Virkjun vindorku – Sagan, möguleikar

Grein/Linkur: Hefur vindorka verið notuð til rafmagnsframleiðslu á Íslandi?

Höfundur: Ketill Sigurjónsson

Heimild: 

.

.

Apríl 2009

Hefur vindorka verið notuð til rafmagnsframleiðslu á Íslandi ?

Áður fyrr var nokkuð um að reistar væru litlar vindrafstöðvar við sveitabæi á Íslandi. Þær lögðust af með rafvæðingu landsins eftir miðja öldina og á tímabili munu Rafmagnsveitur ríkisins meira að segja hafa gert þá kröfu að slíkum heimarafstöðvum væri lokað.

Orkubloggaranum er það reyndar minnisstætt þegar pápi vildi sko ekki sjá að fá „nýja rafmagnið“ inní húsið austur á Klaustri. Við fengum rafmagnið frá gömlu heimarafstöðinni, sem fær afl sitt ofan af Systravatni. En svo kom sem sagt að því að „ríkisrafmagnið“ barst vestan frá Sigöldu og vildi komast inn á hvern bæ og í hvert hús. Í þetta skipti þurfti Rarik að lúffa fyrir pabba, en nú mun aftur á móti vera búið að koma prestsetrinu á Landsnetið. Það er reyndar svo að Skaftfellingar voru hér i Den í fararbroddi i byggingu heimarafstöðva og byggðu slíkar vatnsaflsvirkjanir víða um landið. En það er önnur saga.

En víkjum aftur að vindorku nútímans. Á Íslandi hefur aldrei risið neitt vindorkuver í þeim stærðarflokki sem nú þekkist víða um heim. Hér er einungis að finna mjög litlar vindrafstöðvar sem t.d. Vegagerðin mun hafa nýtt sér. Ekki er kunnugt um að almennar hagkvæmnisathuganir hafi verið gerðar um að reisa vindorkuver hér á landi, en einhverjar staðbundnar athuganir í tengslum við vindmælingar hafa verið gerðar, svo sem í Grímsey og Vestmannaeyjum.

Fyrir fáeinum árum voru lögð drög að uppsetningu á vindrafstöð í Grímsey. Stöðin átti að koma frá danska fyrirtækinu Vestas og átti að geta framleitt mun meira en sem nam allri orkuþörf eyjarskeggja, en díselstöð skyldi nýtt sem varaafl. Í skýrslu nefndar iðnaðarráðuneytisins um Grímseyjarverkefnið, sem kom út snemma árs 2003, var lagt til „að nú þegar verði ráðist í tæknilega úttekt á samkeyrslu dísilrafstöðva og rekstri vindmyllu í Grímsey og er eðlilegt að fela sérfræðingum í beislun vindafls það verkefni. Nærtækast er að leita til sérfræðinga dönsku vindrannsóknastöðvarinnar á Risö“. Svo virðist sem þetta verkefni hafi lognast út af og þess í stað verið lögð áhersla á að leita að jarðhita á eyjunni og bíða með ákvarðanir um að setja þar upp vindrafstöð.

Fyrir nokkrum árum starfaði hér íslenskt vindorkufyrirtæki, Vindorka ehf., sem hugðist þróa nýja, hagkvæmari og hljóðlátari vindrafstöðvar en þekkst hafa. Hugvitsmaðurinn að baki því verkefni heitir Nils Gíslason. Skráð var einkaleyfi að hugmyndinni og Nýsköpunarsjóður atvinnulífsins lagði til 35 milljónir króna í hlutafé, en alls var hlutafé rúmlega 93 milljónir króna. Ekki gekk þetta eftir sem skyldi og fyrirtækið hætti starfsemi 2004.

Af þessu tilefni er rétt að minna á að vindorka getur gegnt veigamiklu hlutverki í efnahagslífi þjóðar jafnvel án þess að settar séu upp neinar stórar vindrafstöðvar. Þó svo að mikil raforkuframleiðsla sé frá vindorkuverum í Danmörku hafa nær engar stórar, nýjar vindrafstöðvar verið settar þar upp um árabil. Engu að síður hefur danska fyrirtækið Vestas verið í örum vexti vegna mikillar söluaukningar erlendis.

Árið 1999 var gerð könnun á vegum opinbers starfshóps á hagkvæmi rafmagns-framleiðslu með vindorku á Íslandi og á því hvar helstu möguleikar væru til þess með tilliti til veðurfars. Niðurstaðan mun hafa verið sú að hagkvæmt gæti verið að reisa vindorkuver á Suðurlandsundirlendinu og jafnvel í Bláfjöllum.

Nýlega samdi sveitarfélagið Hornafjörður við Nýsköpunarmiðstöð Íslands um sérstakt verkefni þar sem m.a. verða skoðaðir möguleikar á virkjun sjávarorku og vindorku. Í frétt um verkefnið kemur fram að stefnt sé að „samstarfi við aðila í Skotlandi sem hafa náð góðum árangri í virkjun vind- og sjávarorku“. Loks er að geta þess að nú er unnið að uppsetningu vindrafstöðvar í Belgsholti í Melasveit.

Er raunhæft að setja upp stórar vindrafstöðvar á Íslandi?

Tæknilega séð er ekkert því til fyrirstöðu að vindorka verði nýtt í einhverjum mæli á Íslandi. Aftur á móti er óvíst hvort eitthvert fjárhagslegt vit er í slíku, þ.e. erfitt er að fullyrða hvor íslenskt vindorkuver gæti keppt við rafmagn frá vatnsafls- eða jarðvarmavirkjunum. Vindorka gæti mögulega reynst hagkvæm á Íslandi, en um þetta ríkir óvissa vegna skorts á ítarlegri rannsóknum, vindmælingum og tilraunum.

Þó er vitað að vindur á Íslandi er almennt mjög óstöðugur og stundum afar hvass. Það eitt gerir vindrafstöðvar hér ekki eins fýsilegan kost og víða annars staðar. Þetta útilokar þó alls ekki að hér geti verið hagkvæmt að nýta vindorku til raforkuframleiðslu að einhverju marki.

Á síðustu árum hafa t.d. verið hannaðir hverflar af nýrri tegund sem eru ólíkir þeim sem almennt hafa verið notaðir í vindorkuiðnaðinum til þessa. Hinir hefðbundnu hverflar framleiða mismikið rafmagn eftir því hvað vindurinn er sterkur og eru hannaðir til að skila mestu afli við ákveðinn vindstyrk, t.d. 15 m/s. Þó svo að einstakar tæknilegar útfærslur séu ekki umfjöllunarefni þessarar skýrslu, er nauðsynlegt að vekja athygli á því að til eru hverflar sem miðast við það að skila stöðugu afli, sama hver vindurinn er. Þessir hverflar geta bæði nýst í vindorkuver og líka í sjávarvirkjanir, þar sem orkan er breytileg rétt eins og gerist með vind. Vindorkuver með slíkum hverflum gæti verið áhugaverður kostur á Íslandi.

Vegna óstöðugleika vindorkunnar mun hún þó hugsanlega aldrei verða mjög stór hluti af rafmagnsframleiðslu á Íslandi jafnvel þótt framleiðslan væri það hagkvæm að hún gæti keppt við rafmagn frá vatnsafls- eða jarðvarmavirkjunum. Ísland er í þeirri sérstöku stöðu að stóriðjan hér notar óvenju hátt hlutfall af heildarraforkuframleiðslu í landinu.  Til samanburðar má ítreka að hlutfall vindorku er nú nærri 20% í Danmörku. Þar er jafnframt greiður aðgangur að rafmagni erlendis frá ef á þarf að halda. Vegna hás hlutfalls stóriðjunnar í raforkunotkun hér á landi, sem verður að eiga aðgang að mjög stöðugu raforkuframboði, er vart raunhæft að hlutfall vindorku inn á raforkukerfið hér verði nálægt því svo hátt. Líklega er raunhæft að miða við hlutfall einhvers staðar á bilinu 5–10% og þá jafnvel nær lægri viðmiðuninni.

Í þessu sambandi má geta þess að í erindi á Orkuþingi 2001 var sett fram það sjónarmið að hugsa megi sér að uppsett afl frá vindrafstöðvum á Íslandi verði „5–6% af heildar aflgetu virkjana eða um 75MW“ og að „um 60–70% þessarar framleiðslu félli til yfir vetrarmánuðina“. Hafa ber í huga að nú myndi þetta sama hlutfall (5–6%) þýða mun meiri framleiðslugetu en 75 MW sökum þess að nýjar virkjanir hafa bæst við frá 2001. Það er þó ekki hægt að fullyrða hvert hlutfall vindorku gæti verið fræðilega séð; gera þyrfti sérstaka fræðilega úttekt á þessu.

Auk framleiðslu frá vindorkuveri inn á raforkukerfið má hugsa sér að vindorka á Íslandi geti nýst utan við dreifikerfið. Svo sem að einhver sveitarfélög komi sér upp sínu eigin vindorkuveri, auk aðgangs að rafmagni frá Landsnetinu. Þetta kann þó að vera langsóttur möguleiki; slíkur kostur kann að vera óhagkvæmur nema líka sé unnt að selja raforku frá vindorkuverinu inn á Landsnetið. Reglur um dreifikostnað kunna reyndar að takmarka möguleika á slíkum heimarafstöðvum. Þetta þarf þó að skoða mun betur.

Vegna hagkvæmni vatnsafls og jarðvarma og mikillar þekkingar á Íslandi á slíkri raforkuframleiðslu, eru talsverðar líkur á að það sé sú orka sem best sé til þess fallin að mæta aukinni raforkunotkun almennings og fyrirtækja á Íslandi. Í samtölum við starfsfólk Orkustofnunar kom fram að þeirri auknu orkunotkun megi jafnvel mæta án nýrra virkjana með því t.d. að skipta út túrbínum og setja upp nýjar og hagkvæmari túrbínur. Þar með komi vindorka líklega almennt til með að verða óþörf fyrir einstaklinga og fyrirtæki, en stóriðjan geti ekki byggt starfsemi sína á svo óstöðugri raforkuframleiðslu sem vindorkan er.

Að þessu leyti virðast vindorkuver því ónauðsynleg og jafnvel óheppileg á Íslandi. Smærri vindrafstöðvar gætu þó hugsanlega nýst litlum notendum til að minnka þörf sína á aðkeyptu rafmagni sem er talsvert dýrt vegna dreifingarkostnaðarins. Þá er ónefndur sá möguleiki að nýta vindorku á Íslandi til annars en beinnar rafmagnsframleiðslu, svo sem að auka framleiðni miðlunarlóna. Sá möguleiki er hvað líklegastur til að vekja áhuga á vindorku hér á landi, þ.e. að hún verði notuð til að spara miðlunarlón. Rétt er að víkja aðeins nánar að þessum möguleika:

Gæti vindorka nýst á annan hátt á Íslandi, en með sölu á raforkunni?

Nýta mætti vindrafstöðvar á Íslandi til að auka nýtni miðlunarlóna eða spara miðlunarlón, t.d. á haustin og/eða veturna. Þá er framleiðslugeta vindorkuvera mest vegna sterkari vinda, en um leið getur veðurfar á veturna orðið til þess að hratt gangi á forðann í miðlunarlónum. Vindorkuver geta þannig aukið orkuöryggi og sparað orkuna í miðlunarlóninu, sem í reynd er eins konar risastór geymir fyrir orku.

Slík nýting vindorkunnar, þ.e. samspil vindorku og vatnsaflsvirkjana, þekkist nú þegar á nokkrum stöðum í heiminum. Sem dæmi hafa vindorkuver verið nýtt í þessu skyni bæði í Noregi og í Quebec í Kanada. Þetta kann að vera einn besti kosturinn fyrir vindorkuver á Íslandi. Þá skiptir óstöðugur vindur litlu máli og enn fremur myndi þarna nýtast vel bæði vindur yfir daginn og líka vindurinn á næturnar.

Vindrafstöðvar má einnig nota til að dæla lekavatni aftur í miðlunarlón og/eða dæla vatni annars staðar frá yfir í lónið. Þá er í raun verið að beisla vindorkuna og geyma hana í miðlunarlóninu. Við slíka dælingu skipta sveiflur í vindi í raun engu máli. Með þessari tækni mætti hugsanlega minnka neikvæð umhverfisáhrif við byggingu vatnsaflsvirkjana, t.d. forðast gerð skurða. Vindorkuver mætti jafnvel nota til að koma vatni af öðru vatnasvæði yfir í miðlunarlónið eða til að dæla vatni aftur upp í miðlunarlón fyrir ofan virkjunina, til að endurnýta vatnið. Dæling af þessu tagi þekkist t.d. í Ölpunum, en hæpið er að hún sé hagkvæm hér á Íslandi vegna þess að mikil orka tapast við slíka dælingu. Annað sem þarf að hafa í huga er að ísing kynni að ógna vindrafstöðvum í nágrenni við virkjunarsvæði hálendisins.

Þarf miklar rannsóknir áður en hægt er að reisa vindrafstöðvar á Íslandi?

