Energi

Omställningen till ett hållbart energisystem pågår runt om i världen och Swecos energiexperter arbetar i hela energiförsörjningskedjan. Med stor entusiasm handlar det till exempel om marknadsanalyser, scenarieutveckling, utredningar, utvärderingar, strategiska planer, drivmedel, energilager och power to gas.

Klimatpåverkan på hydrologiskt inflöde till den svenska vattenkraften

29 mars 2017

Tillrinning, i form av nederbörd och snösmältning, har stor betydelse för den svenska elmarknaden. För att kunna förbereda sig inför framtida klimatförändringar är det viktigt att studera hur det traditionella tillrinningsmönstret kan komma att ändras under framtida klimatscenarier. Sweco har med ett masterexamensarbete i samband med KTH tagit fram en tillrinningsmodell skräddarsydd för den svenska elmarknaden. Genom en analys av klimatmodelldata har Sweco simulerat framtida hydrologiskt inflöde till vattenkraften, något som är av stort intresse för elprisutvecklingen.

Tillrinningmönstret har stor betydelse för den svenska vattenkraften. Med ”tillrinning” menas allt vatten som på ett eller annat sätt tillkommer till ett avrinningsområde i anslutning till ett vattenkraftverk. Det hydrologiska tillståndet, och i synnerhet tillrinningen, följs noggrant av aktörer på elmarknaden eftersom trender som uppstår i det hydrologiska tillståndet ger i sin tur upphov till trender i prissättningen.  Takten med vilken vattnet flödar in i vattenmagasinen bildar med tiden till ett tillrinningsmönster. Mönstret har traditionellt ett utseende som karakteriserats av en stor vårflod i samband med snösmältningen, stadigt avtagande höstflöde, samt litet eller inget vinterflöde. Det är de storproducerande Norrländska älvarna, där temperatursvängningar är av stor betydelse, som främst driver denna dynamik.  Se figur 1.

Figur1_new
Figur 1: Tillrinningen summerad över alla älvar som bidrar till den Svenska elmarknaden. Det traditionella tillrinningssmönstret är tydlig. Med en årsmedeltemperatur över Sverige på 2,0 C är det simulerade inflödet väldigt likt det man är van vid i Sverige.

 

Temperatur och nederbörd är drivande i tillrinningsmönstret. Det är främst meteorologiska faktorer som regn och snösmältning som styr tillrinningen. Mängden nederbörd i form av snö som faller på vintern ger förutsättningarna för vårfloden. Temperaturökningen sätter igång snösmältningen på våren. Temperatursänkningen på vintern tillsluter flödet när markytan fryser.

Klimatmodeller förutspår förändringar i temperatur och nederbörd de kommande 35 åren, hur kan då klimatförändringar påverka tillrinningsmönstret? Den internationella klimatforskningen varnar för ökande medeltemperaturer i en nära framtid. Genom att noggrant bearbeta klimatmodelldata har Sweco simulerat inflöden till de avrinningsområden som är viktiga för vattenkraftsproduktionen, per elområde, fram till 2050. En enorm mängd klimatdata, i form av simulerad temperatur och nederbörd, finns tillgänglig genom det så kallade CORDEX-initiativet. Syftet med Swecos studie är att se vilka slutsatser om hydrologiskt inflöde som går att dra från denna datamängd.

Sweco har tagit fram en tillrinningsmodell skräddarsydd för den Svenska elmarknaden. Efter att modellen är validerad på historisk data går man över till simulerad meterologisk data (klimatmodelldata) som input, vilket är i sin tur härled från väldefinierade klimatscenarion framtagen av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Scenarion består av de så kallade Representative Concentration Pathways (RCP:s) som beskriver växthuseffekten. Det är just kopplingen mellan medeltemperatur och tillrinningen, på regionnivå, som är intressant ur ett marknadsperspektiv. Detta kräver andra metoder och verktyg än vad som används i många andra hydrologiska tillämpningar, t.ex. dimensionering av dammar.

De simulerade inflödena visar på en förändring i tillrinningsmönstret associerat med en ökande medeltemperatur för Sverige.   Ändringen i tillrinningsmönstret karakteriserats framförallt av en minskad vårflod och ett ökat vinterflöde, se figur 2 och 3.

Figur2_new
Figur 2: Simulerad tillrinning för året 2033 under klimatscenariot RCP 8.5. Med en simulerad årsmedeltemperatur över Sverige på 4,2 C är avvikelsen från det traditionella mönstret är avsevärt.
Figur3_new
Figur 3: Simulerad tillrinning för året 2050 under klimatscenariot RCP 8,5. Med en simulerad årsmedeltemperatur över Sverige på 4,9 C är avvikelsen från det traditionella mönstret total.

 

 

Det ändrade tillrinningsmönstret kommer att få en inverkan på elpriserna. Med en mindre dramatisk vårflod, minskar risken för priskollaps under vår/försommar. En ökad tillrinning under vinterhalvåret, genom att mer nederbörd kommer i form av regn istället för snö, kommer också sätta mer press på elpriserna under vintern.

Resultaten av studien banar väg för ytterligare analyser kring den europeiska elmarknadens respons på olika klimatscenarier. Genom att utvidga analysen till övriga Europa kan vidare studier kring den Europeiska elmarknadens respons på klimatförändringar göras. Intresset för examensarbetet har varit stort och vi ser fram emot att fortsätta analysera klimatförändringarnas inverkan på elmarknaden.

Vill man läsa vidare om hur modelleringen bakom resultaten gick till, finns den färdiga uppsatsen att läsa på KTH:s publikationsdatabas DiVA: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-189030.

 

På sweco.se använder vi cookies för att webbplatsen ska fungera på ett bra sätt för dig. Vi lagrar ingen personlig data. Om du inte accepterar cookies kan du stänga av det via din webbläsare.