Orkulindir og sjálfbærni

Rammaáætlun nær yfir þær orkulindir sem stærstur hluti orkuvinnslu landsmanna byggir á - þ.e. vatnsafl og jarðvarma. Í 3. áfanga bætist vindorka við. 

Í vinnu við rammaáætlun ber að taka tillit til fjölmargra ólíkra hagsmuna. Verkefnið felst í að vega og meta sjónarmið hagsmunaaðila, sama hvort þeir eru orkufyrirtæki, bændur, ferðamenn, náttúran sjálf eða einhverjir enn aðrir. Einungis að loknu ströngu og gegnsæju ferli við að vega og meta hagsmunina er ákvörðun tekin um að flokka virkjunarkosti í verndar-, bið- eða orkunýtingarflokk. 

Fyrsta grein laganna um rammaáætlun lýsir markmiði þeirra og hljómar svo:

Markmið laga þessara er að tryggja að nýting landsvæða þar sem er að finna virkjunarkosti byggist á langtímasjónarmiðum og heildstæðu hagsmunamati þar sem tekið er tillit til verndargildis náttúru og menningarsögulegra minja, hagkvæmni og arðsemi ólíkra nýtingarkosta og annarra gilda sem varða þjóðarhag, svo og hagsmuna þeirra sem nýta þessi sömu gæði, með sjálfbæra þróun að leiðarljósi.

Þegar þessi orð eru skoðuð nánar kemur eftirfarandi í ljós:

1. Rammaáætlun tekur ekki til alls landsins, heldur eingöngu „...landsvæða þar sem er að finna virkjunarkosti...“
2. Nýting þessara landsvæða skal byggjast „...á langtímasjónarmiðum og heildstæðu hagsmunamati...“
3. Hagsmunirnir sem tekið skal tillit til eru:
   1. verndargildi náttúru
   2. verndargildi menningarsögulegra minja
   3. hagkvæmni og arðsemi ólíkra nýtingarkosta
   4. önnur gildi sem varða þjóðarhag
   5. hagsmunir þeirra sem nýta þessi sömu gæði
4. Sjálfbær þróun skal vera leiðarljós nýtingarinnar

Orkunotkun á Íslandi

Orkunotkun á hvern íbúa hérlendis er með því mesta sem þekkist og hlutfall endurnýjanlegra orkugjafa er mun hærra en hjá öðrum þjóðum. Hlutur innlendra orkulinda hefur aukist mikið á undanförnum áratugum, einkum og sér í lagi á 21. öldinni. Rúmlega 85% af allri orku sem notuð er hér á landi er innlend og kemur frá endurnýjanlegum orkulindum (miðað við árið 2010). Af innlendu orkunni komu þá 19% af heildarnotkun frá vatnsafli og 66% frá jarðvarma og munar þar mestu um hitaveitu til húshitunar. Afgangurinn, tæp 15%, er fyrst og fremst innflutt jarðefnaeldsneyti á fiskveiði- og bílaflota landsmanna.

Árið 2013 voru framleiddar rúmlega 18.000 GWh (gígawattstundir) af raforku á Íslandi . Um 71% þessarar raforku var unnin úr vatnsorku og hin 29 prósentin úr jarðhita. Raforkuvinnsla úr jarðefnaeldsneyti og vindi var því langt innan við 1%. Um 40% þeirrar orku sem unnin er úr jarðhita hérlendis er notuð í rafmagnsframleiðslu. Önnur 43% fara í húshitun og afgangurinn í fiskeldi, sundlaugar, snjóbræðslu, ylrækt og annan iðnað. Langstærstur hluti þeirrar raforku sem framleidd er á Íslandi, eða um 70%, er notuð í álvinnslu og 10% til viðbótar fara í aðra stóriðju. Þau 20% sem upp á vantar eru nýtt nokkuð jafnt af heimilum, þjónustustarfsemi ýmiss konar, veitum og smærri iðnaði.

