Širitev hidroelektrarn in izboljšano upravljanje v odziv na povečano taljenje ledenikov na Islandiji

Naraščajoče globalne temperature, ki jih povzročajo podnebne spremembe, naj bi povzročile povečano taljenje ledenikov na Islandiji, s čimer se bo povečal pretok vode v hidroelektrarnah. Skoraj vsi islandski ledeniki od začetka 90. let prejšnjega stoletja izgubljajo maso; Pričakuje se, da se bo ta trend nadaljeval s segrevanjem podnebja. Predvideva se, da leta 2200 ne bo ostal skoraj noben islandski ledenik. Pretok v ledeniških rekah se bo povečal hkrati s taljenjem ledenikov. Pričakuje se, da bo odtok dosegel vrh v naslednjih 50 letih, nato pa naj bi se odtok iz ledeniške taline leta 2200 zmanjšal na raven nič.

Za leto 2015 je povečanje scenarijev pritoka z uporabo podnebja za leto 2015 za približno 10 % večje, kot je bilo napovedano v preteklih podnebnih evidencah. Scenariji priliva predstavljajo pretekle prilive od petdesetih let prejšnjega stoletja do danes, ki naj bi po napovedih (a) dosegli določeno(-a) leto(-a) v prihodnosti, pri čemer se uporabljajo ocenjeni pretekli trendi temperature in padavin ter predvideni prihodnji trendi zaradi podnebnih sprememb. Do danes je obstoječi elektroenergetski sistem večinoma lahko izkoristil to povečanje pretoka brez naložb. Obseg priliva naj bi se v primerjavi z letom 2015 do leta 2050 povečal za dodatnih 15 %. Obstoječi energetski sistem lahko izkoristi le 30 % tega povečanja. Brez sprememb obstoječih hidroelektrarn se pričakuje, da se bo preostali del povečanega pretoka prelil po prelivnih poteh. Da bi v celoti izkoristili povečane pretoke, bo treba povečati nameščeno zmogljivost turbin in skladiščenje rezervoarjev v obstoječih hidroelektrarnah.

Segrevanje ozračja zaradi podnebnih sprememb povzroča pospešeno taljenje ledenikov, kar ima za posledico povečan pretok vode na hidroelektrarnah. Prvi cilj družbe Landsvirkjun (nacionalna elektroenergetska družba) je izboljšati projekcije vodnega toka zaradi podnebnih sprememb. Boljše projekcije olajšujejo prilagoditvene ukrepe, ki zmanjšujejo nepotrebno razlitje vode po prelivnih poteh. Ti ukrepi vključujejo spremembo načrtov upravljanja zbiralnikov, namestitev dodatne infrastrukture in/ali preoblikovanje obstoječe infrastrukture za upravljanje povečanega odtekanja. Dodatna korist je večja zaščita pred poplavami, saj lahko rezervoarji delujejo kot dodatna varovalna zmogljivost v primeru ekstremnih poplav.

V sodelovanju z drugimi nordijskimi vladami in raziskovalnimi agencijami v okviru skupine Norden Landsvirkjun uporablja hidrološko modeliranje za napovedovanje prihodnjega pretoka vode, pri čemer upošteva vplive podnebnih sprememb. Projekcije prihodnjega rečnega toka so bile izboljšane z uporabo opazovanih podatkov o temperaturi in padavinah, krivulje prostornine in višine ledenikov pa so bile prilagojene glede na trende iz simulacij podnebnih modelov. Te informacije so bile nato vnesene v hidrološki model, da bi ustvarili popravljene tokove, ki upoštevajo podnebne spremembe. Družba Landsvirkjun je v svoje strategije upravljanja zbiralnikov vključila popravljene tokove. Organizacija vsakih pet let posodobi serijo tokov in nato upravljanje rezervoarjev, da se upoštevajo spreminjajoče se podnebne razmere. Za novo zasnovo in obnovo starejših obratov družba Landsvirkjun uporablja kot specifikacijo zasnove, ki upošteva prihodnje tokove v 15 letih in pozneje.

