Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Nye miljørestriksjoner – samlet innvirkning på kraftsystem

Alternativ tittel: New environmental constraints - consequences for the power system

Tildelt: kr 5,7 mill.

Prosjektnummer:

309622

Prosjektperiode:

2020 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Samarbeidsland:

Vannkraften er ryggraden i Norges kraftsystem. Den er fornybar og veletablert og står for størstedelen av norsk kraftproduksjon. Vannkraft med vannmagasin gir i tillegg fleksibilitet på kort og lang sikt. Det bidrar blant annet til å gjøre økende andeler av variabel vind- og solkraft i elektrisitetsforsyningen mulig. De fleste vannkraftverk har konsesjon som setter vilkår for driften. Vilkårene for tidsubegrensede konsesjoner etter vassdragsreguleringsloven kan revideres for å bedre miljøforholdene samtidig som kraftproduksjonen ikke skal bli unødig berørt. EUs vanndirektiv setter rammene for hvordan vannmiljøet skal ivaretas, og Norge har tatt dette inn i EØS-avtalen gjennom vannforskriften. Vannforskriften har som mål å beskytte og om nødvendig forbedre tilstanden i kystvann og vassdrag. Revisjoner av konsesjonsvilkår er ett av flere viktige virkemidler for å gjennomføre vannforvaltningen i regulerte vassdrag. Som følge av revisjonene kan det bli krav til økt minstevannføring og mindre fleksibilitet i reguleringen av vannmagasiner. Prosjektets (januar 2020- oktober 2023) formål var å kvantifisere konsekvensene på kraftsystemet av nye miljøkrav til vannkraftproduksjon. Med nye miljøkrav menes i denne sammenhengen endrede restriksjoner på krav til minstevannføring, magasinvannstand og minste driftsvannføring. Det norske kraftsystemet består av et stort antall magasiner og kraftstasjoner og det er en kompleks oppgave å beregne de samlede konsekvensene. I arbeidet ble nyutviklede prototyp-modeller (FANSI og PRIMOD) benyttet til å beregne konsekvensene av ulike restriksjoner. Det ble gjort komparative studier med den mye brukte Samkjøringsmodellen (EMPS). Kraftsystemet ble analysert med og uten nye miljørestriksjoner for Norge og forskjellene ble kvantifisert. Det ble gjort analyser for årene 1981-2015 basert på varierende tilsig til vannkraftsystemet, vind og solressurser samt varierende temperatur og oppvarmingsbehov. Prosjektet kvantifiserte de samlede konsekvensene av endrede miljøkrav for kraftsystemet i 2015 og i 2030. Kvantifisering av miljøkrav ble basert på rapporten NVE 49:2013. Nye miljøkrav ble implementert per kraftstasjon og per magasin. I alt ble 285 nye miljøkrav implementert for 210 av totalt 1288 modellerte vannkraftmoduler. Basert på metodikken som ble benyttet ble fant prosjektet at ca 3 TWh (eller ca 2% av Norges kraftproduksjon) i gjennomsnitt vil gå tapt som følge av de nye miljørestriksjonene. Den reduserte produksjonen kommer primært fra vannkraft med magasiner, og gjelder dermed fleksibel elektrisitetsproduksjon. En reduksjon i vannkraftproduksjon som følge av miljørestriksjoner vil måtte erstattes med annen produksjon eller kompenseres for med redusert forbruk. I simuleringene ble reduksjonen i vannkraftproduksjon nesten helt kompensert med økt produksjon i andre land og økte nettoimport til Norge. Kraftprisene økte noe i gjennomsnitt som konsekvens av nye miljøkrav. Simuleringene viste en jevn og moderat økning i kraftprisene i nesten alle simulerte perioder. Den gjennomsnittlige økningen ble 1-2%. Samtidig er det rimelig å anta at kraftsystemmodellene til en viss grad underestimerer slike hendelser med høye kraftpriser. Det er generelt krevende å kvantifisere pristopper fordi modellene til dels forutser og planlegger for hendelsene og til dels kjører systemet nærme yttergrensene enn hva som vil skje i virkeligheten. Arbeidet ga derfor ikke godt nok grunnlag til å trekke sikre konklusjoner om effekter av miljørestriksjoner på høye priser. Det ble også gjort analyser av tilgangen på roterende reservekapasitet med og uten nye miljørestriksjoner for kraftsystemet i 2030. Basert på forutsetninger som ble gjort ble det betydelig færre kraftverk som kan bidra med reservekapasitet når magasinrestriksjonene er gjeldene (uke 18-34), særlig i starten av perioden. Dette indikerer at de analyserte miljørestriksjonene kan føre til knapphet på reservekapasitet i noen perioder av året. Endringen i hvilke kraftverk som kan levere reservekapasitet gjelder hovedsakelig kraftverk som får nye restriksjoner, særlig for magasin, men også for forbitapping. Kraftprodusentene som får nye miljørestriksjoner, vil samlet sett tape regulerbar kraftproduksjon og inntekter. Produsenter som ikke får nye miljøkrav, vil få økte inntekter pga. økte priser. Energi Norge (nå Fornybar Norge) var prosjekteier og prosjektleder. SINTEF Energi utførte hoveddelen av forskningsarbeidet. Brukerpartnerne var også aktivt med i arbeidet. Disse var: Statkraft Energi, Agder Energi Vannkraft, Hydro Energi, Hafslund-E-CO, BKK Produksjon, Energiforsk, Energiforetagen, SFE Produksjon, Sira-Kvina Kraftselskap, Trønderenergi, Skagerak Kraft, NTE Energi, Statnett og NVE. Det ble i løpet av prosjektperioden arrangert 13 workshops med alle brukerpartnerne samt workshop mellom hver brukerpartner og SINTEF Energi. Prosjektet illustrerte dilemmaet mellom behovet for å ivareta natur og behovet for fleksibel kraftproduksjon.

