Smávirkjanir til sérstakrar skoðunar

Umhverfis- og orkustofnun og Blámi hafa verið með frekari þróun í smávirkjanakostum til athugunar og er reiknað með niðurstöðum um áramót. Í framhaldi af því verður skoðað hvort þörf sé á breytingum á raforkulögum eða öðrum lögum til að liðka fyrir frekari nýtingu smávirkjana.

Smávirkjun eða bændavirkjun er skv. skilgreiningu flokkur lítilla virkjana sem byggja á tiltækum orkugjöfum á viðkomandi stað. Smávirkjun getur verið knúin fallorku vatns, vindi, sól, lághita frá jarð- eða glatvarma eða öllum orkugjöfunum saman. Smávirkjun er almennt ætluð til raforkuframleiðslu til eigin nota á sveitabæ, í sumarbústað eða í smærri byggðarlögum en getur einnig selt orku inn á dreifikerfi rafmagnsveitna eða deilt umframrafmagni inn á dreifikerfi eftir nánara samkomulagi við eiganda og rekstraraðila kerfisins.

Smávirkjanir flokkast almennt þannig að ef uppsett afl er undir 11 kW er virkjunin örvirkjun, smávirkjun án virkjunarleyfis er allt að 100 kW, en ef uppsett afl er á bilinu 100 til 300 kW telst hún lítil smávirkjun. Þar fyrir ofan, allt að 9,9 MW, telst hún lítil virkjun. Virkjanir yfir 9,9 MW falla undir rammaáætlun um nýtingu og verndun.

Takmörkun á stöðugri orku

Samkvæmt Umhverfis- og orkustofnun (UOS) hafa flestir smávirkjanakostir takmarkanir hvað varðar stöðugt orkuframboð. Veturinn er dimmur á Íslandi og þá skili sólarorkuver litlu. Ár og lækir frjósi og vatnsaflið þverri. Á sama tíma blási vindurinn af krafti. Með samrekstri nokkurra kosta megi brúa bilið og jafna út orkuframleiðsluna. Rafhlöður geti svo fyllt í mismunandi álag innan dagsins. Þá sé rafbúnaður til að tengja saman mismunandi orkukosti sífellt að verða ódýrari og fullkomnari.

Segir enn fremur að algengt sé að sami stjórnbúnaður stjórni framleiðslu frá sólarveri og vindrellu auk smærri virkjana í vatnsafli. Búnaðurinn tengist rafhlöðum en einnig almenna dreifikerfinu [þar sem því verður viðkomið, innsk. blm.] og auki þannig orkuöryggi, bæti gæði raforkunnar og minnki álag á dreifikerfið.

Ef tengja á smávirkjun við dreifikerfi raforku þarf búnaðurinn m.a. að uppfylla ÍST EN 50549-1 staðal en almennt gildir reglugerð um raforkuvirki um smávirkjanir.

Átak í smávirkjunum

Hér verður einkum fjallað um litlar virkjanir í vatnsafli. Þær eru flokkaðar eftir þremur meginþáttum en það eru uppsett afl, virkjuð fallhæð og hvort virkjun sé rennslisvirkjun eða með miðlunarlóni. Þeir sem hyggja á byggingu eða endurnýjun vatnssmávirkjunar þurfa að huga að m.a. rennslismælingum, hönnun eða endurhönnun á stíflu og inntaki, vali á búnaði og leyfisveitingum.

Á fyrri hluta 20. aldar voru byggðar allmargar heimarafstöðvar knúnar fallorku vatns og voru þær um 530 talsins árið 1950. Með rafvæðingu sveita fækkaði þeim og voru um 1992 aðeins 175 smávirkjanir minni en 300 kW í notkun í landinu. Skv. upplýsingum UOS voru á árunum 2000 til 2022 byggðar, eða endurnýjaðar, um 38 smávirkjanir til raforkuframleiðslu og talsverður hluti þeirra var tengdur landsnetinu. Munu margar af eldri virkjunum sömuleiðis hafa verið uppgerðar sem heimarafstöðvar.

Orkustofnun (UOS frá sl. áramótum) hóf í lok árs 2016 smávirkjanaverkefni með það að markmiði að efla raforkuframleiðslu á landsbyggðinni og auka þannig orkuöryggi. Árið 2024 tilkynnti þáverandi umhverfis-, orku- og loftslagsráðherra að ákveðið hefði verið að setja af stað átak í uppsetningu smávirkjana, þ.e. vatnsaflsvirkjana með uppsettu afli undir 10 MW, í samstarfi við landeigendur og aðra rétthafa vatnsréttinda. Lagði starfshópur ráðherra um bætta orkunýtni til að stefna ætti að því með markvissum aðgerðum að allt að 1.200 GWst. á ári af viðbótarorku kæmu frá smærri vatnsaflsvirkjunum fyrir árið 2040. Það er um 5% af mögulegum kostum (200 MW). Þessu mætti ná með einfaldara leyfisveitingaferli og lægri gjöldum fyrir tengingu og dreifingu. Í dag framleiða minni virkjanir í kringum 1% raforkunnar.

