Íslensk vindorka, sjávarorka – Sagan 2009

Grein/Linkur: Vindorka og sjávarorka; niðurstöður og tillögur

Höfundur: Ketill Sigurjónsson

Heimild: 

.

.

Maí 2009

Vindorka og sjávarorka; niðurstöður og tillögur

Samantekt Orkubloggsins um vind- og sjávarvirkjanir, sbr. skýrslan sem unnin var fyrir iðnaðarráðuneytið: www.idnadarraduneyti.is/Forsida_IVR/nr/2705

Hér landi er staðan sú að enn er mikið af óvirkjaðri vatnsorku og sama er að segja um jarðvarma. Ekki er unnt að komast að neinni skýrri niðurstöðu um það hvort Íslandi bjóðist góð tækifæri í virkjun vindorku eða sjávarorku, nema hér verði fyrst ráðist í meiri rannsóknir á þessum virkjunarkostum og bætt við ýmsar grunnupplýsingar sem eru alger forsenda þess að meta hagvæmni og arðsemi þessara virkjunarkosta.

Ef eingöngu yrði litið til peningalegra arðsemissjónarmiða við raforkuframleiðslu kann að vera ólíklegt að hér rísi stórt vindorkuver (og enn síður sjávarvirkjun) í náinni framtíð. Um þetta ríkir þó í reynd alger óvissa sem ekki verður eytt nema hér verði t.d. gerðar meiri og nákvæmari vindmælingar í þeirri hæð sem hentar nútíma vindorkuverum. Og sjávarorkutæknin ennþá of vanþróuð til að unnt sé að bera hana saman við aðra virkjunarkosti.

Vafsamt er að líta eingöngu til beins kostnaðar við uppsetningu og rekstur virkjana. Sé höfð hliðsjón af fleiri atriðum er t.d. mögulegt að vindrafstöðvar þyki áhugaverður og hagstæður virkjunarkostur á Íslandi þrátt fyrir að vera eitthvað dýrari en hefðbundnar íslenskar virkjanir.

Dæmi um slíka þætti, sem eðlilegt kann að vera að taka tillit til, eru t.d. landnotkun og umhverfisáhrif. Vindorkuvirkjanir hafa lítil sem engin óafturkræf áhrif á umhverfið og þetta á væntanlega líka við um hinar nýju tegundir sjávarvirkjana. Stórar vatnsaflsvirkjanir hafa aftur á móti almennt mun meiri varanleg umhverfisáhrif. Í samræmi við þetta og það sem sagði hér í fyrri færslu um kostnað við raforkuframleiðslu má setja upp mynd sem sýnir grófan samanburð á mismunandi virkjunarkostum.

Myndin sýnir samanburð á hagkvæmni sjávarorku, vindorku og hefðbundinnar raforkuframleiðslu á Íslandi. Til skýringar skal tekið fram að grænu örvarnar merkja einfaldlega að kosturinn er hagfelldur eða jákvæður, gulu örvarnar merka að kosturinn er heldur lakari og rauð ör táknar að verulega hallar á viðkomandi virkjanakost. Taka ber fram að talsverð óvissa er um endurheimtuhlutfall sjávarorkuvirkjana, en á móti kemur að þar á framleiðslukostnaðurinn væntanlega eftir að lækka umtalsvert á næstu árum eða áratugum. Einnig skal bent á að líklega mætti vel réttlæta rauða ör vegna landnotkunar þegar litið er til vatnsaflsvirkjana. Miðlunarlónin geta verið mjög stór og hafa þá eðli málsins samkvæmt mikil áhrif á landnotkun, eins og áður hefur verið minnst á.

Miðað við þessar einföldu forsendur sem myndin tekur tillit til, er staðan nú sú að vindorka telst almennt heldur lakari kostur hér á landi en vatnsorka eða jarðvarmi. Það sama má tvímælalaust segja um sjávarorkuna. Nú getur hún reyndar ekki talist raunhæfur kostur til umfangsmikillar raforkuframleiðslu, nema á þeim örfáu stöðum í heiminum þar sem straumar er mjög miklir, hvað svo sem verður í framtíðinni.

Í þessu sambandi má minna á að sama mátti segja um vindorkuna fyrir um það bil aldarfjórðungi, en nú er vindorkuiðnaðurinn mjög stór og undirstaða afar öflugra fyrirtækja. Ef t.d. mikil þróun verður í gerð ölduvirkjana, hinna nýju seltuvirkjana eða kostnaður við straum- og sjávarfallavirkjanir minnkar verulega, er vel mögulegt að sjávarvirkjanir verði öflugur og samkeppnishæfur iðnaður.

Í reynd er þessi myndræna niðurstaða einungis ónákvæm vísbending. Til að fá raunhæfa mynd af því hvort vindorka og/eða sjávarorka séu álitlegir kostir hér á landi, þarf miklu ítarlegri rannsóknir á vindi annars vegar og straumum og sjávarföllum hins vegar.

Af efni þessarar skýrslu skulu nú teknar saman helstu niðurstöður og settar fram tillögur um næstu skref:

Virkjun vindorku og uppbygging vindorkuiðnaðar á Íslandi – niðurstöður:

Gríðarleg vindorka er á Íslandi og ekki er ólíklegt að virkjun hennar sé að einhverju marki raunhæfur og hagkvæmur kostur hér á landi. Um þetta er þó ekki unnt að fullyrða nema ráðist verði í sérstakar rannsóknir og nákvæmari mælingar á vindi á áhugaverðustu svæðunum. Til að meta hagkvæmni þess að virkja þessa orku er lykilatriði að ráðast í meiri mælingar á vindi og þá sérstaklega mæla vindinn í meiri hæð en gert hefur verið fram til þessa.

Kannski má segja að Ísland sé bæði besta og versta landið til að beisla vindorkuna. Best vegna mikils meðalvinds, en slæmt vegna þess hversu vindurinn hér er óstöðugur, stórviðri tíð og vegna þess að ekki er unnt að flytja þá raforku til notenda erlendis.

Fremur ólíklegt er að vindorka verði mjög stór þáttur í raforkuframleiðslu á Íslandi, nema til komi útflutningur á rafmagni um sæstreng. Ástæðan er einfaldlega sú að raforkuframleiðsla af þessu tagi er mjög óstöðug. Afar hátt hlutfall raforkunnar hér á landi fer til stóriðju og sá iðnaður má ekki við óstöðugu raforkuframboði. Meðan ekki er unnt að selja íslenskt rafmagn beint til útlanda er óraunsætt að ætla að hlutfall vindorku í raforkuframleiðslunni hér færi umfram ca. 5–10% og líklega er það nálægt lægra gildinu.

Engu að síður er fullt tilefni til að kanna nánar hagkvæmni vindorkunnar hér á landi, enda gæti hún t.d. reynst hagkvæm til að spara uppistöðulón og minnka þörfina á nýjum umdeildum vatnsafls- eða jarðvarmavirkjunum.

Skynsamlegast er að beina sjónum að landshlutum þar sem vindskilyrði eru hagstæð samkvæmt fyrirliggjandi mælingum, en einnig mætti t.d. hafa hliðsjón af því hvaða svæði eiga ótraustan aðgang að raforku frá vatnsafli eða jarðvarma.

Vísbendingar eru um að náttúrulegar aðstæður fyrir vindorkuver á Íslandi séu hvað bestar á nokkrum svæðum á Suðurlandsundirlendinu. Til að geta svarað þessu þarf þó að gera vindmælingar í mun meiri hæð en gert hefur verið fram til þessa. Vegna fjármögnunar á slíkum rannsóknum kunna að vera tækifæri á vettvangi Norðurlandasamstarfsins.

Ekki er líklegt að hér á Íslandi geti byggst upp umtalsverður iðnaður tengdur vindorku. Vindorkuiðnaðurinn er háþróaður og þar hefur mikil samþjöppun átt sér stað. Hér á landi er hvorki stór markaður, sérþekking, hráefni né annað sem gerir Ísland sérstaklega aðlaðandi í augum fyrirtækja sem starfa í vindorkuiðnaðinum. Möguleikar Íslands í vindorkuiðnaðinum takmarkast því væntanlega við það að virkja vindorkuna hér á landi.

Lagt er til að gerðar verði ítarlegri vindmælingar á nokkrum stöðum sem núverandi veðurfarsgögn benda til að hagstæðir séu fyrir raforkuframleiðslu með vindorku. Sérstaklega er áríðandi að vindmælingar verði gerðar í meiri hæð en gert hefur verið fram til þessa, þ.e. að vindur verði mældur í 50–80 m hæð. Sennilega eru Gufuskálar heppilegastir í þessu skyni vegna masturs sem þar er nú þegar, en einnig er mikilvægt að gera slíka mælingar á fleiri stöðum á landinu. Svæði á Suðurlandsundirlendinu eru hvað áhugaverðust í þessu skyni. Til að hafa umsjón með þessu er lagt til að komið verði á fót vinnuhópi sérfræðinga, bæði sérfræðinga í veðurfari og í orkumálum, þ.m.t. frá stærstu orkufyrirtækjunum. Starfshópurinn meti hvaða rannsóknir þurfi að ráðast í til að kortleggja hvort og þá hvar vindrafstöðvar gætu verið hagstæður kostur á Íslandi.

Virkjun sjávarorku og uppbygging sjávarorkuiðnaðar á Íslandi – niðurstöður:

Virkjun á sjávarorku er almennt ung og óþroskuð iðngrein, en gæti orðið sá hluti hins endurnýjanlega orkugeira sem vex hvað hraðast næstu áratugina

Virkjun sjávarorku má greina í tvennt eftir því hversu mikil reynsla er komin á viðkomandi tækni. Annars vegar eru hefðbundnar sjávarfallavirkjanir sem byggjast á virkjun hæðarmunar sjávarfalla með stíflu og hafa lengi verið í notkun á nokkrum stöðum í heiminum, þótt fáar séu.

Hins vegar eru annars konar sjávarvirkjanir. Sumar þeirra eiga ýmislegt sameiginlegt með sjávarfallavirkjunum (sjávarfallastraumavirkjanir og aðrar straumvirkjanir, þ.m.t. hringiðuvirkjanir), en aðrar eru mjög ólíkar (ölduvirkjanir og seltuvirkjanir).

Sjávarfallavirkjanir, þar sem reist er stífla fyrir fjörð eða sund, eru ennþá eina tegund sjávarvirkjana sem fengist hefur veruleg reynsla af. Aftur á móti þykja slíkar sjávarfallavirkjanir stundum óæskilegar vegna talsverðra neikvæðra umhverfisáhrifa.

Síðustu ár hefur verið unnið að ýmsum hugmyndum um annars konar sjávarvirkjanir en að virkja sjávarföllin með stíflum. Þetta eru virkjanir sem geta haft lítil umhverfisáhrif. Þær felast bæði í nýrri tækni til virkjunar á sjávarföllum og í því að virkja ölduorkuna og jafnvel venjulega hafstrauma. Einnig eru aðrir virkjunarkostir mögulegir, þ.e. hringiðuvirkjanir og seltuvirkjanir.

Enn alveg óvíst hvaða tækni sjávarvirkjana reynist hagkvæmust. Talsvert mikla vonir eru bundnar við það að slíkar virkjanir geti í framtíðinni orðið raunhæfur og mikilvægur kostur til rafmagnsframleiðslu. Margar tegundir sjávarvirkjana hafa t.d. þann kost umfram vindorku að hafa enn minni umhverfisáhrif og valda sama sem engri sjónmengun. Þetta gerir virkjun sjávarorku að sérlega áhugaverðum kosti ef unnt verður að gera hana nægjanlega hagkvæma.

Hin nýja sjávarvirkjunartækni gæti hentað vel á nokkru svæðum við Ísland. Þar eru sjávarfallavirkjanir hvað áhugaverðastar, en einnig myndu koma hér til skoðunar aðrar tæknilausnir. Athugandi væri að kanna sérstaklega hvort slíkar sjávarvirkjanir kæmu til álita á svæðum sem eiga ótraustan aðgang að raforku frá vatnsafli eða jarðvarma, svo sem á Vestfjörðum.