Prosjektet har gitt kunnskap om den samlede effekten av en rekke miljøtiltak som kan bli implementert på norske kraftstasjoner og magasiner. Dette er nyttig kunnskap for regulator som skal utforme krav til miljøtiltak for den enkelte konsesjon. I neste omgang er dette nyttig kunnskap for samfunnet. Det vil alltid være en avveining mellom miljøtiltak og innvirkning på kraftproduksjon og i særdeleshet innvirkning på den viktige regulerbarheten i vannkraftsystemet. Videre er kunnskapen viktig for kraftprodusentene. De vil tape produksjon, og flere vil tape inntekter. Andre produsenter som ikke får økte krav, vil kunne tjene på at noen andre får slike krav. Kunnskapen er også viktig for samfunnet da resultatene viser i tillegg til tap av energi også viser tapt fleksibilitet i kraftsystemet. Modellene FANSI og PRIMOD er viktig for framtidige analyser av det norske kraftsystemet. FANSI har i stor grad samme funksjonalitet som den mye brukte Samkjøringsmodellen, men er i større grad basert på formell optimalisering. FANSI er derfor bedre egnet til framtidige modelleringsbehov som inkluderer ulike typer kortidslagre som f.eks. hydrogen, batterier, pumpekraft samt dynamiske forbrukerelastisiteter. Prosjektet har bidratt til å gjøre FANSI-modellen mer robust og synligjort viktige modellegenskaper. PRIMOD er en korttids-flermarkedsmodell. Kraftsystemet vil sannsynligvis inkludere mer vind- og solkraftproduksjon framover. På grunn av disse ressursenes begrensede regulerbarhet, vil det være økende behov for reguleringsreserver. PRIMOD vil da være nyttig, og også denne modellen er gjort mer robust gjennom prosjektet. Det er utviklet detaljerte datasett per kraftstasjon og per magasin som kan få nye miljørestriksjoner i henhold til NVE 49:2013. Disse datasettene kan fritt benyttes av brukerpartneren i prosjektet. Dataene vil sannsynligvis bidra til at aktørene kan analysere det framtidige norske vannkraftsystemet mer nøyaktig, enn de ellers ville kunne gjøre.

Den overordnede ideen tar utgangspunkt i OED/NVEs pågående revisjonsprosess for vilkår for vannkraftproduksjon. De fleste vannkraftverk har konsesjon som setter vilkår for driften, og mer enn 400 av disse kan nå komme til revisjon. Formålet med revisjon er å bedre miljøforholdene samtidig som kraftproduksjonen ikke skal bli vesentlig berørt. Likevel kan den samlede innvirkningen på produksjon og fleksibilitet i kraftsystemet bli betydelig. Det er viktig for kraftprodusentene å få kunnskap om konsekvensen av endringene i kraftsystemet, slik at de kan tilpasse produksjonsprosessene og planer for oppgradering og utvidelse av sine anlegget deretter. For Statnett er det viktig å forstå hvordan tilgangen på effekt blir mindre hvis fleksibiliteten i vannkraftsystemet reduseres. Prosjektet skal derfor frembringe ny kunnskap om den samlede innvirkning av nye miljørestriksjoner på: kraftpris i ulike markeder (nivå og volatilitet), energi- og effektbalanse, flom (nivå og svingninger over året), produksjonsmønster, verdiskaping og samfunnsøkonomisk nytteverdi. Sentrale elementer i FoU-metoden vil være 1) bruk av state-of-the-art forskningsmodeller, 2) bruk av detaljerte eksisterende datasett for Nord-Europa i 2015 og 2030, 3) avanserte analyser og 4) tett dialog med brukerpartnere. FoU utfordringene er i punkt 1) og 3). Langtidsmodellen FanSi og korttidsmodellen PriMod vil bli benyttet i kombinasjon for å kunne modellere restriksjoner knyttet til vannføringsslipp og magasinvannstand, flermarkedseffekter og flytbasert markedsklarering. Flere alternative miljørestriksjoner vil bli modellert. 10 kraftprodusenter, Statnett og NVE er brukerpartnere. Energi Norge er ansvarlig søker. SINTEF Energi er utførende forskningspartner. Prosjektet vil arrangere workshops med brukerpartnerne for diskusjoner om hvordan resultatene vil virke inn på deres strategi. Videre vil prosjektet skrive minst tre kronikker for å bidra til den offentlige debatten om vannkraftens rolle i Norge.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi