting leiden tot een verhoogde smelting van gletsjers in IJsland, waardoor de waterstroom bij waterkrachtcentrales toeneemt. Bijna alle IJslandse gletsjers hebben sinds het begin van de jaren negentig massa verloren; Deze trend zal zich naar verwachting voortzetten met het opwarmende klimaat. Er wordt voorspeld dat er in 2200 bijna geen IJslandse gletsjers meer zullen overblijven. De stroom in gletsjerrivieren zal gelijktijdig toenemen met het smelten van gletsjers. De afvloeiing zal naar verwachting in de komende 50 jaar pieken, waarna de afvloeiing van gletsjersmelt naar verwachting zal dalen tot het niveau van nul in 2200.

Voor het jaar 2015 is de toename van instroomscenario's met behulp van het klimaat van 2015 ongeveer 10% hoger dan was voorspeld door historische klimaatrecords. De instroomscenario's vertegenwoordigen historische instromen vanaf de jaren vijftig tot vandaag die zijn geprojecteerd op (een) bepaald(e) jaar (jaren) in de toekomst, waarbij zowel geschatte historische trends in temperatuur en neerslag als verwachte toekomstige trends als gevolg van klimaatverandering worden gebruikt. Tot op heden is het bestaande energiesysteem grotendeels in staat geweest om deze toename van de stroom zonder investeringen te gebruiken. Het instroomvolume zal naar verwachting tegen 2050 met nog eens 15% toenemen ten opzichte van 2015. Het bestaande energiesysteem kan slechts 30% van die toename gebruiken. Zonder aanpassingen aan bestaande waterkrachtcentrales zal de rest van de verhoogde stroom naar verwachting over de spillways worden gemorst. Om de verhoogde debieten volledig te benutten, moeten zowel de geïnstalleerde turbinecapaciteit als de opslag van reservoirs in bestaande waterkrachtcentrales worden verhoogd.

De opwarming van de atmosfeer onder klimaatverandering veroorzaakt versneld smelten van gletsjers, wat resulteert in een verhoogde waterstroom bij waterkrachtcentrales. De eerste doelstelling van Landsvirkjun (de National Power Company) is het verbeteren van projecties van de waterstroom onder klimaatverandering. Betere projecties vergemakkelijken aanpassingsmaatregelen die onnodige waterlekkage door de spillways minimaliseren. Deze maatregelen omvatten de wijziging van plannen voor het beheer van reservoirs, de installatie van aanvullende infrastructuur en/of het herontwerp van bestaande infrastructuur om de toegenomen afvloeiing te beheren. Een bijkomend voordeel is een verhoogde bescherming tegen overstromingen, omdat de reservoirs kunnen functioneren als extra buffercapaciteit in het geval van extreme overstromingen.

In samenwerking met andere Noordse overheden en onderzoeksbureaus als onderdeel van de groep Norden, gebruikt Landsvirkjun hydrologische modellering om toekomstige waterstromen te projecteren, rekening houdend met de gevolgen van klimaatverandering. Projecties op toekomstige rivierstroom werden verbeterd door gebruik te maken van waargenomen temperatuur- en neerslaggegevens, en gletsjeroppervlak-volume-hoogtecurven werden aangepast aan de trends van klimaatmodelsimulaties. Deze informatie werd vervolgens ingevoerd in een hydrologisch model om gecorrigeerde stromen te produceren die rekening houden met klimaatverandering. Landsvirkjun verwerkte gecorrigeerde stromen in zijn reservoirbeheerstrategieën. De organisatie actualiseert de stroomreeksen en vervolgens het reservoirbeheer om de vijf jaar om rekening te houden met veranderende klimaatomstandigheden. Voor nieuw ontwerp en het opknappen van oudere installaties gebruikt Landsvirkjun als ontwerpspecificatie die rekening houdt met toekomstige stromen binnen 15 jaar en daarna.

