Tilpasningshøve for vasskraftverk

Vannkraftproduksjon avheng per definisjon av tilgjengelegheita av vatn og påverkast derfor av verknaden av klimaendringar på vassbasseng, hovudsakleg gjennom to (motsette) vegar. Klimaendringar kan føre til vassmangel, noko som fører til lågare elvstraumar og lågare opphopning av vatn til dammar, og dermed til ei lågare mengd vatn som kan passere gjennom turbinar eller køyre av elveanlegga for å generere elektrisitet. Omvendt kan klimaendringar auke hyppigheita og intensiteten av ekstreme nedbørshendingar og akselerere snøsmelting, noko som fører til auka flaumrisiko. Nokre stader over heile EU vil vere meir utsett for vassmangelproblemer og andre for plutseleg overflod av vatn: Vanlegvis forventast tørke å vere ein alvorleg trussel i dei fleste regionar unntatt Nord-Europa, og det som no er ein gong i eit århundre, vil oversvømmingar vere hyppigare i alle store europeiske elvebasseng (EØS, 2016). Begge fenomena kan imidlertid førekomme over heile Europa, med skiftande frekvensar i eit klima i endring.

Denne variasjonen i forventa hydro-meteorologiske endringar over heile Europa er grunngjevinga for det første tilpasningsalternativet som diskuterast her. I eit klimatilpasningsperspektiv er det avgjerande for forsyningsselskaper som driv vasskraftverk å få ei detaljert forståing av dei framtidige tilhøva der kvart anlegg skal operere. Klimaendringane vil føre til sesongvariasjonar i vasssirkelen, med lengre tørkeperiodar der vatn vil vere knappare enn vanleg, tidlegare tining av snø på fjellskråningane i kilder og dermed tidlegare førekomst av store tilsig av smeltevatn samt akselerert smelting av isbrear som vil resultere i ein innleiande auke i vasstilgjengelegheita etterfølgd av ei forverring av vasstilgjengelegheita. I fråvær av oppstraums straumningsregulerande infrastrukturar kan tidlege og meir rikelege vårstraumar vera problematiske for elvekraftverk, ved å forårsaka eit misforhold mellom kraftproduksjon og etterspurnad.

Alle desse fenomena vil krevje ein grundig revisjon i planlegginga av vasskraftverkas drift, vedlikehald og eventuelt klimatekniske inngrep. Nøyaktige scenari vil dessutan vere avgjerande for å finne felles løysingar for konkurrerande bruksområde i periodar med vassmangel, ved å bidra til å måle dei faktiske behova og den sannsynlege timinga av krava frå dei ulike brukarane ved sida av elektriske verktøy: bønder, fiskerier, bustadbruk, vasstransport, rekreasjon, etc. Dermed er eit første tilpasningsalternativ å setje opp høgopplauselege klimatiske og hydrometeorologiske scenari for kvart damanlegg og for vassbassenget dei tilhøyrer, på ein måte som dei lett kan nåast og forståast av elforsyningsforvaltinga og av alle andre brukarar i bassenget. For dette føremål kan spesifikke klimatenester utformast for å gje nøyaktige framskrivingar av dei relevante indikatorane i eit tilgjengeleg format.

I nokre tilfelle kan projiserte klimaforhold tyde på at ein revisjon av planlagde aktivitetar kanskje ikkje er nok, og at infrastrukturtilpasning kan vere i orden. Dette er spesielt tilfelle når det forventast auka førekomst av ekstreme nedbørshendingar, noko som resulterer i auka førekomst av flaum på demningsstader. Skadeverknader av dam flaum inkluderer overtopping, straumbrot, skade på utstyr og negative nedstraums verknader. Den plutselege overfloden av vatn på grunn av flaum må sleppast ut trygt for å minimere skadar på anlegget og på nedstraums økosystemar og menneskelege infrastrukturar og aktivitetar. Ekstreme nedbørshendingar kan òg utløyse hydro-meteorologiske verknader som jordskred eller overdriven silting, noko som kan redusere volumet tilgjengeleg for vatn i eit reservoar og/eller tette vassutsleppssystemet.

Det finst ei rekkje tekniske alternativ som kan brukast til å handtere demningsutslepp, som i utgangspunktet kan grupperast i spelebanar, inngjerda systemar og sikringspluggar.