Hálft þriðja þúsund möguleika

Í desember í fyrra greindi ráðherra frá því að Orkustofnun væri komin með um 2.500 möguleika á smávirkjunum inn á borð til sín, samtals um 700 MW eða 20% meira en næmi allri raforkuframleiðslu á Íslandi. Margir af þessum möguleikum væru þó ekki gerlegir. Yrði nýrri sameinaðri stofnun, UOS, falið að halda utan um verkefnið. Ráðherrann hvatti til að athygli væri vakin á möguleikum á gerð smávirkjana og fólki sem hefði slíka möguleika yrði hjálpað í gegnum kerfið. Voru mikil tækifæri sögð felast í aukinni uppbyggingu smávirkjana, þ.e. vatnsaflsvirkjunum með uppsettu afli undir 10 MW. Gegndu þær mikilvægum þætti í orkubúskap landsins, enda hefðu svokallaðar heimavirkjanir verið burðarás í raforkukerfinu langt fram á 20. öld.

UOS var því falið að kanna, í samstarfi við landeigendur og aðra rétthafa vatnsréttinda, nánar þá smávirkjanakosti sem höfðu verið kortlagðir og leita leiða til að koma framkvæmdum af stað.

Orkustofnun kortlagði sem fyrr segir rúmlega 2.500 staði sem eru náttúrulegir og landfræðilegir kostir fyrir smærri vatnsaflsvirkjanir. Fræðileg aflgeta þeirra var sögð nema um 3.742 MW, með ákveðnum fyrirvörum þó, t.d. um skörun vatnasviða og umhverfisáhrif. Tæknileg aflgeta smávirkjana á Íslandi er því töluverð, en hagkvæmni kostanna og umhverfisáhrif afar breytileg. Stofnunin taldi þó stærstan hluti þessara kosta dýrari en markaðsvirði raforku nú um stundir og marga staðanna ganga illa upp vegna sérstækra aðstæðna.

Fimm rannsóknaleyfi í fyrra

Jóhann F. Kristjánsson, sérfræðingur hjá Umhverfis- og orkustofnun (UOS), segir að um hálfur tugur rannsóknarleyfa til smávirkjana í vatnsafli hafi verið gefin út frá byrjun árs 2024. Ekki sé ljóst hvar vinna við þær standi. Þá hafi verið ráðist í sérstakt átak varðandi sólarorku 2024 og að mestu miðað við 11 kW eða minna.

Fjöldi smávirkjana er breytilegur eftir árum, nýjar bætast við og eldri fara úr rekstri vegna bilana eða tjóna. Samkvæmt yfirliti um virk virkjanaleyfi á heimasíðu UOS eru þau 23 samtals en eldri leyfi útgefin af iðnaðarráðuneytinu hækka þá tölu. Í raforkutölum eru taldar 64 virkjanir undir 9,9 mW sem skila orku inn á kerfið. Samanlagt uppsett afl smávirkjana (undir 9,9 mW) miðað við tölur ársins 2024 (2025-gögnin ekki komin) er um 80 mW.

„Mest allt aflið fer inn á raforkukerfið. Í einstaka tilfellum eru frádregin eigin not virkjunar frá leyfðu eða uppsettu afli. Þess ber að geta að afl smávirkjana án mikillar miðlunar er mjög misjafnt milli árstíða,“ bendir Jóhann á.

„Nokkrir af þeim kostum sem voru kortlagðir, ýmist af Orkustofnun og eða landhlutafélögum, hafa verið kannaðir nánar og eru í vinnslu hjá áhugasömum á mismunandi stigum. Langur vegur er hins vegar frá þeim fjölda kosta sem komið hafa fram (kortlagðir) og til þess sem vitað er að hafi fengið nánari skoðun. Í þeim efnum er margt sem hafa ber í huga en leiða má að því líkum að hár fjármagnskostnaður sé megin orsök þess að aðilar eru mjög hikandi við framhaldið. Himinn og haf er sem dæmi milli lánskjara til smávirkjana í Noregi og á Íslandi,“ segir Jóhann.

