Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft PM Per-Erik Sandberg Länsstyrelsen i Dalarnas län

Transkript

1 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft PM 2018 Per-Erik Sandberg Länsstyrelsen i Dalarnas län

2 Förord Vattenkraften svarar för % av Sveriges årliga elproduktion. Vattenkraften är, särskilt på grund av sin reglerförmåga, en viktig del av dagens och framtidens förnybara energisystem. Ett kraftverks reglerförmåga är dess förmåga att öka eller minska produktionen beroende på variationen i efterfrågan. Detta förutsätter tillgång på vatten från uppströms liggande magasin. Genom att anpassa tappningarna ur vattenreglermagasinen, kan vattenkraften varje sekund förse elsystemet med rätt mängd energi i förhållande till samhällets varierande elbehov och övriga kraftslags aktuella produktionsförmåga. Behovet av reglerkraft bedöms öka i framtiden - i takt med ökad elproduktion från sol- och vindkraft. Kraftverksdammar och vattenreglering förändrar förutsättningarna för djur och växter i och kring våra vatten. Dammar hindrar fiskar och andra arter att ta sig mellan sina lek- och uppväxtområden. Förändrade vattenflöden och vattennivåer utarmar strandmiljöer. Många vatten klarar inte Sveriges miljömål. Vattenkraften behöver anpassas för att klara aktuella miljökrav och bidra till Sveriges mål för både vattenmiljö- och energiområdet. Men båda målen kan inte uppnås i alla vatten - det behövs en väl avvägd prioritering. Dessutom behöver flera andra perspektiv beaktas vid planering av åtgärder utarbetade Havs- och vattenmyndigheten tillsammans med Energimyndigheten en nationell strategi för åtgärder i vattenkraften (Havsoch vattenmyndighetens rapport 2014:14). I strategin tydliggörs att behovet av miljöåtgärder i vattenkraften behöver avvägas i förhållande till energinyttan och att de åtgärder ska prioriteras som ur ett nationellt perspektiv ger störst miljönytta i förhållande till påverkan på energisystemet. Samtidigt ska möjligheterna att behålla och stärka reglernyttan beaktas. Strategins planeringsmål för vattenkraftens miljöåtgärder, innebär att 2,3 % av vattenkraftens nuvarande elproduktion (motsvarande 1,5 TWh) kan tas i anspråk utan att orsaka väsentlig påverkan på dagens energisystem. Detta planeringsmål är också utgångspunkten för arbetet med Hållbar vattenkraft i Dalälven. Sveriges vattendrag har i strategin delats in i sex grupper - med utgångspunkt från en övergripande avvägning mellan miljö- och energivärden. Dalälven hör till grupp tre, vilket innebär att det behövs fördjupade regionala analyser för att identifiera vilka åtgärder i vattenkraften som ger störst miljönytta i förhållande till påverkan på energisystemet. 2 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

3 Länsstyrelsen i Dalarnas län har fått i uppdrag av Havs- och vattenmyndigheten att i samverkan med övriga länsstyrelser i nedre Dalälven och vattenkraftsbranschen, planera för Hållbar vattenkraft i Dalälven. Målsättningen för arbetet är att: Etablera en långsiktig regional samverkansprocess för Hållbar vattenkraft i Dalälven. Utveckla metoder för prioritering av miljöåtgärder mellan energi-, kulturoch miljövärden samt kommunicera erfarenheter med nationella myndigheter och andra län/områden. Ta fram en åtgärdsplan med de åtgärder som ger störst miljönytta i förhållande till påverkan på vattenkraften både effekt och elproduktion. Hållbar vattenkraft i Dalälven är en samverkansprocess mellan Dalälvens vattenregleringsföretag, Fortum och Vattenfall samt länsstyrelserna i Gävleborgs, Uppsala och Dalarnas län. Arbetet har under genomförts i projektform med projektledare, styrgrupp, projektgrupp och flera arbetsgrupper för olika delprojekt. SMHI har medverkat med hydrologiskt stöd. Ett tiotal delprojekt har genomförts för att sammanställa kunskap om Dalälvens vattenkraftssystem och dess påverkan på natur- och kulturmiljön samt utveckla arbetssätt och metoder för att avväga dessa värden med varandra. Externa synpunkter har inhämtats genom öppna seminarier. Havs- och vattenmyndigheten och Energimyndighet har fortlöpande följt arbetet. Rapporter, PM och övrigt material kan laddas ner från hemsidan - under fliken Hållbar vattenkraft i Dalälven. Syftet med denna rapport är att dokumentera de beräkningar av olika åtgärdstypers och åtgärders energipåverkan som tagits fram i samband med analyser av potentiella miljöåtgärder. Dessa beräkningar och bedömningar av åtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft är viktiga underlag vid avvägning och prioritering mellan alternativa miljöåtgärder. Rapporten har sammanställts av Per-Erik Sandberg och beretts inom arbetsgruppen för Dalälvens vattenkraftssystem, med representanter för Vattenregleringsföretaget, Fortum, Vattenfall och SMHI. Per-Erik Sandberg Projektledare Hållbar vattenkraft i Dalälven Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

4 Innehåll Förord... 2 Sammanfattning... 6 Dalälvens vattenkraftssystem... 9 Vattenkraftens generella miljöpåverkan Vandringshinder Torrfåror Kvillområden i nedre Dalälven Förändrad flödesdynamik Miljöåtgärders generella energipåverkan Elproduktion Reglerkraft Elproduktion + reglerkraft = energivärde Vandringsvägar påverkan på energivärden Syfte och mål påverkar utformning och vattenflöden Generella metoder för beräkning av energipåverkan Schablonberäkningar för vandringsvägar i Dalälven Beräkningar baserade på fördjupade underlag Sammanfattande diskussion Minimivattenföring i torrfåror - påverkan på energivärden Syfte och mål - vandringsväg och/eller strömbiotop? Beräkning av restaurerad areal strömbiotoper Schablonberäkningar för torrfåror i Dalälven Fördjupade beräkningar baserade på modelleringar Sammanfattande diskussion Ökad minimivattenföring i kvillområden - påverkan på energivärden 35 Syfte och mål för nedre Dalälvens kvillområden Dagens förhållanden Untra, Söderfors och Storgysinge kraftverk Schablonberäkningar för kvillområden Beräkningar baserade på fördjupade underlag Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

5 Sammanfattande diskussion Ekologisk anpassad flödesdynamik påverkan på energivärden Ekologiskt anpassad årsflödesdynamik - energipåverkan Ekologiskt anpassad korttidsreglering energipåverkan Sammanfattande diskussion Bilagor Bilaga 1 Medellågvattenföring (MLQ): Definition, beräkning och osäkerheter Bilaga 2 Vandringsvägars påverkan på elproduktionen, se Bilaga 3 Torrfåror minimivattenförings påverkan på elproduktionen -//- Bilaga 4 Kvillområden minimivattenförings påverkan på elproduktionen - // - Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