Speleways kan ha ulike designformer som tek sikte på å spreie energien til det utlada vatnet på ein sikker måte, samstundes som dei ønskte utstraumingsvoluma sikrast. Dei kan fungere automatisk når vatnet i demninga når eit gjeve nivå eller kan koplast med portar som avleiar vasstraumen inn i spelebanen. Designformer inkluderer chute-spelways, trappa spelways, klokke-munnspel, syphon-spelways, ogee-toppar, sidekanalar, labyrint-spelways og piano-key weirs (PKW). Dei tekniske eigenskapane til ei demning og til orografien og hydrologien i det omkringliggande området bestemmer kompatibiliteten mellom bestemte spelevasstypar og demninga: Dette inneber at ikkje alle spelevasssystemer er kompatible med alle demningar.

Inngjerda systemar er ein serie portar som er installert langs damveggen eller rundt klokkemunnspel som kan opnast for å styre reservoarets vasstand og spesielt for å frigjere nedstraums overskytande vassvolum i tilfelle flaum. Igjen kan dei vere kombinert med speleways for å trygt spreie den kinetiske energien til det utlada vatnet. Dei er på plass i mange eksisterande dammar for straumningsstyring. Inngjerda systemar kan mislukkast i tilfelle av metning på grunn av overdriven flaum.

Sikringspluggar er eroderbare delar av ei jorddam som er utforma for å vaska ut under førehandsbestemte flaumforhold. I utgangspunktet fungerer dei som bufferar som absorberer og senkar overløpet og kan ofrast fordi kostnadene ved å byggje opp att dei berre er ein liten brøkdel av kostnadene som måtte oppretthaldast viss hovuddammen vart skadat. Dei kan berre installerast i nærvær av eigna geografiske og geologiske eigenskapar på staden og av kompatible nedstraumsforhold (t.d. ein sal i rimeleg avstand frå hovuddammen langs kanten av reservoaret for å sleppe ut overflødig vatn; eit solid fjellfundament for pluggen for å motstå erosjon; ein kanal for trygt å avleia overløpet frå pluggen til hovudelva for å beskytte nedstraums strukturar).

Vanlegvis kan installasjon av speleways og gate systemer finn stad berre under dammen byggjefasen, og dermed ettermontering er vanlegvis ikkje eit alternativ. Dette gjeld ikkje sikringspluggar og PKW-systemer. Ein Climate-ADAPT-casestudie om flaumrisikostyring for franske vasskraftverk diskuterer fordelar og ulemper med PKWs. PKW-ar har nokre klare fordelar samanlikna med tradisjonelle spelebanar og gated-systemer, til dømes høvet for installasjon som ettermonteringar i eksisterande dammar og det faktum at dei gjev ein fri flyt-spelway utan å vere avgrensa av maksimale kapasitetsgrenser, og dermed kunne takle høge straumningsnivå og jobbe under sikrare forhold enn gated-systemer, og på ein heilt automatisk måte som ikkje krev menneskeleg innblanding.

Eit ekstremt infrastrukturtilpasningsalternativ er utviding av anleggskapasiteten ved å byggje større dammar. Dette kan vera fornuftig i spesielle tilfelle der ein stor auke i vassavrenning forventast å skje i nær framtid og lenge nok til at investeringskostnadane kan gjenopprettast. Dette kan vere tilfelle når det forventast nedsmelting av store isbrear, som i ein casestudie frå Island. Imidlertid er anvendinga av dette alternativet til EU sannsynlegvis svært avgrensa på grunn av dei svært forskjellige hydro-meteorologiske og glasiologiske tilhøva.

For klimatenester er det viktig å involvere relevante potensielle brukarar i samdesignprosessen av tenestene. Dermed avheng det av korleis tenesta er meint: Viss det blir sett på som eit planleggingsverktøy for strenge vasskraftproduksjonsføremål, kan interessentinvolvering ikkje vera ein viktig faktor. Viss det imidlertid takast i bruk eit breiare perspektiv og tenesta er utforma for å betjene alle relevante brukarar av nedbørfeltet, vil samdesignprosessen føre til eit samspel mellom representantar for alle relevante brukarkategoriar. Sjølvfølgjeleg vil den faktiske revisjonen av planlagde aktivitetar i lys av dei forventa klimaendringane måtte vere så inkluderande som mogeleg for å kunne minimere framtidige konfliktar.

Bygging av ny infrastruktur, særleg damutvidingane, krev involvering av alle brukarar av elvebassenget, og at det oppnåast ein avtale mellom dei om vassbruksrettigheter og kompensasjonar.

