Ekspansja energii wodnej i poprawa zarządzania w odpowiedzi na zwiększoną topnienie lodowców w Islandii
Islandia ma w 100 % odnawialną energię elektryczną i system ciepłowniczy ze względu na obfite zasoby hydro- i geotermalne. Pomimo wyraźnej dominacji zasobów geotermalnych do ogrzewania domów energia wodna odgrywa ważną rolę w koszyku energetycznym Islandii, umożliwiając wytwarzanie energii elektrycznej w Islandii w 100 % ze źródeł odnawialnych, a 73 % pochodzi z wody; 27 % z geotermii i mniej niż 0,01 % z wiatru. Największe elektrownie wodne na Islandii zasilane są rzekami lodowcowymi. W ostatnich dziesięcioleciach zaobserwowano wzrost przepływów i zmiany w sezonowym rozkładzie przepływów rzecznych. Oczekuje się dalszego wzrostu przepływów z topniejących lodowców z powodu globalnego ocieplenia. Energia wodna może zyskać na zwiększonym przepływie wody z powodu topnienia lodowców wywołanych zmianami klimatycznymi, ale zarządzanie zbiornikami będzie musiało zostać dostosowane, aby uwzględnić ten zwiększony przepływ. Landsvirkjun, krajowa spółka energetyczna Islandii, uwzględniła przystosowanie się do zmian klimatu zarówno pod względem zarządzania, jak i odpowiednio projektując, aktualizując i rozszerzając swoje aktywa.
Opis studium przypadku
Wyzwania
Oczekuje się, że rosnące globalne temperatury spowodowane zmianami klimatu spowodują wzrost topnienia lodowców w Islandii, zwiększając w ten sposób przepływ wody w elektrowniach wodnych. Prawie wszystkie lodowce islandzkie tracą masę od początku lat 90. oczekuje się, że tendencja ta utrzyma się wraz z ociepleniem klimatu. Przewiduje się, że prawie żadne lodowce islandzkie nie zostaną pozostawione w 2200 roku. Przepływ w rzekach lodowcowych wzrośnie równolegle z topnieniem lodowców. Oczekuje się, że spływ osiągnie szczyt w ciągu najbliższych 50 lat, po czym oczekuje się, że spływ z topnienia lodowcowego spadnie do poziomu zera w 2200 roku.
W 2015 r. wzrost scenariuszy napływu wykorzystujących klimat w 2015 r. jest o około 10 % wyższy niż przewidywano w historycznych zapisach klimatycznych. Scenariusze napływu reprezentują historyczne napływy od lat 50. do dnia dzisiejszego, które przewidywano do (a) określonego(-ych) roku(-ów) w przyszłości, z wykorzystaniem zarówno szacunkowych trendów historycznych w zakresie temperatury i opadów, jak i prognozowanych przyszłych tendencji wynikających ze zmian klimatu. Dotychczas istniejący system elektroenergetyczny był w większości w stanie wykorzystać ten wzrost przepływu bez inwestycji. Przewiduje się, że do 2050 r. wielkość napływu wzrośnie o dodatkowe 15 % w porównaniu z 2015 r. Istniejący system energetyczny może wykorzystać tylko 30 % tego wzrostu. Bez modyfikacji istniejących elektrowni wodnych oczekuje się, że reszta zwiększonego przepływu zostanie rozlana na wycieki. Aby w pełni wykorzystać zwiększone natężenie przepływu, należy zwiększyć zarówno moc zainstalowanej turbiny, jak i magazynowanie zbiorników w istniejących elektrowniach wodnych.
Cele
Ocieplenie atmosfery pod wpływem zmian klimatycznych powoduje przyspieszone topnienie lodowców, co skutkuje zwiększonym przepływem wody w elektrowniach wodnych. Pierwszym celem Landsvirkjun (National Power Company) jest poprawa prognoz przepływu wody w warunkach zmiany klimatu. Lepsze prognozy ułatwiają działania adaptacyjne, które minimalizują niepotrzebne wycieki wody przez wycieki. Środki te obejmują modyfikację planów zarządzania zbiornikami, instalację dodatkowej infrastruktury lub przeprojektowanie istniejącej infrastruktury w celu zarządzania zwiększonym odpływem. Dodatkowe korzyści to zwiększona ochrona przeciwpowodziowa, ponieważ zbiorniki mogą funkcjonować jako dodatkowa pojemność buforowa w przypadku ekstremalnych powodzi.
Taktyki adaptacyjne wdrożone w tym przypadku
Rozwiązania
WE współpracy z innymi rządami nordyckimi i agencjami badawczymi w ramach grupy Norden, Landsvirkjun wykorzystuje modelowanie hydrologiczne do projektowania przyszłego przepływu wody, biorąc pod uwagę wpływ zmian klimatu. Prognozy dotyczące przyszłego przepływu rzek zostały poprawione dzięki wykorzystaniu obserwowanych danych dotyczących temperatury i opadów, a krzywe powierzchni lodowca-objętościowo-wysokościowe zostały skorygowane zgodnie z trendami z symulacji modeli klimatycznych. Informacje te zostały następnie wprowadzone do modelu hydrologicznego w celu wytworzenia skorygowanych przepływów uwzględniających zmiany klimatu. Landsvirkjun wprowadził skorygowane przepływy do swoich strategii zarządzania zbiornikami. Organizacja aktualizuje serię przepływów, a następnie zarządzanie zbiornikami, co pięć lat, aby odzwierciedlić zmieniające się warunki klimatyczne. W przypadku nowych projektów i renowacji starszych roślin Landsvirkjun wykorzystuje jako specyfikację projektową, która uwzględnia przyszłe przepływy w ciągu 15 lat i później.