6 Sammanfattning I denna rapport presenteras de beräkningar av potentiella miljöåtgärders påverkan på energivärden som tagits fram som underlag för avvägningar mellan miljönytta och energipåverkan i samban med prioritering av åtgärder i åtgärdsplanen för vattenkraftens miljöåtgärder i Dalälven. De beräkningar som redovisas har tagits fram som ett beslutsunderlag och innebär inte i sig något ställningstagande till prioriteringen av redovisade åtgärder. Metodiken för att klarlägga åtgärders energipåverkan följer ett stegvis förfarande som inleds med schablonberäkningar. Om åtgärderna prioriteras och blir föremål för genomförandeplanering kommer de i ett senare skede att kompletteras med fältinventeringar och mer detaljerade beräkningar för att ta hänsyn till de lokala förutsättningarna. Hållbar vattenkraft i Dalälven har fokus på att identifiera, värdera och prioritera potentiella åtgärder för att säkerställa nationella naturvärden. I Dalälven ligger dessa värden främst i eller utefter älvens huvudflöde. De större kraftverken i älvens huvudflöde svarar för huvuddelen (>97 %) av Dalälvens energivärden. Mot den bakgrunden har beräkningar av påverkan på energivärden i första hand genomförts för varje kraftverk i huvudflödet. Potentiella åtgärders påverkan på kraftverk och magasin i biflödena har i detta skede endast beräknats översiktligt och för dessa anläggningar som grupp. För de biflöden och anläggningar som ingår i åtgärdsprogrammet kommer miljönytta och effekter att klarläggas i dialog med enskilda ägare i framtida delprojekt. Jfr rapporten Siljans lokala biflöden, (Länsstyrelsen ). Åtgärders syfte och mål En fråga som får stor betydelse för åtgärders utformning och energipåverkan är dess mål dvs. vilka arter och naturtyper som åtgärden avser att gynna. Till exempel är flödesbehovet för en fiskpassage som ska klara en enskild arts uppvandring (t.ex. lax) under en specifik årstid lägre i jämförelse med om målet är ekologisk konnektivitet för alla arters upp- och nervandring genom ett omlöp. Åtgärder för allmän ekologisk funktion ger därmed större energipåverkan i förhållande till mer specifika åtgärder som fiskvandringslösningar. De biologiska målen påverkar således hur många åtgärder som ryms inom ett visst åtgärdsutrymme. Spill i miljövägar Miljöåtgärder för vandringshinder, torrfåror och minimitappning i kvillområden innebär att en mindre andel av det vatten som idag går genom kraftverkets turbiner istället ska spillas genom vandringsvägar och sidofåror. Dalälven har till skillnad mot de flesta andra större utbyggda älvar ett 6 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

7 relativt högt lågvattenflöde (60 70 m3/s) och i huvudflödet förekommer aldrig nolltapppning. Det finns således alltid tillräckligt högt vattenflöde för att begränsa dessa åtgärdstypers energipåverkan till det enskilda kraftverket eller magasinet där åtgärden genomförs. Åtgärden påverkar då vare sig uppströms och nedströms liggande kraftverk eller älvens regleringsstrategi. Vandringsvägar i vattendragens nedre delar behöver generellt ett högre vattenflöde (ca 3 m3/s) i förhållande till källflöden och biflöden (ca 0,6 m3/s). I små vattendrag behöver dock en större andel (%) av medelvattenflödet tappas genom vandringsvägen. Det innebär att vandringsvägar får en större procentuell påverkan på dessa mindre verksamheter. Variationerna mellan hög- och lågvattenflöden utjämnas längs med vattendragen. Minimilågvattenföring (MLQ-oreglerat dvs före vattenkraftens utbyggnad) i nedre Dalälven är ca 130 m3/s och medelvattenföringen (MQ) ca 350 m3/s. MLQ är således ca en tredjedel av MQ vilket är betydligt högre än i älvens källflöden och biflöden. Tappning av MLQ i torrfåror får således en större procentuell påverkan på kraftverken i älvens nedre del. Åtgärder för flödesdynamik Miljöåtgärder för ekologisk anpassning av dagens flödesdynamik i kraftigt utbyggda älvar, med års- och korttidsreglering, förändrar förutsättningarna för hela älvens vattenkraftssystem eller grupper av kraftverk och dammar. Det kan innebära betydande påverkan på framför allt möjligheterna för årsoch korttidsreglering och kraftverkens förmåga att bidra med reglerkraft. Dessa åtgärdstypers energipåverkan kan inte skattas med schablonvärden utan behöver bli föremål för särskilda analyser och avvägningar mellan biologiska mål och energipåverkan. I förts hand bör åtgärder prioriteras för särskilt värdefulla områden/arter under deras mest känsliga årstider. Elproduktion och reglerkraft = energivärde Det finns flera olika schablonmetoder för att beräkna hur mycket ett kraftverks elproduktion reduceras vid behov av vandringsvägar, minimivattenföring i torrfåror och ökat lågvattenflöde i kvillområden. Åtgärder för flödesdynamik behöver dock alltid analyseras särskilt. Det är betydligt svårare att beräkna hur reglerkraften påverkas av enskilda miljöåtgärder. I Tabell 1 presenteras en övergripande kvalitativ bedömning av olika miljöåtgärders relativa påverkan på de enskilda kraftverkens reglerkraft (eller grupper av kraftverk för flödesdynamikåtgärder). Bedömningen har tagits fram inom Hållbar vattenkraft i Dalälven. De alternativa kryssen för vissa åtgärdstyper är beroende på åtgärdens omfattning, dvs. hur stor andel (%) av flödesvolymen som påverkas. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