Ómögulegt er að segja til um hvort ölduvirkjanir, hvað þá hringiðuvirkjanir, verði einhvern tíma góður kostur við Ísland. Úthafsaldan er mjög sterk og myndi jafnvel eyðileggja ölduvirkjanir, t.d. ef þær væru settar upp utan við Suðurströndina þar sem aflið er mest, nema  þær væru hafðar í vari innan við sjóvarnargarða. Þetta er engu að síður kostur sem vert er skoða og rétt er að fylgjast vel með þróun hans. Seltuvirkjanir, þ.e. osmósuvirkjanir, gætu einnig reynst raunhæfur kostur við Ísland.

Nú eru tilraunir með þróun sjávarorku einkum gerðar við strendur Bretlandseyja og Bandaríkjanna en einnig má t.d. nefna Noreg og Kanada. Náttúrulegar aðstæður hér, fjölbreytt gerð strandsvæðanna við landið, strjálbýli og gott aðgengi að svæðum við ströndina kunna að henta mjög vel til þróunar á þessari tækni. Einnig myndi verkfræði- og tækniþekking Íslendinga á vatnsaflsvirkjunum vafalítið nýtast vel í þessu skyni. Því er fyllsta ástæða til að íslensk stjórnvöld hugi vel að möguleikum á því að laða hingað fyrirtæki og fjárfesta sem áhuga hafa á sjávarvirkjunum.

Ísland gæti með því móti mögulega orðið leiðandi í þróun og byggingu sjávarorku-virkjana og hér gætu orðið til fyrirtæki með umtalsverða yfirburði í hinum alþjóðlega sjávarorkuiðnaði. Tæknin er enn skammt á veg komin erlendis og náttúrulegar aðstæður og íslensk tækni- og verkfræðiþekking eru góður grunnur til að byggja á. Jafnframt væri mikilvægt að fá núverandi orkufyrirtæki á Íslandi til að taka þátt í að afla þekkingar á sjávarorkutækni.

Miklar vonir eru bundnar við að sjávarvirkjanir muni þróast nokkuð hratt og verði brátt hagkvæmur virkjunarkostur víða um heim. Þetta gæti gerst með svipuðum hætti og gerðist í vindorkuiðnaðinum, þ.e. að bygging og raforkuframleiðsla með sjávarvirkjunum verði umsvifamikill og ábatasamur iðnaður innan 20 ára eða svo.

Mikill áhugi er á uppsetningu sjávarvirkjana í þeim ríkjum sem leggja ríka áherslu á aukið hlutfall endurnýjanlegrar orku og njóta hagstæðra náttúrulegra aðstæðna fyrir virkjanir af þessu tagi. Líklega verða Bretlandseyjar og nokkur svæði Bandaríkjanna mikilvægasti markaðurinn a.m.k. til að byrja með. Segja má að þessi iðnaður sé nú í svipaðri stöðu og vindorkuiðnaðurinn var um eða upp úr 1975 og að þróun sjávarorkuiðnaðarins geti orðið sambærileg við það sem varð í vindorkunni. Þetta gæti m.ö.o. orðið sá hluti hins endurnýjanlega orkugeira sem hraðast vex næstu áratugina.

Ef íslensk stjórnvöld marka sér þá stefnu að afla sér þekkingar á sjávarorku og geri sitt til að laða hingað fyrirtæki og fárfesta á sviði sjávarorku frá t.a.m. Bretlandi, Írlandi og Bandaríkjunum, er möguegt að þetta gæti í framtíðinni orðið mikilvæg iðngrein á Íslandi. Skapa þyrfti atvinnugreininni skýra og öfluga hvata, væntanlega í gegnum skattkerfið, til að laða hingað fjarfestingar í þessu skyni.

