Utbyggnad av vattenkraft och förbättrad förvaltning som svar på ökad glaciärsmältning på Island

Stigande globala temperaturer orsakade av klimatförändringar förväntas orsaka ökad glaciärsmältning på Island och därmed öka vattenflödet vid vattenkraftverk. Nästan alla isländska glaciärer har förlorat massa sedan början av 1990-talet. Denna trend förväntas fortsätta med det varmare klimatet. Det har förutspåtts att nästan inga isländska glaciärer kommer att finnas kvar år 2200. Flödet i glaciala floder kommer att öka samtidigt med glacial smältning. Avrinningen förväntas nå sin topp under de kommande 50 åren, varefter avrinningen från glaciärsmältningen förväntas minska upp till nollnivån år 2200.

För 2015 är ökningen av inflödesscenarier med 2015 klimat cirka 10% högre än vad som hade förutspåtts genom historiska klimatposter. Inflödesscenarierna representerar historiska inflöden sedan 1950-talet fram till idag som har prognostiserats till (a) vissa år in i framtiden med hjälp av både uppskattade historiska trender i temperatur och nederbörd och prognostiserade framtida trender på grund av klimatförändringar. Hittills har det befintliga kraftsystemet mestadels kunnat utnyttja denna ökning av flödet utan investeringar. Inflödesvolymen beräknas öka med ytterligare 15 % fram till 2050, jämfört med 2015. Det befintliga elsystemet kan bara utnyttja 30 % av denna ökning. Utan modifieringar av befintliga vattenkraftverk förväntas resten av det ökade flödet spillas över spillvägarna. För att fullt ut utnyttja de ökade flödena kommer både den installerade turbinkapaciteten och reservoarlagringen vid befintliga vattenkraftverk att behöva ökas.

Uppvärmningen av atmosfären under klimatförändringar orsakar accelererad glaciärsmältning, vilket resulterar i ökat vattenflöde vid vattenkraftverk. Det första målet för Landsvirkjun (National Power Company) är att förbättra prognoserna för vattenflödet under klimatförändringen. Bättre prognoser underlättar anpassningsåtgärder som minimerar onödiga vattenutsläpp genom spillvägarna. Dessa åtgärder omfattar ändringar av förvaltningsplaner för reservoarer, installation av ytterligare infrastruktur och/eller ombyggnad av befintlig infrastruktur för att hantera ökad avrinning. En sidovinst är ökat översvämningsskydd, eftersom reservoarerna kan fungera som extra buffertkapacitet vid extrema översvämningar.

I forskningssamverkan med andra nordiska regeringar och forskningsorgan som en del av gruppen Norden använder Landsvirkjun hydrologisk modellering för att projicera framtida vattenflöde, med beaktande av klimatpåverkan. Prognoser för framtida flodflöde förbättrades genom användning av observerade temperatur- och nederbördsdata, och kurvorna för glaciärarea-volym-höjd justerades enligt trender från klimatmodellsimuleringar. Denna information matades sedan in i en hydrologisk modell för att producera korrigerade flöden som står för klimatförändringar. Landsvirkjun införlivade korrigerade flöden i sina strategier för hantering av reservoarer. Organisationen uppdaterar flödesserien, och därefter dess reservoarhantering, vart femte år för att återspegla förändrade klimatförhållanden. För ny design och renovering av äldre anläggningar använder Landsvirkjun som en designspecifikation som tar hänsyn till framtida flöden inom 15 år och därefter.

I Landsvirkjuns korrigerade flödesserier används data från IPPC samt specifika resultat för Island, t.ex. den förväntade säsongsmässiga fördelningen av temperatur- och nederbördsförändringar. Flödesserien kalibreras ytterligare årligen baserat på övervakningsresultat. Dessa resultat används för att justera reservoarhanteringen och för att bedöma möjliga omkonstruktioner och uppgraderingar av nuvarande kraftverk samt förslag till framtida projekt. I huvudsak anpassas förvaltningen och utformningen av befintliga och planerade tillgångar för att dra nytta av ökade glaciärflöden, baserat på förbättrade data om nuvarande och framtida flöden. Dessa åtgärder leder till en ökad produktion av förnybar energi på Island på grund av minskade förluster av vattenresurser genom spillvatten.

Vattenkraftverket i Búrfell är ett exempel där förbättrade vattenflödesdata gjorde en utbyggnad ekonomiskt genomförbar: Kraftverkets kapacitet ökades från 70 MW till 100 MW. Landsvirkjun beslutade att bygga ett nytt vattenkraftverk, som förlänger det ursprungliga kraftverket och minskar dess belastning. Den nya utbyggnaden av Búrfell byggdes under jord av ekonomiska skäl och hållbarhetsskäl. Den har varit i drift sedan juni 2018. Vattenkraftverket i Búðarháls är ett nytt projekt som togs i drift 2014. Anläggningens kapacitet ökades från de ursprungligen planerade 80 MW till 95 MW som svar på klimatförändringarna. Vattenkraftsprojektet Hvammur är ett framtida projekt, där kapaciteten också har ökats baserat på de korrigerade flödena, från 82 MW till 95 MW. Hvammur-projektet har godkänts av det isländska parlamentet inom ramen för huvudplanen för naturskydd och energianvändning (se avsnittet om rättsliga aspekter), men något beslut om att inleda byggandet har inte fattats.