Fordelane ved å gje klare og bruksklare indikatorar for planlegging av vassbruk er ganske sjølvinnlysande, då effektiv planlegging berre kan baserast på nøyaktig og godt forstått informasjon. Hovudproblemet her er felles for alle klimatenester; det har å gjere med vanskelegheita ved på den eine sida å identifisere dei nyaste vitskaplege opplysningane som faktisk er relevante for brukaranes verksemd, og på den andre sida å emballera slike opplysningar på ein slik måte at formatet og språket som brukast til å presentere dei, er ikkje-tekniske og tilgjengelege nok for brukarar som ikkje er kjende med dei vitskaplege disiplinane som brukast. For dette føremålet er co-design scenen avgjerande.

Infrastrukturtilpasning er i dei fleste tilfelle avgrensa av det faktum at dei fleste speleway- og gatesystemer kun kan byggjast saman med dammen, og dermed er eit gyldig alternativ berre for framtidige vasskraftprosjekter. Hovudunntaket er PKW-systemet, viss fleksibilitet og relativt låge kostnadar har vorte diskutert i ein relatert fransk casestudie, saman med sine (angiveleg mindre) begrensningar.

Klimatenester for vasskraft er generelt ganske billige samanlikna med infrastrukturinvesteringar. I nokre tilfelle kan relevante data hentast frå prosjekter som ikkje utførast direkte av forsyningsselskapa som driv anlegga, til dømes frå forskingsprosjekter på EU-nivå som kan gje (nesten) fri tilgang for alle relevante EU-brukarar. Konsulentfirma kan tilby meir skreddarsydde pakkar til marknadsprisar, men prisområdet for slike kontraktar kan forventast å vere innan titals til hundre tusen euro. Fordelane med klimatenester kokar ned til å minimere framtidig risikoeksponering og konflikt med andre vassbrukarar, og optimalisere kraftproduksjonsprofilen i lys av dei forventa endringane i vasstilgjengelegheitsprofilar.

Ettermontering av infrastruktur for å kontrollere overflødig vasstraum kan koste frå flere hundre tusen euro (200.000 for PKW, som rapportert i den franske casestudien) til flere millionar euro, avhengig av dammens spesifikke eigenskapar, når det gjeld plassering, struktur og vasstraum. Dei primære fordelane er klart reduksjon av forventa skadar på vasskraftverkets infrastruktur og til nedstraums infrastrukturar og økosystemar, men òg ei auka evne til å styre vasstanden i reservoaret; Derfor kan ettermontering føre til ein jamnare drift av anlegget, noko som kan auke lønsemda. Når installasjonen av slike infrastrukturar fører til høgare gjennomsnittlege vassmengder lagra i reservoaret, kan dette føre til høgare kraftproduksjon dersom marknadstilhøva tillet det, men òg i ei auka rolle for reservoaret som ein buffer som kan forbetra motstandskrafta til heile nedbørsfeltet.

Dei einaste potensielt relevante juridiske aspekta er dei som er knytte til autorisasjonsprosessen for nye infrastrukturar, til dømes nye vassutsleppsinfrastrukturar som okkuperer tidlegare uberørte delar av elvebassenget, og sjølvfølgjeleg bygging av større dammar. Desse prosjekta er underlagt det nasjonale regelverket for tillating av ny infrastruktur.

Nokre klimatenester som òg er relevante for planlegging og forvalting av vasskraftverk, er allereie tilgjengelege i Copernicus. Ad-hoc konsulentkontraktar frå mellommenn kan gje relevante klimaindikatorar i løpet av få månader. For flaumkontrollinfrastrukturar avheng byggjetidene av dammens spesifikke eigenskapar og kan variere mellom nokre månader og få år. Nokre år er naudsynt for å byggja større dammar.

Levetida til klimatenester er avhengig av kontinuerleg oppdatering og vedlikehald av brukargrensesnitt, databasar og modellar. For infrastrukturelle ettermonteringar er det ingen klar indikasjon, men viss det haldast ved like riktig, kan det antas at dei vil vare så lenge demningas gjenverande levetid (vanlegvis flere tiår). Sikringspluggar skal etter design vaskast bort ved større flaumhendingar, og deira periodiske rekonstruksjon bør vurderast i planlegginga av vasskraftinfrastrukturen dei tilhøyrer. Forventa levetid for nye demningar er i gjennomsnitt 50 år, men dei kan vare i opptil eit århundre, om enn med aukande vedlikehaldskostnader og risiko for strukturell stabilitet etter 50 år.