Í þessu sambandi má líta til þess hvernig danska vindorkufyrirtækið Vestas hefur þróast, en það er nú með um fjórðungshlutdeild á heimsmarkaðnum fyrir vindrafstöðvar og eitt af þeim fyrirtækjum sem mikilvægust hafa verið í því að skapa Danmörku jákvæða og hreina ímynd.

Sjávarorka er því athyglisverður kostur fyrir Íslendinga, bæði vegna möguleika á að nýta þessa orku hér við land og jafnvel enn frekar sökum þess að Ísland gæti orðið leiðandi á sviði tækniþróunar í þessari ungu en ört vaxandi iðngrein. Það gæti leitt til fjölda nýrra starfa hér á landi og skapað nýjar útflutningstekjur. Um leið gæti virkjun sjávarorkunnar og uppbygging íslensks sjávarorkuiðnaðar veitt Íslandi ímynd í anda þess sem vindorkan hefur veitt Danmörku og skapað okkur mikilvægt hlutverk í þessum iðnaði.

Lagt er til að íslensk stjórnvöld íhugi af mikilli alvöru þann möguleika að Ísland verði í fararbroddi í sjávarorkuiðnaðinum og setji sér metnaðarfull en raunhæf markmið til að svo megi verða. Í þessu skyni verði sett saman teymi sérfræðinga til að gera ítarlegri úttekt á möguleikum sjávarorku, semja skýrar tillögur um hver markmiðin skuli vera og útlista leiðir að takmarkinu. Viðkomandi teymi athugi sérstaklega með möguleika á að vekja áhuga fremstu sjávarorkufyrirtækja heims á Íslandi sem heppilegum stað til tilrauna og tækniþróunar.

——————————————————————–

NIÐURSTÖÐUR Í HNOTSKURN:

[Þessi kafli er birtur í upphafi skýrslunnar til iðnaðarráðuneytisins og er því að einhverju leyti endursögn á niðurstöðukaflanum hér að ofan].

1. Vindorka.

Gríðarleg vindorka er á Íslandi og ekki er ólíklegt að virkjun þessarar auðlindar sé raunhæfur og hagkvæmur kostur að einhverju marki hér á landi. Um þetta er þó ekki unnt að fullyrða nema ráðist verði í sérstakar rannsóknir og ennþá nákvæmari mælingar á vindi á áhugaverðustu svæðunum. Sérstaklega þarf að mæla vindinn í meiri hæð en gert hefur verið fram til þessa.

framhaldinu mætti nýta niðurstöðurnar úr þeim mælingum til staðarvals, mats á því hvers konar vindrafstöð væri heppilegust og gera ítarlega arðsemisútreikninga út frá þeim forsendum. Ef slíkar niðurstöður yrðu jákvæðar mætti ráðast í að nýta vindorku til að auka við virkjanlegt afl á Íslandi og draga úr þörfinni á byggingu umdeildra vatnsafls- og jarðvarmavirkjana.

Þeir kostir sem líklega eru áhugaverðastir eru eftirfarandi:

–         Að virkja vindorku í talsvert stórum stíl til að spara miðlunarlón.

–         Að reisa litlar vindrafstöðvar þar sem aðstæður leyfa, til að minnka þörf á aðkeyptu rafmagni og spara þannig dreifingarkostnað.

–         Ef útflutningur á rafmagni um sæstreng verður tæknilega og efnahagslega hagkvæmur, gæti vindorka frá mjög stórum vindrafstöðvum orðið áhugaverður valkostur.

Lagt er til að ráðist verði í ítarlegri vindmælingar á nokkrum stöðum á landinu sem veðurfarsgögn frá fyrri árum benda til að hagstæðir séu fyrir vindorkuframleiðslu. Sérstaklega er áríðandi að vindmælingar verði gerðar í meiri hæð en gert hefur verið fram til þessa, þ.e. að vindur verði mældur í a.m.k. 50–80 m hæð.

Sennilega eru Gufuskálar heppilegastir í þessu skyni vegna masturs sem þar er nú þegar, en einnig er mikilvægt að gera slíka mælingar á fleiri stöðum á landinu. Svæði á Suðurlandsundirlendinu eru áhugaverð vegna tiltölulega hagstæðra vindaskilyrða og fleiri staðir kunna einnig að koma vel til greina.