Företaget har samarbetat med Norden för att identifiera och analysera klimatförändringarnas effekter på förnybara energisystem. Norden är ett regionalt samarbetsinitiativ som involverar regeringar och forskningsorgan från Danmark, Finland, Island, Norge, Sverige, Färöarna, Grönland och Åland. Programmet finansieras av Nordiska ministerrådet

I denna samarbetsforskning justerades observerade temperatur- och nederbördsdata, liksom glaciärarea-volym-höjdkurvor, enligt klimatmodelltrender. Historiska data om glaciärsmältning och beräknad ökning av avrinning och den resulterande vattenvolymen erhölls. Detta utbyte av kunskap och forskning mellan skandinaviska länder säkerställde en välutvecklad evidensbas som granskas av ett forskningskonsortium och som sådan sprids i det bredare samhället.

Offentligt samråd har inkluderats i utformningen av utbyggnaden av nuvarande vattenkraftverk genom förfarandet för miljökonsekvensbedömning, vilket garanteras i lagen. Godkännande har också sökts genom tillämpning av protokollet för bedömning av vattenkraftens hållbarhet (HSAP) för vattenkraftsprojektet Hvammur och för driften av vattenkraftverket Blanda. Den senare fick Blue Planet Prize från IHA 2017.

Framgångsfaktorer:

• Samarbete med andra kraftbolag, universitet och institutioner underlättade och stärkte trovärdigheten i anpassningsinsatserna. Detta gjordes främst genom Nordenkonsortiet.
• Landsvirkjuns direktion deltar i anpassningsprocessen
• En stegvis strategi för anpassning till klimatförändringarna: Vart femte år granskas tidigare trender och prognoser för nederbörd och temperatur, medan en årlig kalibrering av modeller utförs baserat på övervakningsresultat för att justera Landvirkjuns nuvarande förvaltning och investeringar.
• Med tanke på osäkerheten i klimatprognoserna upprätthåller Landsvirkjun alternativa planer som kan genomföras om det valda scenariot visar sig vara felaktigt. Sådana alternativa planer inbegriper att ha inskränkande avtal med stora konsumenter, där en andel av den avtalade årliga energiförsäljningen kan inskränkas, utöver att ha planer redo för byggandet av nya projekt för förnybar vattenkraft, geotermisk energi och vindkraft.

Begränsningsfaktor:

• Det ökade vattenflödet förväntas vara tillfälligt. Issmältningsflödena beräknas nå en platå 2030 och därefter förbli konstanta fram till 2080. År 2080 kommer glaciärernas volym att ha minskat så mycket att flödena kommer att börja minska. Detta långsiktiga fenomen har få effekter på nuvarande beslut, som har en beslutshorisont på 50 år. När flödena har återgått till 1990-talets nivåer, dvs. innan de isländska glaciärerna började förlora massa, kan de befintliga vattenkraftverken ha något högre kapacitet än vad som behövs.

Kostnader:

• Kostnaden för att investera i forskningsprojekt som en del av ett skandinaviskt samarbetsinitiativ (Norden) var måttlig, cirka 1 miljon euro.
• Kostnaden för att ändra reservoarförvaltningsplanerna är måttlig och återspeglas som interna kostnader, såsom att lägga till 2-3 anställda.
• Kostnaden för att ändra utformningen av planerade tillgångar (i de flesta fall ökas vattenkraftprojektens kapacitet) är hög, i storleksordningen tiotals miljoner euro.

Huvudsakliga fördelar:

• Den förbättrade hydrologiska modellering har gett värdefull information för beslutsfattande om framtida investeringar i vattenkraftverk.
• Den ökade produktionskapaciteten på 10% hittills som svar på ökade vattenflöden på grund av nuvarande och projekt klimatförändringar ökar årliga intäkter.

Ökad reservoarkapacitet kan säkerställa buffertkapacitet mot extrema översvämningar, vilket leder till ökat översvämningsskydd. De mest extrema översvämningarna på Island är glaciärutbrott på grund av vulkanutbrott. Glaciärutbrott översvämningar är vanligare på Island än någon annanstans i världen på grund av samspelet mellan vulkaner med glaciärer.

Huvudplanenför naturskydd och energianvändningär ett verktyg för att förena de konkurrerande intressena naturskydd och energiproduktion på nationell nivå och i de tidigaste planeringsstadierna. Klimatanpassningsaspekten beaktas dock inte i dessa planeringsstadier och ingår inte heller i miljökonsekvensbedömningen. En viktig aspekt att beakta är att vattenkraften i Island levererar 73 % av sin andel förnybar energi och därmed utgör ett viktigt bidrag till Islands energimix.

Det tog fyra år (2006–2010) för företaget Landsvirkjun att använda korrigerade flödesserier i beslutsfattandet om reservoarförvaltning och investeringsbeslut om framtida tillgångar. Installationen av extra kapacitet i kraftverket i Búrfell tog drygt två år från byggstarten (2016).

Bedömningen av förväntad glaciärsmältning och därmed vattenvolym för vattenkraftproduktionen görs vart femte år och kalibreras genom årliga övervakningsresultat. Till följd av detta fattas investerings- och förvaltningsbeslut på grundval av en uppdaterad bedömning, med beaktande av historiska mätningar och framtida prognoser. Denna strategi har en tidshorisont på 50 år, eftersom avkastningen på investeringar för vattenkraftsprojekt beräknas över en period på 50 år, och avrinningsprognoser från glaciärer kan göras under en sådan period med tillräcklig säkerhet.

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 och Island Met Office