De gecorrigeerde stroomreeksen van Landsvirkjun gebruiken gegevens van IPPC en specifieke resultaten voor IJsland, zoals de verwachte seizoensverdeling van veranderingen in temperatuur en neerslag. De stroomreeks wordt jaarlijks verder gekalibreerd op basis van monitoringresultaten. Deze bevindingen worden gebruikt voor het aanpassen van het reservoirbeheer en voor het beoordelen van mogelijke herontwerpen en upgrades van huidige elektriciteitscentrales, evenals voorstellen voor toekomstige projecten. In wezen wordt het beheer en het ontwerp van bestaande en geplande activa aangepast om te profiteren van verhoogde gletsjerstromen, op basis van verbeterde gegevens over huidige en toekomstige stromen. Deze maatregelen leiden tot een toename van de productie van hernieuwbare energie in IJsland, als gevolg van verminderde verliezen van waterbronnen door overloopkanalen.

De waterkrachtcentrale van Búrfell geeft een voorbeeld waar verbeterde waterstroomgegevens een uitbreiding economisch haalbaar maakten: de capaciteit van de centrale werd verhoogd van 70 MW tot 100 MW. Landsvirkjun besloot een nieuwe waterkrachtcentrale te bouwen, die de oorspronkelijke krachtcentrale uitbreidt en de belasting vermindert. De nieuwe Búrfell-uitbreiding werd ondergronds gebouwd om economische en duurzaamheidsredenen; het is operationeel sinds juni 2018. De waterkrachtcentrale van Búðarháls is een nieuw project dat in 2014 in gebruik is genomen. De capaciteit van die centrale is als reactie op de klimaatverandering verhoogd van de oorspronkelijk geplande 80 MW naar 95 MW. Het Hvammur Hydropower Project is een toekomstig project, waarbij de capaciteit ook is verhoogd op basis van de gecorrigeerde stromen, van 82 MW naar 95 MW. Het Hvammur-project is goedgekeurd door het IJslandse parlement in het kader van het masterplan voor natuurbescherming en energiegebruik (zie het deel over juridische aspecten), maar er is nog geen besluit genomen om met de bouw te beginnen.

Het bedrijf werkte samen met Norden om de effecten van klimaatverandering op hernieuwbare energiesystemen te identificeren en te analyseren. Norden is een regionaal samenwerkingsinitiatief, waarbij overheden en onderzoeksbureaus uit Denemarken, Finland, IJsland, Noorwegen, Zweden, de Faeröer, Groenland en Åland betrokken zijn. Het programma wordt gefinancierd door de Noordse Raad van Ministers.

In dit gezamenlijke onderzoek werden waargenomen temperatuur- en neerslaggegevens, evenals gletsjergebied-volume-hoogtecurven, aangepast aan de trends van het klimaatmodel. Historische gegevens over het smelten van gletsjers en de verwachte toename van afvloeiing en het resulterende volume water werden verkregen. Deze uitwisseling van kennis en onderzoek tussen Scandinavische landen zorgde voor een goed ontwikkelde wetenschappelijke basis die door een onderzoeksconsortium wordt beoordeeld en als zodanig in de bredere gemeenschap wordt verspreid.

Openbare raadpleging is opgenomen in het ontwerp van de uitbreiding van de huidige waterkrachtcentrales door middel van de milieueffectbeoordelingsprocedure, zoals wordt gewaarborgd door de wet. Aanvaarding is ook gevraagd door toepassing van het Hydropower Sustainability Assessment Protocol (HSAP) voor het Hvammur Hydropower Project en voor de exploitatie van de Blanda Hydropower Plant. Deze laatste ontving in 2017 de Blue Planet Prize van IHA.

Succesfactoren:

• Samenwerking met andere energiebedrijven, universiteiten en instellingen vergemakkelijkte en versterkte de geloofwaardigheid van aanpassingsinspanningen; Dit gebeurde voornamelijk via het Norden-consortium.
• De Raad van Bestuur van Landsvirkjun is betrokken bij het aanpassingsproces
• Een stapsgewijze aanpak van de aanpassing aan de klimaatverandering: om de vijf jaar worden eerdere trends en prognoses van neerslag en temperatuur geëvalueerd, terwijl op basis van monitoringresultaten een jaarlijkse kalibratie van modellen wordt uitgevoerd om het huidige beheer en de huidige investeringen van Landvirkjun aan te passen.
• Gezien de onzekerheid in de klimaatprognoses handhaaft Landsvirkjun alternatieve plannen die kunnen worden uitgevoerd als het geselecteerde scenario onjuist blijkt te zijn. Dergelijke alternatieve plannen omvatten beperkingsovereenkomsten met grote consumenten, waarbij een deel van de gecontracteerde jaarlijkse energieverkoop kan worden beperkt, naast plannen die klaar zijn voor de bouw van nieuwe projecten voor hernieuwbare waterkracht, geothermische energie en windenergie.