Ísland býr yfir ónýttum orkulindum en þær eru ekki óþrjótandi. Mat á umfangi og afli orkulindanna er ávallt háð mörgum óvissuþáttum er lúta að mögulegri nýtingu, tæknilegum möguleikum, hagkvæmni og umhverfis- og samfélagslegum sjónarmiðum. Árlegur vöxtur raforkuþarfar vegna almennrar notkunar nemur að jafnaði um 50 GWh. 

Endurnýjanlegar orkulindir

Vatnsafl, jarðvarmi og vindorka eru endurnýjanlegar orkulindir. Þar með er þó ekki sagt að þær séu jafnframt sjálfbærar. Hugtakið „endurnýjanleg“ þýðir í þessu samhengi að uppspretta orkunnar eyðist ekki, a.m.k. ekki innan þess tímaramma sem mannfólk er vant að miða við (áratugur, hugsanlega öld eða árþúsund). 

Sólin hefur skinið á Jörðina í meira en fjóra milljarða ára og mun væntanlega halda því áfram um svipað langan tíma, löngu eftir að mannfólkið verður horfið af sjónarsviðinu. Sólarorka er því endurnýjanleg orka frá mannlegum sjónarhóli séð. Svipaða sögu má segja um vindinn, sem er einmitt ein birtingarmynd sólarorkunnar. 

Á sama hátt byggir vatnsafl á orku sólar sem knýr hringrás vatns á jörðinni. Uppgufun vatns úr heimshöfunum myndar stóran hluta þeirrar úrkomu sem fellur á landi. Úrkoman verður að árvatni og rennur aftur til sjávar. Vatnsorka er þannig í raun unnin úr orku sólar, sem er endurnýjanleg auðlind. Vatnsaflið sjálft er endurnýjanlegt svo lengi sem ár renna í þeim farvegum sem þær voru í þegar virkjanir og veitur þeim tengdar voru byggðar. 

Jarðhiti er alla jafna flokkaður sem endurnýjanleg orkulind því jarðhitinn endurnýjast sífellt þótt sú endurnýjun gangi mishratt á mismunandi jarðhitasvæðum. Orkan kemur úr iðrum jarðar og byggir ekki á sólarorku, eins og vindur og vatnsafl, heldur á niðurbroti geislavirkra efna í möttli Jarðar, sem veldur því að mjög heitt berg rís upp í jarðskorpuna og hitar hana. Líftími einstakra jarðhitakerfa er mjög stuttur á jarðfræðilegan mælikvarða og þess vegna er ekki hægt að kalla þau endurnýjanleg á sama hátt og t.d. vind og sólarorku. Einstakt jarðhitasvæði getur þó lifað í hundrað þúsund ár eða svo og það er nógu langur tími til að kerfið geti flokkast sem endurnýjanlegt á mannlegan mælikvarða. 

Sjálfbærar orkulindir

Sjálfbærar orkulindir eru þær endurnýjanlegu orkulindir sem hægt er að nýta í takt við endurnýjun þeirra. Til að orkulind geti talist sjálfbær má ekki ganga svo hratt á hana að hún hafi ekki undan að endurnýjast nýtingin verður auk heldur að leiða til hagræns og samfélagslegs ábata án þess að spilla náttúru og umhverfi.

Hugtökin endurnýjanleg orka og sjálfbær orkuvinnsla eru náskyld. Að öllu jöfnu eru meginorkulindir okkar Íslendinga, jarðhiti og vatnsorka, flokkaðar sem endurnýjanlegar (sjá hér að ofan). Endurnýjanleiki lýsir eiginleikum orkulindar (orkulindin endurnýjar sig) en hugtakið sjálfbær tengist því hvernig nýtingu hennar er háttað (að ganga ekki svo á endurnýjanlega orkulind að hún hafi ekki undan að endurnýjast).