8 Tabell 1. Miljöåtgärders generella påverkan på respektive kraftverks reglerkraft. De avvägningar som genomförs mellan energi- och naturvärden inom Hållbar vattenkraft i Dalälven kommer i huvudsak att baseras på miljöåtgärders påverkan på elproduktionen (GWh/år). Åtgärder för års- och korttidsreglering behöver dock analyseras och bedömas särskilt. Möjligheter för effektökning, i syfte att kompensera åtgärdernas påverkan på reglerkraften, har utretts i ett delprojekt. Se Dalälvens korttidsreglering. (Länsstyrelsen ). Miljöåtgärders samlade påverkan på Dalälvens elproduktion De beräkningarna av olika åtgärdstypers påverkan på elproduktion som redovisas i denna rapport kan sammanfattas i följande tabell för hela älven. Tabell 2. Miljöåtgärders påverkan på energivärden. Åtgärder Vandringsvägar vid alla kraftverk och regleringsmagasin. Elproduktionsbortfall Påverkan på reglerkraft 130 GWh/år Mycket liten MLQ i de 15 längsta torrfårorna (338 GWh/år) Måttlig - Alt.10 % reducerad elproduktion 140 GWh/år Basflöde i Båtfors och Bredforsen 74 GWh/år Måttlig - tydlig Ekologisk anpassad årsreglering 50 GWh/år Mycket stor Ekologiskt anpassad korttidsreglering 0 Ryms inom effektutbyggnad Totalt vid MLQ Alternativt vid 10 % i torrfåror 592 GWh/år 394 GWh/år Effektutbyggnad möjliggör både miljöåtgärder för korttidsreglering och viss kompensation för åtgärdsprogrammets påverkan på reglerkraften. Dalälvens totala elproduktion är ca GWh/år. Om alla åtgärder i ovanstående tabell genomfördes skulle det reducera den totala elproduktionen med 8-12 %, beroende på tappning till torrfåror. Planeringsramen för den nationella strategin för vattenkraftens miljöåtgärder är 2,3 % av dagens elproduktion. Hållbar vattenkraft i Dalälven utgår från samma åtgärdsnivå vilket ger en åtgärdsram på ca 115 GWh/år. Det innebär att det behövs en väl avvägd prioritering mellan miljönytta och energipåverkan. 8 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

9 Dalälvens vattenkraftssystem Dalälvens vattenkraftverk och regleringsmagasin samt hur de samverkar presenteras i rapporten Dalälvens vattenkraftssystem Energiproduktion och reglerkraftnytta samt påverkan på vattenflöden och vattennivåer, (Länsstyrelsen 2017:03). Text och figurer i detta avsnitt är hämtade från denna rapport. Dalälvens vattenkraftssystem består av ett 15-tal större regleringsmagasin i huvudflödet och ett hundratal mindre magasin i biflödena samt ett femtiotal större kraftverk i huvudflödet och lika många mindre kraftverk i biflödena. Se figur 1. Älvsträckan Trängslet - Älvkarleby är vattenkraftens pulsåder med Siljan som kraftsystemets hjärta. Huvuddelen av fallhöjden från Trängslet till Älvkarleby är utbyggd (372 av totalt 423 meter). I Gråda kraftverk anpassas hela tiden tappningarna från Siljan i förhållande till Västerdalälvens mer oreglerade vattenflöde. I syfte att optimera vattenflödet till alla nedströms liggande större kraftverk som har en utbyggnadsvattenföring på m3/s. Siljans reglering stöds i sin tur av Trängslets reglering och i viss mån de mindre magasinen i Oreälven. Dalälvens samlade elproduktion, installerad effekt och regleringsvolym - uppdelat på huvudflöde och biflöden i älvens sex delområden framgår av nedanstående tabell. De större kraftverken i huvudflödet svarar för huvuddelen av Dalälvens elproduktion på närmare 5 TWh/år. Dalälven bidrar med ca 8 % av Sveriges totala vattenkraftsproduktion på 65 TWh/år. Tabell 3. Dalälvens vattenkraftssystem i siffror. Regleringsvolym Elproduktion GWh/år Installerad effekt MW Huvudflödet Biflöden Huvudflödet Biflöden Huvudflödet Biflöden Österdalälven Oreälven Västerdalälven Runns tillflöden Mellersta Dalälven 125 > Nedre Dalälven ,4 Totalt Vattenreglering syftar dels till att minska spillet förbi turbinerna genom att spara vatten i magasin från tidsperioder med mycket nederbörd till torrperioder och dels till att omfördela elproduktionen från tidsperioder med liten efterfrågan till tidpunkter med hög efterfrågan. I praktiken innebär det både årsreglering för att spara vatten från vårfloden till nästa vinter och korttidsreglering med snabba, ibland momentana, flödesförändringar. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