Beperkende factor:

• De verhoogde waterstroom zal naar verwachting tijdelijk zijn. De ijssmeltstromen zullen naar verwachting tegen 2030 een plateau bereiken en daarna constant blijven tot 2080. Tegen 2080 zal het volume van de gletsjers zo sterk zijn afgenomen dat de stromingen zullen beginnen te verminderen. Dit langetermijnfenomeen heeft weinig gevolgen voor de huidige beslissingen, die een beslissingshorizon van 50 jaar hebben. Zodra de stromen zijn teruggekeerd naar het niveau van de jaren negentig, d.w.z. voordat de IJslandse gletsjers massa begonnen te verliezen, kunnen de bestaande waterkrachtcentrales een iets hogere capaciteit hebben dan nodig is.

Kosten:

• De kosten van investeringen in onderzoeksprojecten als onderdeel van een Scandinavisch samenwerkingsinitiatief (Norden) waren gematigd, ongeveer 1 miljoen euro.
• De kosten van het wijzigen van de reservoirbeheerplannen zijn gematigd en worden weerspiegeld als interne kosten, zoals het toevoegen van 2-3 personeelsleden.
• De kosten van het wijzigen van het ontwerp van geplande activa (in de meeste gevallen wordt de capaciteit van waterkrachtprojecten verhoogd) zijn hoog, in de orde van grootte van tientallen miljoenen euro's.

Belangrijkste voordelen:

• De verbeterde hydrologische modellering heeft waardevolle informatie opgeleverd voor de besluitvorming over toekomstige investeringen in waterkrachtcentrales.
• De toegenomen opwekkingscapaciteit van 10% tot nu toe als reactie op de toegenomen waterstromen als gevolg van de huidige en projectmatige klimaatverandering verhoogt de jaarlijkse inkomsten.

Verhoogde reservoircapaciteitsinstallaties kunnen zorgen voor buffercapaciteit tegen extreme overstromingen, wat leidt tot een betere bescherming tegen overstromingen. De meest extreme overstromingen in IJsland zijn gletsjeruitbarstingen als gevolg van vulkaanuitbarstingen. Overstromingen door gletsjeruitbarstingen komen vaker voor in IJsland dan elders in de wereld vanwege de interactie van vulkanen met gletsjers.

Het masterplanvoor natuurbescherming en energiegebruik iseen instrument om de concurrerende belangen van natuurbehoud en energieproductie op nationale schaal en in de vroegste planningsfasen met elkaar te verzoenen. Het aspect aanpassing aan de klimaatverandering wordt echter niet in aanmerking genomen in deze planningsfasen en is evenmin opgenomen in de milieueffectbeoordelingsprocedure. Belangrijk aspect om te overwegen is dat waterkracht in IJsland 73 % van zijn aandeel hernieuwbare energie levert en als zodanig een belangrijke bijdrage levert aan de energiemix van IJsland.

Het duurde vier jaar (2006-2010) voordat de Landsvirkjun-onderneming gecorrigeerde stroomreeksen gebruikte bij de besluitvorming over het beheer van reservoirs en investeringsbeslissingen over toekomstige activa. De installatie van extra capaciteit in de centrale van Búrfell duurde iets meer dan twee jaar vanaf de start van de bouw (2016).

De beoordeling van de verwachte smelting van gletsjers en dus het watervolume voor de opwekking van waterkracht wordt om de vijf jaar uitgevoerd en gekalibreerd door de resultaten jaarlijks te monitoren. Als gevolg hiervan worden investerings- en managementbeslissingen genomen op basis van een bijgewerkte beoordeling, rekening houdend met historische metingen en toekomstige projecties. Deze strategie heeft een tijdshorizon van 50 jaar, omdat het rendement van investeringen voor waterkrachtprojecten wordt berekend over een periode van 50 jaar, en afvloeiing projecties van gletsjers kan worden gedaan over een dergelijke periode met voldoende vertrouwen.

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 en IJsland Met Office