Þó svo að ítarlegar og góðar vindmælingar séu til á Íslandi, myndi þurfa mun umfangsmeiri vindmælingar hér á landi til að meta hagkvæmni vindorkuvera. Hér hafa reglubundnar vindmælingar mest farið fram í 10 m hæð og reiknilíkani hefur verið beitt til að áætla vindstyrkinn í meiri hæð. Þessi aðferð er þó ekki nógu nákvæm til að réttlæta svo mikla fjárfestingu sem stór vindrafstöð er. Áður en til staðarvals kæmi, þyrfti því að mæla vind í 80 m og jafnvel 200 m hæð á fáeinum stöðum á landinu. Slíkt kallar á að reist verði möstur, en nú þegar er t.d. mastur á Gufuskálum sem nota mætti í þessum tilgangi. Mikilvægt væri að geta gert slíkar vindmælingar á fleiri stöðum á landinu og e.t.v. mætti hér nýta möstur sem eru á Eiðum á Fljótsdalshéraði og á Mýrum á Vesturlandi.

Eins og áður hefur komið fram, þarf að líta til fleiri atriða en vindstyrks þegar meta skal hagkvæmni vindrafstöðva. Sérstaklega er mikilvægt að vindurinn sé fremur jafn og stöðugur. Undanfarin ár hefur verið unnið að því að setja saman vindatlas fyrir Ísland í samtarfi Orkustofnunar og Veðurstofunnar og til eru miklar upplýsingar um vindafar mjög víða á landinu.

Vindatlasinn er í raun kortlagning á vindorku landsins og hann gefur prýðilega vísbendingu um vindafarið svo nú ætti að vera tiltölulega einfalt að finna út hvaða staðir eru heppilegastir fyrir vindorkuver hér á landi. En eins og áður sagði, yrði ekki ákveðið að reisa vindorkuver nema að undangengnum nákvæmari mælingum á fyrirhuguðum uppsetningarstað (a.m.k. ársmæling).

Vindatlasinn er aðgengilegur a Internetinu, gegnum vef Orkustofnunar (s.k. Gagnavefsjá). Á kortinu hér að ofan má sjá þær stöðvar sem gagnavefsjáin sýnir auk annarra sjálfvirkra vindmælingastöðva. Atlasinn gefur upplýsingar um vindorkuna í mismunandi hæð og er tiltekin Vestas-vindrafstöð notuð sem viðmiðun til að sýna afköstin sem vindurinn á viðkomandi stað getur skilað.

Sérstakt forrit reiknar út framleiðslugetuna. Er þá tekið tillit til meðalvindhraða, tíðni vindátta, áhrifa hindrana og þess sem kallað er þéttleiki vindsins (W pr. rúmmetra). Þéttleikinn er gefinn upp fyrir mismunandi hæð:10 m, 25 m, 50 m, 100 m og 200 m. Þannig fæst yfirlit yfir nýtanlega vindorku í ólíkri hæð. Sem fyrr segir byggja allar íslenskar tölur á vindi í meira en 10 m hæð á útreikningum skv. ákveðnu reiknilíkani, en ekki á raunverulegri vindmælingu í þeirri hæð.

Hvaða staðir eru áhugaverðastir fyrir vindrafstöðvar á Íslandi?

Eins og áður segir mun þurfa meiri rannsóknir til að svara þessari spurningu af einhverri nákvæmni. En sé litið til fyrirliggjandi vindmælinga, má gera ráð fyrir að Suðurlandsundirlendið henti hvað best til að reisa vindrafstöð með góðri nýtingu. Þar gæti verið sérstaklega áhugavert að líta til Landeyjanna og Mýrdalssands. Ef nefna ætti stað, sem áhugavert væri að skoða fyrir vindorkuver í sjó, koma Hraun í Faxaflóa upp í hugann; þar eru grynningar og vindsveipa frá fjalllendi gætir þar minna en víða annars staðar.

Loks ber að nefna að Norðurlöndin eiga nú í samstarfi um að kortleggja betur vindskilyrðin í þessum löndum, þar sem horft er til langtíma skilyrða í 100 m hæð. Þetta samstarf miðar einnig að því að spá fyrir um þróun raforkumarkaðarins á Norðurlöndunum næstu 20-30 árin. Á þessum vettvangi á sér margvíslegt annað samstarf sem er til þess fallið að auka möguleika Íslands á þátttöku í samstarfsverkefnum á sviði vindorku.

Nokkrar ályktanir.

Eins og fram hefur komið eru ýmsir möguleikar fyrir hendi í virkjun vindorku á Íslandi, en um leið fjölmargir áhættuþættir sem þyrfti að skoða mun nánar til að leggja raunsætt mat á hagkvæmnina. Skynsamlegasti kosturinn varðandi stórar vindrafstöðvar virðist sá að vindorka verði einfaldlega notuð til að spara miðlunarlón eða minnka þörf á mjög stóru lóni. Einnig kann að vera skynsamlegt fyrir einhverja notendur að framleiða sitt eigið rafmagn með vindorku og kaupa af Landsnetinu þegar vindinn þrýtur.