Sjálfbær vinnsla jarðhita

Jarðhita er viðhaldið af samfelldum náttúrulegum orkustraumi og því er hann talinn eiga betur heima í flokki endurnýjanlegra orkulinda en í flokki takmarkaðra orkugjafa. Þessi flokkun er þó ekki einföld því að jarðhiti er í eðli sínu tvíþættur, þ.e. samsettur úr orkustraumi (með varmaburði og varmaleiðni) og varmaforða. Endurnýjun þessara tveggja þátta er mjög mismunandi þar sem orkustraumurinn er stöðugur (endurnýjast jafnóðum) en varmaforðinn endurnýjast tiltölulega hægt. Sá hluti varmaforðans sem viðhelst með varmaleiðni endurnýjast reyndar svo hægt að á tímakvarða mannlegra athafna ætti hann frekar að teljast endanlegur og takmarkaður heldur en endurnýjanlegur. Vægi þessara tveggja þátta í jarðhitaorkuvinnslu er bæði háð jarðhitakerfi og vinnsluálagi. Í svokölluðum "Hot Dry Rock"-kerfum er vægi forðans yfirgnæfandi en í öflugustu háhitakerfunum í gosbelti Íslands er vægi orkustraumsins mikið.

Í erindi á Orkuþingi 2001 var gerð tillaga um eftirfarandi skilgreiningu á hugtakinu "sjálfbær vinnsla jarðhita" á tilteknu jarðhitasvæði:

Fyrir sérhvert jarðhitasvæði, og sérhverja vinnsluaðferð, er til ákveðið hámarksvinnslustig, E0, sem er þannig háttað að með lægra vinnslustigi en E0 er unnt að viðhalda óbreyttri orkuvinnslu frá kerfinu yfir mjög langt tímabil (100-300 ár). Sé vinnsluálag meira en E0, er ekki unnt að viðhalda óbreyttri orkuvinnslu svo lengi. Jarðvarmavinnsla minni en eða jöfn E0 er skilgreind sem sjálfbær vinnsla en vinnsla umfram E0 er ekki sjálfbær.

Skilgreining þessi tekur hvorki til hagrænna atriða, umhverfisþátta né tækniþróunar en búast má við að slíkir þættir sveiflist mikið í tímans rás. Skilgreiningin tekur til allrar vinnanlegrar orku og er því í raun háð eðli þess kerfis sem um er fjallað en ekki álagsþáttum eða nýtni. Hún er einnig háð vinnsluaðferð sem getur falið í sér sjálfrennsli eða dælingu (upp úr jörðinni), niðurdælingu (affallsvatni skilað aftur í jörð) eða vinnslu með hléum. Gildi E0 er óþekkt fyrirfram en það má meta út frá þekktum gögnum, þ.e. með líkanreikningum. Vísindamenn er þó á eitt sáttir um að endanlegt mat á sjálfbærri vinnslugetu fáist aðeins fram með rannsóknar-borunum og að frekari vinnslumöguleika þurfi að meta í ljósi reynslunnar. Ákjósanlegasta nálgunin sé því að byrja hægt og auka nýtingu smám saman. Þessa leið er þó örðugt að feta þegar verið er að mæta eftirspurn stórnotenda (t.d. stóriðju) og miklum fjárfestingarkostnaði sem hlýst af rannsóknum og byggingu orkumannvirkja.

Þessi einfalda skilgreining á hugtakinu sjálfbær nýting jarðhita byggist á því að fyrir sérhvert jarðhitakerfi séu til einskonar vinnslumörk þannig að hægt sé að halda vinnslunni nokkurn veginn í jafnvægi í langan tíma - sé vinnslan undir þeim mörkum. Reynslan frá mörgum jarðhitasvæðum síðustu áratugi styður þetta. (Byggt að mestu á niðustöðuskýrslu. 1. áfanga, bls. 68-69.)