V popravljeni seriji tokov družbe Landsvirkjun so uporabljeni podatki IPPC in posebni rezultati za Islandijo, kot je pričakovana sezonska porazdelitev sprememb temperature in padavin. Serije tokov se nadalje vsako leto kalibrirajo na podlagi rezultatov spremljanja. Te ugotovitve se uporabljajo za prilagajanje upravljanja rezervoarjev in za oceno možnih prenov in posodobitev sedanjih elektrarn ter predlogov za prihodnje projekte. V bistvu se upravljanje in zasnova obstoječih in načrtovanih sredstev prilagodita tako, da se izkoristijo povečani tokovi ledenikov, in sicer na podlagi izboljšanih podatkov o sedanjih in prihodnjih tokovih. Posledica teh ukrepov je povečana proizvodnja energije iz obnovljivih virov na Islandiji zaradi manjših izgub vodnih virov prek prelivnih poti.

Hidroelektrarna Búrfell je primer, v katerem je zaradi izboljšanih podatkov o pretoku vode širitev ekonomsko izvedljiva: zmogljivost elektrarne se je povečala s 70 MW na 100 MW. Družba Landsvirkjun se je odločila za izgradnjo nove hidroelektrarne, ki podaljšuje prvotno elektrarno in zmanjšuje njeno obremenitev. Nova razširitev Búrfell je bila zgrajena pod zemljo zaradi ekonomičnih in trajnostnih razlogov; deluje od junija 2018. Hidroelektrarna Búðarháls je nov projekt, ki se je začel izvajati leta 2014. Zmogljivost te elektrarne se je zaradi podnebnih sprememb povečala s prvotno načrtovanih 80 MW na 95 MW. Hidroenergetski projekt Hvammur je prihodnji projekt, pri katerem se je na podlagi popravljenih pretokov povečala tudi zmogljivost, in sicer z 82 MW na 95 MW. Islandski parlament je projekt Hvammur odobril v okviru „glavnega načrta za varstvo narave in uporabo energije“ (glej oddelek o pravnih vidikih), vendar odločitev o začetku gradnje še ni bila sprejeta.

Podjetje je sodelovalo s podjetjem Norden, da bi opredelilo in analiziralo vplive podnebnih sprememb na sisteme obnovljive energije. Norden je regionalna pobuda za sodelovanje, ki vključuje vlade in raziskovalne agencije iz Danske, Finske, Islandije, Norveške, Švedske, Ferskih otokov, Grenlandije in Ålanda. Program financira Nordijski svet ministrov.

V tej skupni raziskavi so bili opazovani podatki o temperaturi in padavinah ter krivulje nadmorske višine in prostornine ledenikov prilagojeni glede na trende podnebnih modelov. Dobljeni so bili zgodovinski podatki o taljenju ledenikov in predvidenem povečanju odtoka ter posledični prostornini vode. Ta izmenjava znanja in raziskav med skandinavskimi državami je zagotovila dobro razvito dokazno podlago, ki jo pregleda raziskovalni konzorcij in se kot taka razširja v širši skupnosti.

Javno posvetovanje je bilo vključeno v načrtovanje širitve sedanjih hidroelektrarn s postopkom presoje vplivov na okolje, kot je zagotovljeno z zakonom. Sprejetje je bilo zahtevano tudi z uporabo protokola za oceno trajnosti hidroelektrarn (HSAP) za projekt hidroelektrarn Hvammur in za obratovanje hidroelektrarne Blanda. Slednji je leta 2017 od IHA prejel nagrado Blue Planet Prize.

Dejavniki uspeha:

• Sodelovanje z drugimi energetskimi podjetji, univerzami in institucijami je olajšalo in povečalo verodostojnost prizadevanj za prilagajanje; to je bilo izvedeno predvsem prek konzorcija Norden.
• Izvršilni odbor družbe Landsvirkjun je vključen v proces prilagajanja.
• Postopni pristop k prilagajanju podnebnim spremembam: vsakih pet let se pregledajo pretekli trendi ter napovedi padavin in temperature, letno umerjanje modelov pa se opravi na podlagi rezultatov spremljanja, da se prilagodijo sedanje upravljanje in naložbe družbe Landvirkjun.
• Glede na negotovost podnebnih projekcij družba Landsvirkjun ohranja nadomestne načrte, ki jih je mogoče izvesti, če se izbrani scenarij izkaže za netočnega. Takšni nadomestni načrti vključujejo omejevanje sporazumov z glavnimi odjemalci, pri čemer se lahko zmanjša delež letne prodaje energije, za katero je sklenjena pogodba, poleg tega pa so pripravljeni načrti za gradnjo novih projektov na področju vodne, geotermalne in vetrne energije iz obnovljivih virov.