10 Figur 1. Dalälvens vattenkraftverk och vattenregleringsmagasin. Dalälvens reglernytta har i rapport 2017:03 värderas med utgångspunkt från följande fem olika perspektiv: 1. Vattenregleringsmagasinens energi- och reglerkraftsnytta. 2. Driftstrategier för magasinen och kraftverk ett produktionsperspektiv. 3. Ekonomiskt mervärde ett företagsekonomiskt perspektiv. 4. Relativt reglerbidrag ett energisystemperspektiv. 5. Hydromorfologisk påverkan ett vattenvårdsperspektiv. 10 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

11 Teoretiskt är det möjligt att med hjälp av dessa mått och viktningsfaktorer matematiskt rangordna enskilda kraftverk eller grupper av kraftverk utifrån dess energivärde. Men då förloras helhetsperspektivet på kraftsystemet och insikten i betydelsen av samverkan mellan magasinens vattenreglering och de nedströms liggande kraftverkens elproduktion. I rapporten 2017:03 sammanfattas energivärdet av vattenkraftens vattenhushållning och regleringsmöjligheter i kvalitativa termer, med olika tidsperspektiv, för respektive delområde av Dalälven. De stora kraftverken i huvudvattendraget från Trängslet ner till Älvkarleby svarar för ca 85% av hela avrinningsområdets elproduktion och ännu högre andel av reglernyttan. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

12 Vattenkraftens generella miljöpåverkan Vattenkraftens påverkan på vattenflöden och vattennivåer i sjöar och vattendrag redovisas mer i detalj i nedanstående tre (1 3) rapporter i Länsstyrelsen i Dalarnas läns rapportserie. Miljöpåverkan redovisas utförligt i ytterligare en rapport (4). Texter och figurer i detta avsnitt är hämtade från dessa rapporter; 1. Dalälvens vattenkraftssystem Energiproduktion och reglerkraftnytta samt påverkan på vattenflöden och vattennivåer. (Rapport 2017:03). 2. Ekologiskt anpassad årsreglering för Dalälven. (Rapport ). 3. Dalälvens korttidsreglering Miljöeffekter och potentiell effektutbyggnad. (Rapport ). 4. Dalälvens naturvärden Påverkan från vattenkraften, åtgärdsbehov och prioriterade miljöåtgärder. (Rapport x). Dammar och vattenreglering förändrar vattnens fysiska förutsättningar. Dammar är vandringshinder. Magasin dämmer över tidigare strömbiotoper. Forsar har rensats bort för att vinna fallhöjd. I Dalälven är 32 km av den tidigare älvfåran torrfåror. I Nedre Dalälven är kvillsystem, som Båtfors, till stor del torrlagda med mycket låg minimitappning. Figur 2. Vattenkraftens generella påverkan på vattnen. Vandringshinder I stort sett alla kraftverksdammar och regleringsmagasin innebär vandringshinder för åtminstone arters vandringar uppströms. Många arter kan tillfälligtvis aktivt vandra eller drifta nedströms vid högvatten då vatten spills bredvid turbinerna. Eller passera genom åtminstone större turbiner dock med en viss dödlighet beroende på arternas storlek. Överlevnad av fisk genom olika typer av turbiner kan skattas med schablonmetoder. 12 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