Þess skal getið að innan Orkustofnunar hefur síðustu misseri starfað vinnuhópur þar sem fjallað er um sjálfbærni jarðhitans en rammaáætlun tengist náið þeirri vinnu. Vinnuhópurinn skilaði skýrslu um sjálfbæra nýtingu jarðhitans á árinu 2010.

Sjálfbær vinnsla vatnsorku

Við vatnsorkuvinnslu er hringrás vatnsins nýtt en hún er drifin af sólarorku. Frumaflið er óháð því hvernig vatnið er notað og þar með er vatnsorkan sem slík endurnýjanleg, þ.e. sjálfbær, a.m.k. á fyrirsjáanlegum tímakvarða.

Á Íslandi er árstíðasveifla í rennsli vatnsfalla í flestum tilvikum í öfugu hlutfalli við eftirspurn eftir raforku - eftirspurn er meiri yfir vetrarmánuðina þegar rennslið er minnst. Þetta er leyst með því að geyma vatn sem rennur yfir sumarmánuðina og miðla því úr miðlunarlónum á vetrum. Stærstu vatnsföll á Íslandi eru jökulár og þess vegna fylgir sá böggull skammrifi að með tímanum fyllast miðlunarlón af aurframburði. Þetta atriði breytir ekki eðli rennandi vatns sem endurnýjanlegrar auðlindar. Hins vegar draga þessar aðstæður smám saman úr afköstum virkjana sé ekkert að gert.

Í alþjóðasamfélaginu hafa verið skiptar skoðanir um það hvernig flokka skuli vatnsorku í þessu tilliti. Almennt er viðurkennt að flokka skuli vatnsorkukosti sem endurnýjanlega ef aurfylling og landnotkun eru óveruleg. En hvað er óverulegt í þessu tilliti? Einn mikilvægur mælikvarði er eflaust endingartími virkjunar en þá vaknar sú spurning hvað sé hæfilegt í því sambandi, t.d. í samanburði við endingartíma annarra orkugjafa?

Um þetta efni er starfandi vinnuhópur á vegum alþjóðavatnsorkusambandsins (IHA) og á Orkustofnun aðild að starfinu sem þar er unnið.

Hafa má uppi efasemdir um að nýting vatnsorkukosta sé sjálfbær ef hún hefur í för með sér mjög neikvæð áhrif á samfélag manna eða vistgæði, t.d. ef flytja þarf burt fólk í stórum stíl og mikilvæg náttúrufarsleg gildi eru í húfi. Ef endurheimt náttúrulegs umhverfis vatnsorkukostanna er nærtæk er með meiri vissu hægt að tala um sjálfbæra virkjun. 

Að velja sjálfbærni

Engin ein skilgreining er til á því hvað sé sjálfbær og ósjálfbær virkjunarhugmynd. Hins vegar má með samanburði greina hvort tiltekin virkjunarhugmynd sé sjálfbærari en önnur. Opið og gegnsætt ákvörðunarferli á að leiða fram kosti og ókosti ólíkra hugmynda. Í skýrslu alþjóðlegrar nefndar um stórar stíflur (World Commission on Dams) er að finna leiðbeiningar um hvernig á að haga umfjöllun og ákvörðunartöku til að tryggja niðurstöðu sem er samfélaginu hagfelld. Fyrsta stigið í ákvörðunartökunni felst í því að staðfesta hvort meint þörf fyrir vatn og orku sé raunveruleg og æskileg. Ef svarið er „já“ þá ber á öðru stigi að greina alla hugsanlega valkosti til að mæta tiltekinni þörf og velja þann sem er talinn hafa jákvæðar („góðar“) fjárhagslegar, félagslegar og umhverfislegar forsendur. Samanburður virkjunarkosta í rammaáætlun er ein slík aðferð sem gæti stuðlað að því að orku verði aflað með sem sjálfbærustum hætti. (Úr niðurstöðuskýrslu 1. áfanga, bls. 70.)