Skorygowana seria przepływów Landsvirkjun wykorzystuje dane z IPPC, a także konkretne wyniki dla Islandii, takie jak oczekiwany sezonowy rozkład zmian temperatury i opadów. Seria przepływów jest dodatkowo skalibrowana co roku w oparciu o wyniki monitorowania. Ustalenia te są wykorzystywane do dostosowania zarządzania zbiornikami oraz do oceny ewentualnych przeprojektowań i modernizacji obecnych elektrowni, a także do wniosków dotyczących przyszłych projektów. Zasadniczo zarządzanie i projektowanie istniejących i planowanych aktywów jest korygowane w celu wykorzystania zwiększonych przepływów lodowców, w oparciu o ulepszone dane dotyczące bieżących i przyszłych przepływów. Środki te skutkują zwiększeniem produkcji energii ze źródeł odnawialnych w Islandii ze względu na ograniczone straty zasobów wodnych w wyniku wycieków.
Elektrownia wodna Búrfell stanowi przykład, w którym ulepszone dane dotyczące przepływu wody sprawiły, że ekspansja była ekonomicznie wykonalna: moc elektrowni została zwiększona z 70 MW do 100 MW. Landsvirkjun postanowił zbudować nową elektrownię wodną, która rozszerza pierwotną elektrownię i zmniejsza jej obciążenie. Nowe rozszerzenie Búrfell zostało zbudowane pod ziemią ze względów ekonomicznych i zrównoważonego rozwoju; działa od czerwca 2018 r. Elektrownia wodna Búðarháls to nowy projekt oddany do użytku w 2014 r. Moc elektrowni została zwiększona z pierwotnie planowanych 80 MW do 95 MW w odpowiedzi na zmiany klimatu. Projekt Hvammur Hydropower to przyszły projekt, w którym moc została również zwiększona w oparciu o skorygowane przepływy, z 82 MW do 95 MW. Projekt Hvammur został zatwierdzony przez parlament islandzki w ramach „Master Planu Ochrony Przyrody i Wykorzystania Energii” (zob. sekcja dotycząca aspektów prawnych), ale nie podjęto decyzji o rozpoczęciu budowy.
Przydatność
Sprawa opracowana i wdrożona jako środek przystosowania się do zmiany klimatu.
Dodatkowe Szczegóły
Udział zainteresowanych stron
Firma współpracowała z Norden w celu identyfikacji i analizy wpływu zmian klimatu na systemy energii odnawialnej. Norden to regionalna inicjatywa współpracy obejmująca rządy i agencje badawcze z Danii, Finlandii, Islandii, Norwegii, Szwecji, Wysp Owczych, Grenlandii i Wysp Alandzkich. Program jest finansowany przez Nordycką Radę Ministrów
W ramach tych wspólnych badań obserwowane dane dotyczące temperatury i opadów, a także krzywe powierzchni lodowcowo-wysokościowej zostały dostosowane do trendów w modelach klimatycznych. Uzyskano dane historyczne dotyczące topnienia lodowców i przewidywanego wzrostu spływu i wynikającej z tego objętości wody. Ta wymiana wiedzy i badań między krajami skandynawskimi zapewniła dobrze rozwiniętą bazę dowodową, która jest weryfikowana przez konsorcjum badawcze i jako taka rozpowszechniana w szerszej społeczności.
Konsultacje społeczne zostały uwzględnione w projekcie rozbudowy obecnych elektrowni wodnych w ramach procedury oceny oddziaływania na środowisko, co gwarantuje ustawa. Poszukiwano również akceptacji poprzez zastosowanie protokołu oceny zrównoważonego rozwoju energii wodnej (HSAP) dla projektu Hvammur Hydropower oraz do eksploatacji elektrowni wodnej w Blanda. Ten ostatni otrzymał nagrodę Błękitna Planeta od IHA w 2017 roku.
Czynniki sukcesu i czynniki ograniczające
Czynniki sukcesu:
- Współpraca z innymi przedsiębiorstwami energetycznymi, uniwersytetami i instytucjami ułatwiła i zwiększyła wiarygodność działań dostosowawczych; odbywało się to głównie za pośrednictwem konsorcjum Norden.
- Zarząd Landsvirkjun jest zaangażowany w proces adaptacji
- Stopniowe podejście do przystosowania się do zmiany klimatu: co pięć lat dokonuje się przeglądu przeszłych trendów i prognoz opadów i temperatury, natomiast coroczną kalibrację modeli przeprowadza się w oparciu o wyniki monitorowania, aby dostosować bieżące zarządzanie i inwestycje podejmowane przez Landvirkjun.