13 Torrfåror I anslutning till de större kraftverken i Dalälvens huvudflöde finns ett 15-tal torrfåror på upp till 5 km längd. De har 0-tappning under huvuddelen av året, men de används ofta för spilltappning vid mycket höga flöden. Kvillområden i nedre Dalälven Dalälvens flöt före utbyggnaden av Untra och Söderfors kraftverk genom vittförgrenade områden med många strömpartier (kvillområden) - omgivna av trånga sektioner och låglänta områden (svämplan) som översvämmades vid högvatten och bildade de för nedre Dalälven så unika naturtyperna. Båtforsområdet vid Untra kraftverk har idag en minimitappningen på 40 m 3 /s under maj-juni, 20 m 3 /s under juli-augusti och 10 m 3 /s under övrig del av året. Minimitappningen vid Söderfors kraftverk sker dels till den nedströms belägna Kågbogrenen via Bredforsen (15 m 3 /s 1 april 30 september och 5 m 3 /s övrig tid) och dels till Hjällsjön (1 m 3 /s hela året). Förändrad flödesdynamik Regleringarna förändrar flödesdynamiken under året och ger högre vinterflöden, lägre vårfloder och snabba korrtidsförändringar. Inom vattenförvaltningen bedöms vattnens ekologiska status med stöd av indikatorer och undersökningar samtidigt som normer (mål) fastställs och åtgärdsbehov identifieras. Med hjälp av S-HYPE kan regleringars påverkan på den naturliga flödesdynamiken modelleras för dels årsreglering (Kvalitetsfaktorn Volymsavvikelse ) och dels för korttidsreglering (Kvalitetsfaktorn Flödets förändringstakt ). Årsreglering Nedströms de större årsregleringsmagasinen ökar vattenflödena påtagligt under vintern och minskar i motsvarande grad under våren. Kvalitetsfaktorn Volymsavvikelse visar en tydlig påverkan i alla delområdens huvudflöden, frånsett Västerdalälven. Denna kvalitetsfaktor indikerar måttlig status i hela Dalälvens huvudflöde nedströms Öster- och Västerdalälvens sammanflöde och otillfredsställande status nedströms alla större regleringsmagasin i övriga delområden. Korttidsreglering Nedströms regleringsmagasin och kraftverk som korttidsregleras varierar vattenflödet med någon timmes mellanrum. I t.ex. Gråda varierar tappningarna ofta mellan 50 och 250 m3/s. Kvalitetsfaktorn Flödets förändringstakt visar en kraftig påverkan framför allt när beräkningarna baseras på timvärden. Baserat på denna kvalitetsfaktor blir statusen dålig eller otillfredsställande i hela Dalälven från Trängslet till Älvkarleby (frånsett vattnen kring Gysinge) samt i Oreälven. I Västerdalälven och Runns tillflöden är korttidsregleringen begränsad. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

14 Miljöåtgärders generella energipåverkan Miljöåtgärder kopplat till vandringshinder, torrfåror och minimitappning i kvillområden innebär att en liten andel av det vatten som idag går genom kraftverkets turbiner istället ska släppas genom vandringsvägar eller sidofåror. Dalälvens huvudflöde har ett lågvattenflöde på minst m3/s under hela året och nolltappning förekommer aldrig. Det innebär att dessa typer av miljöåtgärders påverkan på elproduktionen begränsas till det enskilda kraftverket eller magasinet där åtgärden genomförs. Åtgärderna påverkar då inte vare sig uppströms eller nedströms liggande kraftverk. I de älvar som har nolltappning blir förhållandena det omvända då påverkar dessa åtgärder även andra kraftverks tappningar vilket kan få större konsekvenser. Ekologiskt anpassad flödesdynamik och framför allt anpassad årsreglering förändrar dock förutsättningarna för vattenkraftssystemet i grupper av kraftverk och magasin eller större delen av älven. Det innebär betydande påverkan på framför allt möjligheterna för års- och korttidsreglering som ger reglerkraft. Elproduktion I denna rapport presenteras flera alternativa beräkningsmetoder för att schablonmässigt kvantifiera miljöåtgärders påverkan på kraftverkens normalårsproduktion i enheten GWh/år. Kraftverkens normalårsproduktion kan beräknas med olika metoder eller baseras på historiska uppmätta värden. Om historiska värden används är det viktigt att basera normalårs - beräkningen på tillräckligt långa tidsserier som inkluderar skilda hydrologiska förutsättningar. Ytterligare en faktor som behöver tas i beaktande i samband med dessa beräkningar är hur stor andel av det totala vattenflödet som idag passerar genom turbinen respektive spills via utskoven vid framför allt höga flöden. I vatten med hög regleringsgrad kan spillet ligga på i storleksordningen enstaka procent medan det i framför allt mindre biflöden med låg regleringsgrad kan uppgå till flera tiotals procent av årsmedelflödet. Dessutom står kraftverken still vissa perioder för planerat underhåll och renovering vilket kan få betydelse för den totala mängden spill dvs vatten som inte bidrar till elproduktion. Om enskilda miljöåtgärder prioriteras i åtgärdsplaner kommer dessa schablonberäkningar i ett senare skede att kompletteras med detaljerade uppgifter om respektive kraftverk, fältinventeringar och förprojektering för att ta fram beräkningar baserade på både platsspecifika förutsättningar och biologiska effektmål. 14 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

