Orkugeta raforkukerfisins og breytileiki í rennsli vatnsfalla

Sent til Mbl.is: 5.12.2020 Birt í Mbl: 2.1.2021 Skúli Jóhannsson Email: skuli@veldi.is Website: www.veldi.is Eftir Skúla Jóhannsson Leidd eru rök að því að orkugeta raforkukerfisins í dag sé 21175 GWh/a. Mikilvægt er að átta sig á því hvernig óvissa í vatnsrennsli spilar þar inn. Orkugeta raforkukerfisins og breytileiki í rennsli vatnsfalla Raforkugeirinn á Íslandi hefur frá upphafi byggst á ríkiseinokun með úthlutun ríkisvaldsins á sérleifum til virkjunar vatnsafls og jarðvarma til fyrirtækja í eigin eigu, en frá 2003 og fram á þennan dag með markaðsráðandi stöðu fyrirtækja í opinberri eigu. Árið 2003 voru sett raforkulög um vinnslu, flutning, dreifingu og viðskipti með raforku og þá með samkeppni í vinnslu og viðskiptum í huga. Til að ná markmiðum raforkulaga var leitast við að koma á sjálfræði aðgreindra eininga innan raforkufyrirtækja með eigin bókhaldi og rekstri. Sem dæmi var Landsnet stofnað við að flutningskerfið var fært frá Landsvirkjun yfir í sjálfstætt fyrirtæki sem nú er í meirihlutaeigu Landsvirkjunar, en ríkið hyggst taka til sín eignarhlutann á næstunni. Enn sem komið er hefur ekki tekist að koma á virkri samkeppni á raforkumarkaði. Til þess að svo verði er nauðsynlegt að koma á markaði með raforku sem byggist t.d. á daglegum uppboðum fyrir markað morgundagsins. Það er verkefni Landsnets. Tímasetning orkuframkvæmda Samkvæmt fræðinni ætti ný vatnsaflsvirkjun að vera tímasett þegar breytilegur rekstrarkostnaður kerfisins er orðinn meiri en fjármagns- og rekstrarkostnaður virkjunarinnar. Ný vatnsaflsvirkjun gæti kostað 3,5 mUSD/MW (mUSD: milljónir bandaríkjadollara). Með 40 ára fjárhagslegum endingartíma, 6% árlegum reiknivöxtum og kostnaði vegna reksturs og viðhalds sem nemur 1% af stofnkostnaði á ári, má áætla að árlegar jafngreiðslur til að greiða niður fjárfestinguna á 40 ára endingartíma þurfi að vera 0,268 mUSD/ári/MW. Tekjur til þess koma frá raforkusölu. Ef gert er ráð fyrir 80% nýtni á uppsettu afli (7000 klst nýtingartíma á ári) þá verður framleiðsluverð raforku frá virkjun 0,268*1000/7 = 38,30 USD/MWh. Breytilegur rekstrarkostnaður er áætlaður með rekstrarhermun þar sem mismunandi flokkar varaafls (sýndarvirkjanir, enska: VPP virtual power plants) eru gangsettir ef virkjunarkerfið annar ekki eftirspurn. Varaafl með lægsta verð jafngildir verði á ótryggðri raforku til stóriðjuvera 15 USD/MWh og hæsta verð á orkuskerðingu er sett 500 USD/MWh (mín ákvörðun). Kalla mætti breytilegan rekstrarkostnað úr hermuninni sniðgöngukostnað (enska: avoided cost). Jaðarverð sniðgöngukostnaðar lýsir því hvernig meðaltal þess kostnaðar yfir öll vatnsár breytist með stærð raforkumarkaðar mælt í USD/MWh. Reglan er sú að meðan jaðarverð sniðgöngukostnaður er minna

en framleiðsluverð virkjunar þá ætti að bíða með gangsetningu, þar til jaðarverð nær framleiðsluverði. Þar er skilgreind orkugeta sem í þessu tilviki er 21175 GWh/a. Sjá meðfylgjandi skýringarmynd. Rétt er að taka fram að raforkuverð spilar ekki inn í þessa mynd en mun gera það með þriðja orkupakkanum. Staðhæfingar Bjarna Bjarnasonar Bjarni Bjarnason forstjóri Orkuveitu Reykjavíkur skoðaði hlutina á þessum nótum í blaðagrein í Morgunblaðinu 14.10.2020 þar sem hann hélt fram að núverandi markaðsálag á raforkukerfið væri 7% undir orkugetu, þó án þess að geta um hvaðan þær upplýsingar komu. Þessar staðhæfingar Bjarna urðu ódauðlegar með ávarpi Jóns Kalmanns Stefánssonar rithöfundar á ráðstefnu um hálendisþjóðgarð 1.12.2020. Tökum nú mið af ofangreindri orkugetu upp á 21175 GWh/a. Samkvæmt upplýsingum frá raforkuspárnefnd var raforkumarkaðurinn 19829 GWh árið 2018 eða 6,4% lægri en orkugetan og 19489 GWh/a árið 2019 eða 8,0% lægri en orkugetan. Það rímar ágætlega við grein Bjarna. Óvissan Á skýringarmyndinni er lárétti ásinn eða raforkumarkaðurinn sýndur á bili frá 16000 GWh/a þegar fyrsti snefilkostnaður fer að koma fram og upp í 25000 GWh/a þegar jaðarverð sniðgöngukostnaðar hefur beygt af í grennd við verðlag orkuskerðingar á 500 USD/MWh, en þá er aukning markaðar að öllu leyti tekin upp með orkuskerðingu. Ef reiknuð er orkugeta fyrir hvert vatnsár sem notað er í hermuninni og stillt inn á meðaltalið 21175 GWh/a þá verður að hafa miðlanir í upphafi hvers árs 80% af fullri miðlun. Lægsta gildi orkugetu verður 18850 GWh/a og hæsta gildið 22950 GWh/a eða með breytileika upp á 4100 GWh/a. Staðalfrávik reyndist vera 955 GWh/a. Niðurstöður fyrir hvert vatnsár eru sýndar á myndinni með 55 gulum kúlum á lárétta ásnum. Óvissuna hefði alveg eins mátt sýna með því hvernig niðurstöður einstakra vatnsára mynda meðaltal sniðgöngukostnaðar en það var látið ógert að þessu sinni. Meðaltalið segir því ekki allt og þarf jafnan að hafa breytileikann í huga. Reynsla síðustu ára og loftlagsspár benda til að öfgar í veðurfari og þar af leiðandi í rennsli vatnsfalla eigi eftir að aukast og þarf vissulega að huga að því. Svo að lokum Nefndir atvinnuvega- og nýsköpunarráðuneytisins um raforkuöryggi og orkustefnu til 2050, sem nýlega skiluðu áliti í skýrslum, hefðu gjarnan mátt taka tillit til þessarar óvissu við sína umfjöllun. Vonandi verður aðferðum við tímasetningu virkjunarframkvæmda breytt á næstunni og orkuverð á raforkumarkaði látið ráða meiru þar um, en það er í samræmi við ákvæði þriðja orkupakkans.

15. janúar 2021 Málstofa á vegum Hagfræðistofnunar Háskóla Íslands