- Biorąc pod uwagę niepewność w prognozach klimatycznych, Landsvirkjun podtrzymuje alternatywne plany, które można wdrożyć, jeśli wybrany scenariusz okaże się niedokładny. Takie alternatywne plany obejmują m.in. ograniczenie umów z głównymi odbiorcami, w przypadku których część zakontraktowanej rocznej sprzedaży energii może zostać ograniczona, oprócz planów przygotowania do budowy nowych projektów w zakresie energii odnawialnej, energii geotermalnej i wiatrowej.
Czynnik ograniczający:
- Oczekuje się, że zwiększony przepływ wody będzie tymczasowy. Przewiduje się, że przepływy topnienia lodu osiągną płaskowyż do 2030 r., a następnie pozostaną na stałym poziomie do 2080 r. Do 2080 roku objętość lodowców zmniejszy się tak bardzo, że przepływy zaczną się zmniejszać. To długoterminowe zjawisko ma niewielki wpływ na obecne decyzje, które mają 50-letni horyzont decyzyjny. Gdy przepływy powróciły do poziomów z lat 90., tj. zanim islandzkie lodowce zaczęły tracić masę, istniejące elektrownie wodne mogą mieć nieco wyższą moc niż jest to konieczne.
Koszty i korzyści
Koszty:
- Koszt inwestycji w projekty badawcze w ramach skandynawskiej inicjatywy współpracy (Norden) był umiarkowany, około miliona euro.
- Koszt modyfikacji planów zagospodarowania zbiornika jest umiarkowany i odzwierciedla się jako koszty wewnętrzne, takie jak dodanie 2-3 pracowników.
- Koszt modyfikacji projektu planowanych aktywów (w większości przypadków zwiększa się przepustowość projektów hydroenergetycznych) jest wysoki, rzędu dziesiątków milionów euro.
Główne korzyści:
- Ulepszone modelowanie hydrologiczne przyniosło cenne informacje dla podejmowania decyzji dotyczących przyszłych inwestycji w elektrownie wodne.
- Zwiększenie mocy wytwórczych o 10 % do tej pory w odpowiedzi na zwiększone przepływy wody spowodowane obecnymi zmianami klimatu i zmianami klimatu w ramach projektów zwiększają roczne przychody.
Zwiększona pojemność zbiorników może zapewnić moc buforową przed ekstremalnymi powodziami, prowadząc tym samym do zwiększenia ochrony przeciwpowodziowej. Najbardziej ekstremalnymi zdarzeniami powodziowymi na Islandii są powodzie zlodowacenia spowodowane erupcjami wulkanicznymi. Powodzie lodowcowe są bardziej powszechne na Islandii niż w innych częściach świata ze względu na interakcję wulkanów z lodowcami.
Aspekty Prawne
„Główny plan ochrony przyrody i wykorzystania energii” jest narzędziem umożliwiającym pogodzenie konkurencyjnych interesów związanych z ochroną przyrody i produkcją energii w skali krajowej i na najwcześniejszych etapach planowania. Aspekt przystosowania się do zmiany klimatu nie jest jednak brany pod uwagę na tych etapach planowania i nie jest również uwzględniony w procedurze oceny oddziaływania na środowisko. Ważnym aspektem, który należy wziąć pod uwagę, jest w Islandii energia wodna, która zapewnia 73 % udziału energii ze źródeł odnawialnych i jako taka stanowi istotny wkład w koszyk energetyczny Islandii.
Czas wdrożenia
Firma Landsvirkjun potrzebowała czterech lat (2006-2010) na wykorzystanie skorygowanych serii przepływów w procesie podejmowania decyzji dotyczących zarządzania zbiornikami i decyzji inwestycyjnych dotyczących przyszłych aktywów. Instalacja dodatkowej mocy w elektrowni Búrfell trwała nieco ponad dwa lata od rozpoczęcia budowy (2016 r.).
Okres użytkowania
Ocena oczekiwanego stopu lodowca, a tym samym objętości wody dla wytwarzania energii wodnej jest przeprowadzana co pięć lat i skalibrowana w oparciu o wyniki monitorowania w ujęciu rocznym. W rezultacie decyzje inwestycyjne i dotyczące zarządzania podejmowane są na podstawie zaktualizowanej oceny, z uwzględnieniem pomiarów historycznych i przyszłych prognoz. Strategia ta ma horyzont czasowy 50 lat, ponieważ zwrot z inwestycji w projekty hydroenergetyczne jest obliczany przez okres 50 lat, a prognozy spływu z lodowców mogą być dokonywane w tym okresie z wystarczającą pewnością.
Źródło informacji
Kontakt
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
Strony internetowe
Źródło
Landsvirkjun and Iceland Met Office
Opublikowane w Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Ostatnia modyfikacja w Climate-ADAPT Apr 18 2024
Skontaktuj się z nami w przypadku jakichkolwiek innych zapytań na temat tego studium przypadku lub w celu udostępnienia nowego studium przypadku (e -mail climate.adapt@eea.europa.eu )
