Mer vannkraft gir miljøkostnader

Av: Nancy Bazilchuk, Gemini

Vannkraft er verdens største kilde til fornybar energi. Den produserer hele 16 prosent av verdens energi. Det er bra for klimaet, spesielt om vi sammenligner med energi fra fossile energikilder.

Men vannkraft er ikke uten miljøkostnader. Landarealer legges under vann der reservoarene opprettes, eller spises opp av veier og kraftledninger som bygges i tilknytning til vannkraftprosjekter.

Nå har et team av forskere i Norge utviklet en ny måte å beskrive hvor mye landareal som kreves for å generere en kilowattime elektrisitet fra vannkraft. Målet er å gjøre det enklere for beslutningstakere og bedrifter å vurdere miljøpåvirkningen fra eksisterende vannkraftverk og det som kreves om vi skal investere i nye vannkraftverk.

– Noen vannkraftmagasiner kan se naturlige ut ved første øyekast. Men de er påvirket av mennesker, og hvis land er blitt oversvømt for å opprette dem, kan dette påvirke landbaserte økosystemer, sier Martin Dorber, doktorgradskandidat ved Program for Industriell økologi (IndEcol), NTNU.

Livssyklusanalyse

Det er stor enighet om at vi må over på fornybare energikilder som vannkraft om vi skal bekjempe globale klimaendringer.

FNs klimapanel (IPCC) har sett på dette problemet i en spesialrapport om fornybare energikilder og klimaendringer. Organisasjonen sier myndigheter og industri må inkludere de langsiktige miljøkonsekvensene av vannkraft i dagens og fremtidige prosjekter.

På den måten kan de beregne miljøkonsekvensene av å utvide vannkraftproduksjonen.

Dorber og kollegene Francesca Verones fra IndEcol og Roel May fra Norsk institutt for naturforskning (NINA) så at de hadde det perfekte verktøyet for å tallfeste miljøvirkningen av vannkraftproduksjonen. Det er et analyseverktøy kalt livssyklusvurdering, ofte forkortet som LCA.

LCA ser på alle miljøpåvirkningene til et produkt eller en prosess i løpet av livssyklusen.

Det begynner helt fra starten, fra produksjonen av komponentene – til effekten mens produktet eller prosessen er opprettet og i bruk – og helt til det ikke lenger er i bruk og resirkuleres eller på annen måte avsluttes. Tanken er å gi et bilde av den totale miljøkostnaden.

Som eksempel kan du ta en livssyklusvurdering av en ølboks. Da trenger du å vite alt fra kostnadene ved å bryte ned råmaterialet bauksitt, frakte det til aluminiumsverket, lage boksen, til hva det krever å resirkulere det etter at det har blitt brukt.

Det er komplisert, men forskere ved NTNUs Program for Industriell økologi har perfeksjonert denne tilnærmingen for hundrevis av forskjellige produkter og prosesser.

Påvirker biologisk mangfold

En viktig miljøeffekt av vannkraft er at den kan påvirke det biologiske mangfoldet. Den kan forandre ferskvannshabitat og forringe vannkvaliteten. Den kan også forandre arealbruk når jord oversvømmes og blir til reservoarer, når dammen bygges, og av kraftledninger og veier som prosjektet trenger.

Forskerne innså at ikke nok informasjon er tilgjengelig ennå til at LCA kan vurdere alle disse effektene fra vannkraft. De bestemte seg derfor for å fokusere på ett sentralt problem: arealbruk og endring i arealbruk.

– Arealbruk og endring av arealbruk er et viktig problem, da det er en av de største drivkreftene bak tap av biologisk mangfold. Det fører til tap og ødeleggelse av habitat for mange arter, sier Dorber.

Naturlige innsjøer som vannreservoar

Det første trinnet for forskerne var å gjennomføre en livssyklusanalyse for å finne ut hvor mye areal som brukes for å produsere en kilowattime strøm.

Norge er en av verdens ti største vannkraftprodusenter. Over 95 prosent av all kraftproduksjonen i dette landet kommer fra vannkraft. Forskerne så derfor at de trengte å gjøre en analyse spesielt for Norge.

Det finnes databaser som forsøker å gi oss denne informasjonen, men den største, og mest brukte av disse hadde bare informasjon om vannkraftproduksjonen til Sveits og Brasil. Ingen av databasene tok hensyn til området til en naturlig innsjø som eventuelt ble brukt til vannreservoar, ifølge forskerne.

– De fleste av de norske vannkraftsreservoarene er skapt ved å demme opp naturlige innsjøer, sier Dorber.