Staðan í smávirkjunum hafi í raun lítið breyst undanfarinn áratug. „Að meðaltali eru tengdar u.þ.b tvær virkjanir á ári við dreifikerfið en vitað er að fjöldi heimarafstöðva (ótengdar við kerfið) er mun meiri. Gögnum um heimarafstöðvar er ekki safnað lengur markvisst af Orkustofnun en upplýsingar eru hjá Húsnæðis og mannvirkjastofnun í formi tilkynninga frá rafverktökum,“ útskýrir Jóhann. Þess ber að geta að heimarafstöð getur verið allt að 100 kW en tengiskylda myndast við 200 kW. Margar smávirkjanir eru undir 200 kW en samt tengdar við dreifikerfið.

Lagabreytinga þörf

„Varðandi smávirkjanir fyrir vatnsafl þarf að liðka fyrir frekari nýtingu smávirkjana með lagabreytingum sem snúa að einfaldari leyfisveitingum og tengingum við dreifiveitur, sem og lægri gjaldskrá fyrir tengingar við raforkukerfið. Hækka þarf undanþágu frá virkjanaleyfi í 4. gr. raforkulaga úr 100kW í 250 kW. Sérstakar örvirkjanir undir 100kW verði skilgreindar í raforkulögum og kveðið á um að þær greiði fyrir tengingu og dreifingu samkvæmt sérstakri og lægri gjaldskrá fyrir örvirkjanir,“ segir í skýrslu umhverfis-, orku- og loftslagsráðuneytis um orkunýtingarkosti frá apríl 2024.

Þingsályktunartillögur hvað þetta varðar hafa verið lagðar fram í það minnsta fimm sinnum á undanförnum árum. „Nú er ferlið þannig að hinn venjulegi bóndi hefur ekki bolmagn til þess að ljúka því vegna kostnaðar og flækjustigs,“ sagði í þeirri sem lögð var fram á 154. löggjafarþingi. Einnig að „Smávirkjanir séu ekki síst mikilvægar út frá byggðasjónarmiði, sérstaklega á þeim svæðum þar sem flutningskerfið ræður ekki við frekari uppbyggingu á atvinnustarfsemi. Ávinningurinn af uppsetningu þeirra skilar sér í auknum tekjustraumi til landeigenda, bænda og sveitarfélaga og styrkir með því grundvöllinn fyrir búsetu víða um land.“

Blámi og UOS skoða möguleika

Umhverfis-, orku- og loftslagsráðuneytið fól UOS að leggja til nánari útfærslu á frekari vinnu í tengslum við uppbyggingu smávirkjana. Er UOS í samstarfi við Bláma (samstarfsverkefni Landsvirkjunar, Orkubús Vestfjarða, umhverfis-, orku- og loftslagsráðuneytis og Vestfjarðastofu) og hefur falið þeim það verkefni að skoða nánar, í samvinnu við stofnunina, tækifæri sem felast í frekari uppbyggingu á smávirkjunarkostum og hvernig hægt sé að styðja við hagkvæm verkefni.

Í svari við fyrirspurn til ráðuneytisins um stöðu mála og hugsanlegar breytingar í lagaumhverfi smávirkjana segir að verkefninu miði vel og lögð hafi verið áhersla á fjóra þætti:

• Leyfisveitingarferli: Kannað er hver reynsla framkvæmdaraðila er af því að afla nauðsynlegra leyfa og hversu langan tíma ferlið tekur. Þá er lagt mat á mögulegar úrbætur.
• Umhverfismat og matsskyldufyrirspurnir: Leitast er við að skilja kostnað sem fylgir undirbúningi, framkvæmdum og tengingu við flutningskerfið. Einnig eru greindar tímalínur og hugsanlegar tafir sem tengjast lögformlegu umhverfismatsferli.
• Samskipti við opinberar stofnanir: Varpað er ljósi á reynslu framkvæmdaraðila af samskiptum við opinberar stofnanir og stofnanalegar hindranir sem kunna að koma upp í ferlinu.
• Aðkoma náttúruverndarsamtaka: Rætt verður við fulltrúa náttúruverndarsamtaka til að fá innsýn í þeirra sjónarmið varðandi uppbyggingu smávirkjana.

„Í verkefni Bláma felst að kanna nánar þá smávirkjunarkosti sem hafa nú þegar verið kortlagðir af fyrrum Orkustofnun, forgangsraða þeim með tilliti til flutningskerfis og fræðilegrar hagkvæmni. Þá felst í verkefninu að tekin eru viðtöl til þess að greina hverjar helstu hindranir eru og hvað þurfi að breytast til að auðvelda uppbyggingu smávirkjana. Rætt er m.a. við framkvæmdaraðila, fulltrúa Skipulagsstofnunar, fulltrúa skipulagsyfirvalda á sveitarstjórnarstiginu, fulltrúa UOS og aðra sérfræðinga. Þá starfa UOS og Blámi með Bændasamtökum Íslands og Samtökum fyrirtækja í landbúnaði.

Gert er ráð fyrir að verkefninu ljúki fyrir árslok. Í framhaldi af því verður skoðað hvort þörf sé á breytingum á raforkulögum eða öðrum lögum til að liðka fyrir frekari nýtingu smávirkjana,“ segir enn fremur í svari frá ráðuneytinu.

Ólíkar hliðar á sama teningi

Töluverður áhugi hefur verið á smávirkjunum um skeið. Einatt er litið á þær sem hagstæðar í umhverfislegu tilliti auk þess sem þær styrki byggð í dreifbýli. Í skýrslu Veiðimálastofnunar um smávirkjanir og áhrif þeirra á lífríki í vatni, frá 2015, segir þó að umhverfisáhrif þeirra séu sjaldan metin til fullnustu og því velt upp hvort umhverfisröskun af einni 100 MW virkjun sé meiri en af hundrað virkjunum sem eru 1 MW hver. Þörf sé á að skoða áhrif þeirra á lífríki í vatni.

Sólarorka hentar um þessar mundir hvað best fyrir raforkunotkun í dreifbýli og kaup á sólarsellum eru styrkhæf fyrir lögheimili á rafhituðum svæðum. Vindrellur eru sömuleiðis hluti af möguleikunum. Ávinningur er í nýtingu lífræns úrgangs til að framleiða orku og áburð. Þá felast ýmis tækifæri í nýtingu sorps til raforkuframleiðslu. 

_________________________________

Yfirlit helstu hluta smávirkjana

Litlar virkjanir eru venjulega byggðar upp af sömu meginhlutum og stórar virkjanir, en þær eru oftast rennslisvirkjanir, án miðlunarlóns. Dæmigerð lítil virkjun er uppbyggð af veitumannvirkjum, vatnsvegum, stöðvarhúsi með vélog rafbúnaði og vegum. Gerð virkjana er þó mismunandi eftir aðstæðum á hverjum stað.

Stífla, inntakslón og hjáveita: Mannvirki sem veitir meginhluta árinnar út úr sínum eðlilega farvegi í átt að inntaki til virkjunarinnar. Þetta er yfirleitt lág stífla í ánni, með yfirfalli fyrir umframvatn. Yfirleitt er haft nokkurt uppistöðulón og dýpi við hjáveituna, til að taka upp minniháttar sveiflur í vatnsnotkun og til að hægja á streymi og koma í veg fyrir ísvandamál. Við hjáveituna er gjarna höfð botnrás til að hægt sé að lækka vatnsborð í lóninu niður fyrir aðrennsli að virkjuninni og hreinsa inntakslón.

Inntaksmannvirki: Inntakið er annaðhvort sérstakt mannvirki eða hluti af hjáveitu. Við inntakið er gjarnan inntaksrist til að koma í veg fyrir að hlutir sem berast með ánni komist í vatnshverfilinn og skaði hann. Einnig er í inntakinu lokubúnaður til að loka fyrir vatn inn að vatnshverflinum.

Vatnsvegir, þrýstipípa: Frá inntakinu er vatnið leitt að stöðvarhúsinu, um skurði og/eða pípulagnir. Stundum hagar þannig til að fjarlægð frá inntakinu að stöðvarhúsinu er nokkuð mikil. Í slíkum tilvikum er stundum hægt að hafa hluta lagnarinnar með litlum halla en taka svo meginhæðarmuninn á tiltölulega stuttum hluta leiðarinnar, næst stöðvarhúsinu. Er þá hægt að leiða vatnið meginhluta leiðarinnar í skurði, stokk eða pípu sem þolir einungis lágan þrýsting. Síðasti hlutinn, þar sem þrýstingur í lögninni eykst vegna hæðarmunarins, er þá hin eiginlega þrýstipípa. Á mótum þessara tveggja lagnahluta er gjarna höfð jöfnunarþró til að draga úr þrýstisveiflum.

Stöðvarhús: Í stöðvarhúsinu er helsti vél- og rafbúnaður virkjunarinnar, svo sem hverfill, gangráður, rafali, raf- og stjórnbúnaður.

Frárennsli: Frárennsli frá virkjuninni í ána er gjarnan leitt í skurði eða víðu frárennslisröri.

Vegir: Vegir við smávirkjanir eru yfirleitt einungis að stöðvarhúsinu. Æskilegt er að akfært sé að inntaki, en það er þó háð aðstæðum og stærð virkjunar.

Úr skýrslu verkfræðistofunnar Mannvits um litlar vatnsaflsvirkjanir frá 2010, fyrir þáverandi iðnaðar- og viðskiptaráðuneyti