Forskningsprojekt finansierat av Svenskt centrum för hållbar vattenkraft
Fokus för detta projekt är miljöeffekterna av korttidsreglering i reglerade vattendrag.
Svenskt centrum för hållbar vattenkraft
Vattenkraft bidrar med nära hälften av Sveriges elförsörjning och kommer att få ännu större betydelse i framtiden då vattenkraften i egenskap av att vara fossilfri och förnybar spelar en nyckelroll i omställningen till ett hållbart energisystem. Vattenkraften är det enda av de förnybara energikällorna som är planerbar både på kort och lång sikt, och kan därför balansera variationen i produktion av sol- och vindenergi. Denna planerbarhet kommer dock till priset av förändrade flöden i de utbyggda vattendragen, eftersom den bygger på att vatten lagras för att släppas på när el ska produceras i vattenkraftverken. Det handlar dels om att vatten från höga flöden i samband med snösmältning lagras till kommande höst och vinter och dels om att tappningen till kraftverk mer eller mindre momentant kan ökas eller minskas för att matcha elkonsumtionen, det vill säga korttidsreglering. Det är miljöeffekterna av korttidsregleringen som är fokus för detta projekt.
Korttidsreglering, definierat här som förändringar i flöden och vattenstånd på tidsskalor kortare än ett dygn, är central för att vattenkraftverken ska kunna fylla sin roll i elförsörjningssystemet nu, och ännu mer i ett framtida klimat, genom att möjliggöra balans- och reglerkraft. Det handlar dels om att hålla frekvensen i elnätet stabilt vid 50 Hz och dels om att snabbt balansera ökad eller minskad elkonsumtion genom att reglera flödet till kraftverken.
Samtidigt som korttidsregleringen är avgörande för elsystemet påverkar den vattendragens ekosystem, då hydrologin starkt avviker från de naturliga förhållanden som vattendragens arter är anpassade till. Denna påverkan har lett till minskad artrikedom och abundans av strömlevande fiskar, makroevertebrater, vattenväxter och strandväxter. Korttidsreglering påverkar också flera processer som är viktiga för vattendragens ekosystem, som ökad sedimentdynamik och förändrade isförhållanden. Kunskapen om de generella effekterna är ganska god, men det saknas kunskap om vilken/vilka aspekter av korttidsreglering som är mest skadlig för olika organismgrupper och processer. Detta gör det svårt att ge rekommendationer om hur effekterna av korttidsreglering kan lindras. Korttidsreglering kommer potentiellt sett få en ännu större betydelse i framtiden då den icke planerbara vind- och solenergin utgör en ökad andel av elproduktionen. Dessutom tillkommer utmaningar med ett förändrat klimat, där tillrinningens storlek och fördelning över året förändras, samtidigt som en ökad risk för extrema flöden ställer nya krav.
Särskilt korttidsregleringens effekter under vintern är otillräckligt kända. Vi vet att vintern kan vara en flaskhals för många organismers överlevnad och att isens varaktighet påverkar vattendragsekosystemens produktion och artsammansättning. Bristen på kunskap gör det svårt att förstå hur isen i relation till flödesförändringar påverkar olika arter. Isbildning i vattendrag är beroende av vattendragets lutning, morfologi, flöde av grundvatten, vattenmängd och avstånd till sjöar. I turbulenta vattendrag bildas inte is främst på vattenytan; istället bildas kravis som består av små iskristaller som kan fastna på partiklar, stenar, död ved och makrofyter. Kravis kan i sin tur bilda bottenis som kan täppa igen håligheter och täcka bottnen. Bottenis kan därmed stänga ute fiskar och andra organismer som behöver skydd under stenar samt bilda isdammar, som när de lossnar kan ge upphov till fysiska skador på fiskrom i bottensubstratet och växter och andra organismer i strandzonen.
I reglerade vattendrag försöker man ofta påverka ytisläggningens tidpunkt genom att dra ner på flödet under en kall period. I älvmagasin med korttidsreglering innebär dock de snabba förändringarna i vattenstånd och flöden att isen sjunker och lyfts, bryts sönder och fryser ihop igen under hela vintern. Det gör att isen trycker och gnager på stränderna (isskjuvning) genom hela vintern. Isskjuvningen trycker upp strandvallar, och när isen bryts sönder och rör sig nära stranden förs finmaterial och vegetation bort. De snabba förändringarna i vattenstånd torrlägger också strandnära vattentäckta ytor med potentiellt negativa konsekvenser for makroevertebrater och bryter upp den sammanhängande perioden med en intakt ytis, vilket har visat sig ha negativa konsekvenser för fiskar. Vinterklimatet i norra Europa förutspås bli varmare, med senare isläggning, ökad variation i tidpunkten och frekvensen för isbrytningen och ökningar i årliga flöden. Därför är kunskap om hur korttidsregleringen påverkar isdynamiken essentiell för att kunna finna sätt att mildra vattenkraftens negativa miljöeffekter.