Omejevalni faktor:

• Povečan pretok vode naj bi bil začasen. Tokovi taljenja ledu naj bi do leta 2030 dosegli plato, nato pa do leta 2080 ostali nespremenjeni. Do leta 2080 se bo količina ledenikov tako zmanjšala, da se bodo tokovi začeli zmanjševati. Ta dolgoročni pojav le malo vpliva na sedanje odločitve, ki trajajo 50 let. Ko se bodo tokovi vrnili na raven iz 90. let prejšnjega stoletja, tj. preden so islandski ledeniki začeli izgubljati maso, bodo obstoječe hidroelektrarne morda imele nekoliko večjo zmogljivost, kot je bilo potrebno.

Stroški:

• Stroški vlaganja v raziskovalne projekte v okviru skandinavske skupne pobude (Norden) so bili zmerni, približno 1 milijon EUR.
• Stroški spreminjanja načrtov upravljanja rezervoarjev so zmerni in se odražajo kot notranji stroški, kot je dodajanje 2–3 članov osebja.
• Stroški spreminjanja zasnove načrtovanih sredstev (v večini primerov se poveča zmogljivost hidroenergetskih projektov) so visoki, v višini več deset milijonov evrov.

Glavne prednosti:

• Izboljšano hidrološko modeliranje je prineslo dragocene informacije za odločanje o prihodnjih naložbah v hidroelektrarne.
• Povečana proizvodna zmogljivost v višini 10 % do danes kot odziv na povečane vodne tokove zaradi sedanjih in projektnih podnebnih sprememb povečuje letne prihodke.

Naprave z večjo zmogljivostjo rezervoarjev lahko zagotovijo varovalno zmogljivost pred skrajnimi poplavami, s čimer se poveča zaščita pred poplavami. Najbolj ekstremne poplave na Islandiji so ledeniške poplave zaradi vulkanskih izbruhov. Poplave ledenikov so pogostejše na Islandiji kot drugod po svetu zaradi interakcije vulkanov z ledeniki.

„Osrednjinačrt za varstvo narave in uporabo energije“je orodje za uskladitev nasprotujočih si interesov ohranjanja narave in proizvodnje energije na nacionalni ravni in v najzgodnejših fazah načrtovanja. Vendar se vidik prilagajanja podnebnim spremembam v teh fazah načrtovanja ne upošteva, prav tako pa ni vključen v postopek presoje vplivov na okolje. Pomemben vidik, ki ga je treba upoštevati, je, da vodna energija Islandije zagotavlja 73 % njenega deleža energije iz obnovljivih virov in kot taka pomembno prispeva k mešanici energijskih virov Islandije.

Družba Landsvirkjun je potrebovala štiri leta (2006–2010), da je pri odločanju o upravljanju zbiralnikov in odločitvah o naložbah v prihodnja sredstva uporabila popravljene serije tokov. Namestitev dodatne zmogljivosti v elektrarni Búrfell je trajala nekaj več kot dve leti od začetka gradnje (2016).

Ocena pričakovane taline ledenika in s tem količine vode za proizvodnjo električne energije v hidroelektrarnah se izvede vsakih pet let in kalibrira z rezultati spremljanja na letni ravni. Zato se odločitve o naložbah in upravljanju sprejemajo na podlagi posodobljene ocene, pri čemer se upoštevajo pretekla merjenja in prihodnje napovedi. Ta strategija ima časovni okvir 50 let, saj se donosnost naložb za projekte hidroelektrarn izračuna za obdobje 50 let, napovedi odtekanja iz ledenikov pa se lahko v takem obdobju izvedejo z zadostno zanesljivostjo.

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 in Islandija Urad Met