15 I den nationella strategin för hållbar vattenkraft finns en samsyn mellan myndigheter och bolag att det är rimligt att avstå 2,3 % av elproduktionen på nationell nivå (dvs 1,5 TWh/år) för miljöåtgärder. Sammanfattningsvis finns både fastställda planeringsmål för den totala åtgärdsnivån samt metoder för att med tillräcklig noggrannhet beräkna de flesta enskilda åtgärders påverkan på elproduktionen. Syfte och biologiska mål för enskilda åtgärder har stor inverkan på hur många åtgärder som ryms inom ett visst åtgärdsutrymme. Åtgärder med bredare mål för ekologisk funktion kräver totalt sett mer vatten och får därmed större påverkan på elproduktionen i förhållande till mer specifika fiskvandringslösningar med vattenflöde endast under vissa årstider. Det avgör i sin tur hur många åtgärder som ryms inom ett visst åtgärdsutrymme. Reglerkraft Reglerkraft låter sig inte beräknas med ETT värde eftersom den dels innefattar flera olika tidsskalor från sekundsnabb frekvensreglering till korttidsreglering under dygn/vecka och vidare till årsreglering samt att nyttan/värdet dessutom behöver ses i ett elsystemperspektiv, som kan ha olika geografiska avgränsningar. Bedömningen sker dessutom i förhållande till ett rörligt mål - eftersom elsystemet kommer att förändras, både elproduktion och elanvändning. Reglerkraftens olika perspektiv I rapporten Dalälvens vattenkraftssystem (Länsstyrelsen 2017:03) belyses nyttan av Dalälvens reglerkraft utifrån följande fem olika perspektiv; 1. Vattenregleringsmagasinens energi- och reglerkraftsnytta. 2. Driftstrategier för magasinen och kraftverk ett produktionsperspektiv. 3. Ekonomiskt mervärde ett företagsekonomiskt perspektiv. 4. Relativt reglerbidrag ett energisystemperspektiv. 5. Hydromorfologisk påverkan ett vattenvårdsperspektiv. I rapporten sammanfattas reglernyttan av Dalälvens vattenkraft i kvalitativa termer för Dalälvens sex delområden, kompletterat med följande tabell (Tabell 4). Tabell 4. Elproduktion och reglerkraftsvärde för respektive delområde. Elproduktion och reglerkraftsvärde i huvudflödet Elproduktion Reglerkraftsvärde (siffror hänvisar till respektive textavsnitt ovan) Elproduktion Effekt 1 Ökad 1 Flyttad 2 Reglerings- 3 Ekonomiskt 4 Relativt 5 Status 5 Status Huvudflödet Huvudflödet elproduktion elproduktion strategei mervärde reglerbidrag Volyms Flödes- GWh/år MW GWh/år GWh/år År/Korttid Klass 1-3 Klass 1-3 avvikelse förändring Trängslet År/Korttid Österdalälven övrigt År/Korttid Oreälven År/Korttid Västerdalälven (År) