Heil­brigt raf­orku­kerfi og orku­skortur

Vel er þekkt, að stjórnmálamenn og hagsmunaaðilar nota vanþekkingu fólks til að búa til sviðmyndir sem ekki standast. Í þeim sporum er umræðan um raforkumál þjóðarinnar. Hugsanlega eru einhverjir stjórnmálamenn að gera út á popúlisma, sem er grafalvarlegur hlutur í jafn flóknu máli og hér á við.

Mig langar að skýra í eins einföldu máli og hægt er hvers vegna orkuskortur verður alveg óháð fjölda virkjana, enda eru þær fleiri núna en nokkru sinni fyrr. Frá aldamótum hefur virkjunum fjölgað um yfir 60 eða afl eldri virkjana aukið. Samt er orkuskortur.

Lágmarksframleiðslugeta

Grundvallaratriði, þegar kemur að sölu raforku, er að lofa ekki meiru en virkjanakerfið getur ráðið við þegar afköst þess eru minnst. Varðandi vatnsaflsvirkjanir eru það afköst í lélegum vatnsárum. Jarðgufuvirkjanir eru hins vegar almennt mjög áreiðanlegar, þó viðhald og bilanir geti haft áhrif. Sólarorka og vindorka eru lítt þekkt hér á landi. Vissulega er það svo, að virkjanir keyra almennt ekki allar á lágmarksafköstum í einu og gerðist það, þá væri ástandið enn verra en stefnir í núna.

Væri eingöngu notað náttúrulegt rennsli, þá væru miklar sveiflur innan hvers árs á afkastagetu vatnsaflsvirkjana. Þess vegna hefur verið brugðið til þess ráðs, að útbúa uppistöðulón við nokkrar virkjanir. Í þessi lón er safnað vatni og útrennsli þess stjórnað, þannig að afköst vatnsaflsvirkjana anni sem best raforkueftirspurn. Misjafnt er hve vel tekst að fylla lónin, en við það er treyst á úrkomu og leysingar af hálendinu. Afköst virkjana eru því aukin með söfnun vatns í lón til miðlunar þann hluta árs sem innrennsli er minna.

Léleg vatnsár

Almennt ræður raforkuframleiðslukerfið við alla eftirspurn, en inn á milli koma svo kölluð léleg vatnsár. Þau geta leitt til þess, að ekki safnast nægjanlegt vatn í uppistöðulónin sem dregur úr afköstum virkjana sem nýta vatn í lónunum. Þau þrjú lón, sem skipta mestu máli, eru Þórislón (Þórisvatn), Blöndulón og Hálslón.

Tvö af síðustu þremur vatnsárum (hvert er frá 1. október til 30. september næsta ár) hafa fallið undir að vera léleg vatnsár hvað Þórislón varðar og það þriðja var vissulega ágætt, en ekki nógu gott til að fylla lónið. Oft hefur verið hægt treysta á haustin (frá október og fram í desember) til að bæta í lónið, en svo gekk hvorki eftir vatnsárið 2020-21 né 2022-23 (þ.e. núna). Þess vegna var orkuafhending skert á fyrri hluta árs 2022 og búið er að tilkynna skerðingu í einhverja mánuði á þessu ári.

Að lofa ekki meiru en hægt er að afhenda

Ég er handviss um, að Landsvirkjun veit upp á hár hverju hún getur lofað kaupendum raforku. Hún getur bara lofað öruggri afhendingu raforku sem nemur afköstum virkjananna í lélegum vatnsárum. Þau afköst eru ekkert endilega afburða léleg og þarf ekki að muna mörgum prósentum á orkuframleiðslu í lélegu vatnsári og miðlungsvatnsári til þess að orkuskortur verði áberandi. Þar sem miðlun úr lónum er misdreift, þá gæti niðurstaðan samt orðið mikil skerðing í fáa mánuði.