– Hvis vi brukte informasjon fra databaser som ikke tar hensyn til vannarealet til de naturlige innsjøene før oppdemmingene, ville det gi en brutto overestimering av miljøpåvirkningen.

Problemet er at det finnes lite tilgjengelig informasjon om størrelsen på innsjøene som ble oppdemmet for å skape Norges 1289 vannkraftreservoarer. Men ved hjelp av satellittbilder fant forskerne en måte å beregne hvor store innsjøene var før de ble demmet opp.

Slik gjorde de det

Heldigvis hadde forskerne tilgang til to gode kilder. Den første var målinger av de faktiske arealene av reservoarene på det høyest regulerte vannivået, levert av Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE).

Den andre var gratis nedlastbare satellittbilder fra NASA-USGS Global Land Survey, hvor de brukte bilder fra 1972 til 1983 for Norge. Forskerne brukte også luftfotografier etter behov fra en internettportal som heter Norge i bilder, som har luftfotografier fra Norge fra så tidlig som 1937.

Datoen for bildene spilte en rolle fordi forskerne hadde behov for å se hvordan et landområde var før et vannkraftprosjekt ble bygget. Det betydde at de bare kunne vurdere vannkraftverk bygget siden 1937 for områder dekket av luftfotoene, og for dammer bygd siden 1972 for områder dekket av Landsat-bildene.

Derfor kunne de bare regne ut hvor mye jord som ble oversvømt for totalt 184 vannkraftreservoarer. Av ulike grunner kunne de ikke bruke data for 77 av disse reservoarene. Til sist kunne de beregne arealet for reservoarer som utgjør omtrent 20 prosent av den totale gjennomsnittlige årlige vannkraftproduksjonen i Norge mellom 1981 og 2010.

– Ved å dele det oversvømte landområdet med den årlige elektrisitetsproduksjonen til hvert vannkraftreservoar, beregnet vi stedspesifikke netto-observasjonsverdier for livssyklusanalysene, sier Dorber.

– Det ligger utenfor dette arbeidet, men vår tilnærming er et avgjørende skritt for å kvantifisere effekten av vannkraftproduksjonen på det biologiske mangfoldet.

Andre bruksområder, andre land

Dorber sier deres tilnærming kan tas i bruk av andre land som ønsker å vite mer om virkningen vannkraftutbygging har på miljøet, fordi Landsat-dataene dekker hele kloden og er fritt tilgjengelig.

Da de sammenlignet norsk informasjon med den fra Sveits og Brasil, så de hvor ulike effektene er i de forskjellige landene.

– Den gjennomsnittlige arealbruken i vår studie er på 0,027 m2 per år/kWh. Det er større enn de 0,004 m2 per år/kWh som er oppgitt i databasen for Sveits, sier Dorber.

– Da vi videre justerte arealbruken med ulike usikkerhetsfaktorer ble den gjennomsnittlige arealbruken 0,007 m2 per år/kWh, noe som fremdeles medfører ei økning. Dette innebærer at tidligere analyser som har brukt internasjonale databaser som Ecoinvent kan ha underestimert den gjennomsnittlige arealbruken fra vannkraftproduksjon i Norge.

Å vite hvor mye areal som ble oppdemmet da en dam ble bygd, kan også bidra til å beregne hvor mye vann som går tapt til fordampning, noe som kan påvirke akvatiske økosystemer ettersom mindre vann slipper gjennom dammen.

I tillegg fører opprettelsen av vannkraftreservoarer til en økning i klimagassutslipp i begynnelsen ettersom organisk materialet som ble oversvømt av reservoaret eller spylt inn i det blir nedbrutt.

– Med denne kunnskapen kan informasjonen fra undersøkelsen også brukes til å beregne netto vannforbruk og netto klimagassutslipp i livssyklusanalyser, sier Dorber.

– Vi har vist at fjernanalysedata kan brukes til å tallfeste endringen i arealbruk forårsaket av vannkraftmagasiner. Samtidig viser resultatene at endringene varierer mellom magasinene, sier Dorber.

– Vi viser dermed at man må se på hver enkelt utbygging av vannkraft for å nøyaktig kunne beregne de potensielle miljøpåvirkningene fra elektrisitetsproduksjonen i Norge og utlandet.

Kilde: Modeling Net Land Occupation of Hydropower Reservoirs in Norway for Use in Life Cycle Assessment M Dorber et al. Environ Sci Technol 52 (4), 2375-2384. 2018 Jan 31.