Til að hafa umsjón með slíku verkefni, m.a. mælingum og í framhaldinu hugsanlegu staðarvali og arðsemisútreikningum, er lagt til að komið verði á fót vinnuhópi sérfræðinga, þ.m.t. bæði sérfræðinga í veðurfari og í orkumálum, m.a. frá stærstu orkufyrirtækjunum. Vegna kostnaðar við slíkt verkefni, svo sem vegna vindmælinga og veðurfarsrannsókna, gæti verið upplagt að fjármagna hluta þess á vettvangi norræns samstarfs, þar sem nú er einmitt lögð mjög rík áhersla á endurnýjanlega orku.

1.  Sjávarorka.

Sjávarorka er áhugaverður kostur fyrir Íslendinga og í því sambandi má t.d. nefna eftirfarandi tvær ástæður:

–  Sjávarvirkjun gæti reynst hagkvæmur kostur á fáeinum stöðum á Íslandi (kannski ekki síst í nágrenni Vestfjarða).

–   Umtalsverð efnahagsleg tækifæri gætu verið fólgin í því að Ísland marki sér þá stefnu að verða leiðandi í þróun sjávarvirkjana.

Lagt er til að íslensk stjórnvöld fylgist vel með framþróun sjávarvirkjana og skoði nánar virkjanamöguleika af þessu tagi; sérstaklega uppsetningu sjávarfallavirkjunar við Breiðafjörð og möguleika á sjávarvirkjun á Vestfjörðum og/eða í Hrútafirði. Fleiri staðir kunna að koma til greina.

Einnig er lagt til að stjórnvöld íhugi af mikilli alvöru þann möguleika að Ísland verði í fararbroddi í sjávarorkuiðnaðinum og setji sér metnaðarfull en raunhæf markmið til að svo megi verða.

Í þessu skyni verði sett saman teymi sérfræðinga til að gera ítarlegri úttekt á möguleikum sjávarorku og semja skýrar tillögur um markmið og leiðir. Viðkomandi teymi kanni sérstaklega möguleika á að vekja áhuga fremstu sjávarorkufyrirtækja heims á Íslandi sem heppilegum stað til tilrauna og tækniþróunar.

Loks skal ítrekað að hugsanlega hefur sjaldan verið betra tækifæri en nú til að fjármagna rannsóknir á þessum virkjunarkostum á Íslandi. Þar kemur ekki síst til mikill áhugi stjórnvalda á Norðurlöndunum á því að Norðurlandasvæðið verði fremst í heiminum á sviði endurnýjanlegrar orku. Fyrir vikið hafa talsvert miklir fjármunir nú verið settir í þennan málaflokk á vettvangi Norðurlandsamstarfsins. Ekki er ólíklegt að Ísland geti að einhverju leyti nýtt þennan vettvang til að fjármagna ítarlegar rannsóknir á hagkvæmni vindorkuvirkjana á Íslandi og/eða þróun á sjávarvirkjunum. Fyrst og fremst er þó mikilvægt að íslensk stjórnvöld marki sér skýra stefnu í þessum málaflokkum.

———————————————————–

Eftirmáli:

Höfundur þessarar skýrslu um möguleika vindorku og sjávarorku fyrir Íslendinga, er Ketill Sigurjónsson. Margir lögðu til ýmsar upplýsingar, ráðleggingar og aðra aðstoð; þ.á m. starfsfólk hjá Hafrannsóknastofnun,  Háskóla Íslands, Iðnaðarráðuneytinu,  Nýsköpunarmiðstöð Íslands, Orkustofnun, Siglingastofnun og Veðurstofunni, svo og ýmsir aðrir einstaklingar. Þeim öllum eru hér með færðar bestu þakkir.

Frumkvæðið að þessari vinnu átti Össur Skarphéðinsson, iðnaðarráðherra. Samantektin var unnin á fremur skömmum tíma og ef þar er að finna einhverja misfellur, missagnir eða rangfærslur skrifast þær alfarið á ábyrgð höfundar.