Raforkunotkun og raforkuframleiðsla

Eins og raforkukerfi Íslands lítur út, þá fellur raforkunotkun í sinni einföldustu mynd í tvo flokka, þ.e. forgangsorka og afgangsorka (líka kölluð umframorka). Forgangsorka er sú orka sem er í forgangi, þegar orkuframleiðsla dregst saman og afgangsorka þá sú sem er skert. Í aðeins flóknari útfærslu, þá eru flokkarnir 100, sem voru árið 2022 með orkunotkun frá 0 til 12.543 GWh samkvæmt upplýsingum á vef Orkustofnunar. Heildarorkunotkun árið 2022 var 19.736 GWh.

Hin hliðin er raforkuframleiðsla. Hún skiptist í fimm flokka, þ.e. vatnsorka, jarðvarmi, vindorka, eldsneyti og sólarorka. Síðan má segja að orkuskortur sé sjötti flokkurinn. Þar sem með raforkuframleiðslu er reynt að mæta raforkueftirspurn, þá er orkuskortur sú tala sem eftir stendur sé framboðið minna en eftirspurnin. Öll líkön sem reyna að sjá fyrir samspil framboðs og eftirspurnar á raforku reyna að finna leið framhjá orkuskorti, en það er ekki alltaf hægt.

Lélegt vatnsár minnkar afköst

Árið 2022 var heildarraforkuframleiðsla 20.122 GWh, en fyrri hluta þess var umtalsverður orkuskortur. Hefði hins vegar vatnsárið 2020-2021 (en vatnið sem flæddi þá í lónin var notað við orkuframleiðslu fyrri hluta árs 2022) verið bara miðlungsgott vatnsár, þá hefði vinnslan geta orðið um eða yfir 500 GWh meiri sem er munur upp á 2,5% og enginn orkuskortur orðið. 500 GWh eru hins vegar tæp 14% af almennri notkun árið 2022 og um 40% af þeirri orku sem seld var til gagnavera það ár, svo dæmi séu tekin. 500 GWh er jafnframt meira en afkastageta Vatnsfellsvirkjunar á einu ári samkvæmt upplýsingum á vef Landsvirkjunar (gefin upp að vera 490 GWh).

Ýmsir halda að með því að fjölga virkjunum megi komast hjá orkuskorti. Það er vissulega satt, en þá má ekki selja raforkuna frá nýrri virkjun/nýjum virkjunum nema í þurrum árum.

Orka frá Hvammsvirkjun í raun þegar seld

Hvammsvirkjun er næst í framkvæmdarröð hjá Landsvirkjun. Afl hennar á að vera á bilinu 82-95 MW (misjafnt eftir því hvaða skjöl eru lesin) og framleiðslugeta hennar allt að 665 GWh á ári. Það er nokkuð nærri þeirri skerðingu sem búið er að boða næstu mánuði, þ.e. ef þessum 665 GWh er jafndreift á 12 mánuði. Það þýðir í reynd, að nær allt rafmagn frá virkjuninni hefur þegar verið selt til núverandi notenda og öll sala til nýrra aðila eða viðbót til núverandi viðskiptavina þýddi einfaldlega skerðingar í framtíðinni.

Yrði orkan frá Hvammsvirkjun seld til nýrra notenda, þá er ekki búið að mæta núverandi orkuskorti, heldur verið að veðja á, að ekki komi léleg(t) vatnsár áður en næsta virkjun verður komin í gagnið. Hvammsvirkjun er því ekki lausn á orkuskorti, nema orkusala sé ekki aukin umfram sem núna er, þ.e. bæði forgangsorka og afgangsorka verði gerð að forgangsorku. Núverandi kaupendur afgangsorku verði þá öruggir um afhendingu á orku til sín, en þyrftu í staðinn að greiða fyrir hærra verð.