Ef miðað er við að hér yrðu byggð vindorkuver sem tengd yrðu Landsnetinu og framleiddu um 5% af öllu rafmagni á landinu, þyrftu þau að geta framleitt u.þ.b. 100 MW (framleiðslugeta allra virkjana landsins er nú um 2 þúsund MW).

Þá má hugsa sér að meðalstærð hvers turns yrði um 2,5 MW og þá yrðu alls reistir u.þ.b. 40 turnar. Vegna þess hversu nýting vindrafstöðva er lág er þó líklegra að byggja þyrfti allt að 100 slíka turna til að standa undir raforkuframleiðslu sem næmi 5% af heildarframleiðslunni. Hér yrði þá vindorkuiðnaður með um 250 MW framleiðslugetu. Þessar tölur ættu að gefa vísbendingu um það hvaða markmið íslensk stjórnvöld gætu sett sér í virkjun vindorku.

Til eru ítarlegar upplýsingar um vindstyrk og -stefnu á fjölmörgum mælistöðvum á Íslandi. Þær sýna að meðalvindur hér á landi er víða mjög hentugur fyrir vindorkuver. Aftur á móti er hér afar misvindasamt og óveður miklu tíðari en gengur og gerist þar sem mest er um vindorkuver í heiminum. Hönnun og þróun orkuvera af þessu tagi hefur einkum miðast við aðstæður þar sem vindur er fremur stöðugur og stórviðri óalgeng. Þess vegna hefur vindorkuiðnaðurinn almennt síður góðar lausnir á boðstólum fyrir svæði þar sem stórviðri eru jafn tíð og hér á Íslandi.

Í reynd er ekki unnt að fullyrða neitt um hvort vindorkuver séu hagkvæmur kostur á Íslandi eða ekki, meðan ekki hafa verið gerðar nákvæmari mælingar á vindi og jafnvel tilraunir með uppsetta, stóra vindrafstöð hér á landi. Slíkar mælingar eru m.ö.o. forsenda þess að unnt sé að bera nákvæmlega saman hagkvæmni íslenskrar vindorku og raforkuframleiðslu frá vatnsaflsstöð eða jarðvarmaorkuveri.

Sú mynd sem hér hefur verið dregin upp af möguleikum vindorku á Íslandi myndi þar að auki gjörbreytast ef Ísland gæti selt raforku beint úr landi,  þ.e. um sæstreng. Slíkt gæti kallað á stórfellda aukningu í raforkuframleiðslu og þá yrði vindorka hugsanlega góður kostur til að selja endurnýjanlega íslenska orku (um áætlanir Norðmanna af þessu tagi segir í næstu færslu). Sama er að segja um það ef vetni yrði mikilvægur orkugjafi á Íslandi; þá myndu aukast líkur á því að rafmagnsframleiðsla (til vetnisframleiðslu) með vindorku yrði fýsilegur kostur.

Fullt tilefni er til að nánar verði könnuð hagkvæmni þess að virkja vindorku á Íslandi. Slík hagkvæmnisathugun þyrfti m.a. að beinast að því að finna bestu tæknina sem í boði er, finna hagkvæmustu stærðina og staðsetninguna fyrir slíkt raforkuver hér á landi og læra af þeim þjóðum sem hafa mesta reynslu af slíkum virkjunum.

Einnig má hugsa sér að vindorkuiðnaður gæti orðið til á Íslandi – jafnvel þó svo hér yrði ekki reistar margar vindrafstöðvar, þ.e. að hér yrðu þróaðar og byggðar vindrafstöðvar til útflutnings. Þetta er þó langsóttur möguleiki. Nú á þróun og nýsköpun í vindorku sér fyrst og fremst stað hjá reynslumiklum vindorkufyrirtækjum og að ætla að ná sneið af vindorkuiðnaðinum kallar á miklar fjárfestingar. Ef hér ætti að byggjast upp slíkur iðnaður þyrfti hann að njóta mikils velvilja stjórnvalda og eiga aðgang að afar þolinmóðum og sterkum fjárfestum. Hér á landi kynni að verða erfitt að koma á fót slíkum iðnaði sem þyrfti að geta keppt við heimsþekkt vindorkufyrirtæki sem sum hver eru hluti af risastórum iðnaðarsamsteypum, eins og t.d. Siemens og General Electric.