Orkuskortur er ein breyta í líkaninu

Meðfylgjandi mynd (figure 2.2) er úr ritgerð minni The Icelandic Electricity System: Supply and Demand Interdependency, en hún var lokaverkefni mitt til verðfræðigráðu í aðgerðarannsóknum við Stanford háskóla árið 1988. Þó langt sé um liðið, þá stendur hún enn fyrir sínu. Þarna árið 1988 var talið nauðsynlegt að reikna með orkuskorti í lélegum vatnsárum. Síðan er búið að margfalda rafmagnsframleiðslu í landinu með hátt í 90 nýjum og/eða stækkuðum virkjunum frá því að ég skrifaði mína ritgerð (sjá grafið Virkjanasaga 1930-2017, fengið af vef Orkustofnunar) og þar af 12 eftir að línan í grafinu endar. Og hver er staðan í dag? Jú, það þarf að skerða afhendingu raforku til annarra en þeirra sem njóta forgangs. Hafi eitthvað um 90 nýjar og stækkaðar virkjanir frá því að ég skrifaði mína ritgerð, ekki komið í veg fyrir skerðingar, þá er alveg ljóst að það er ekki skortur á virkjunum sem veldur skerðingunum, heldur að menn hafa farið of geyst í því að selja raforkuna.

Hættum að tala um raforkuskort sem vandann og einblínum á það sem veldur raforkuskortinum. Annað er að sum vatnsár eru einfaldlega léleg. Hitt er að gengið hefur verið lengra í að selja raforku en kerfið ræður við í lélegum vatnsárum og verið er að blása það út að skerðing á afgangsraforku sé ógnvænlegt vandamál, sem er jafnframt meginorsökin.

Hin hliðin á orkuskorti

Ekki er hægt að fara frá þessari umræðu, nema að ræða hina hliðina á orkuskortinum. Orkuskortur verður ekki nema vegna þess, að í öðrum vatnsárum en lélegum, þá eru virkjanir með umframafköst. Þær framleiða meiri raforku en nemur hinni tryggu forgangsorku. Þess orku er hægt að meðhöndla á þrjá vegu, eins og tæknin er í dag. Fyrsti kostur væri að geyma hana í uppistöðulónum virkjananna, þar til þau fyllast, og nota þegar verr árar. Eftir að lónin fyllast (og jafnvel meðan þau eru að fyllast), þá er hægt að selja orkuna til þeirra sem hana vilja með það í huga, að þessi orka er ekki trygg og hún verði skert þegar versnar í ári (sem er algengast). Þriðji kosturinn, sem jafnframt er sá sísti, er að hleypa vatninu framhjá virkjunum og nýta það ekki til raforkuframleiðslu eða að hleypa afgangsorkunni bara út í loftið.

Orkuskortur er að mörgu leyti birtingarmynd heilbrigðs raforkukerfis, þar sem reynt er að selja alla þá orku, sem er hagkvæmt að framleiða, til notenda. Forgangsorkan fer til þeirra, sem eru háðir afhendingu raforkunnar og hana má ekki skerða nema komi til áfalla í raforkukerfinu. Afgangsorkan er seld til þeirra, sem þola breytileika í afhendingu, eða spákaupmanna sem eru að gera út á lágt raforkuverð. Því miður er það þannig, að sumir kaupendur raforku vilja bara borga lágu taxta afgangsorkunnar en heimta áreiðanleika forgangsorkunnar. Þannig virkar kerfið ekki. Allir sem kaupa afgangsorku ættu að þekkja áhættuna sem slíkum viðskiptum fylgir.

Ef ekki kæmi til skerðingar á afhendingu afgangsorku, þá bæri það vott um mikla sóun á raforkuauðlindum landsins. Það þýddi, að framleiðslugeta vatnsaflsvirkjana miðað við vatnsrennsli væri bara full nýtt í allra lélegustu vatnsárum. Hin árin, þegar vatnsrennsli gæfi tilefni til meiri raforkuframleiðslu, væri umframvatnið látið renna framhjá virkjununum. Er hræddur um, að þá heyrðist hljóð úr horni.

Við getum ekki haft hvorutveggja, sama hve óskirnar eru heitar og kröfurnar háværar: Hagkvæmustu nýtingu raforkukerfisins og engar skerðingar. Annað verður á kostnað hins.

Höfundur er með verkfræðigráðu í aðgerðarannsóknum og hefur skrifað um orkumál af og til síðustu 35 ár.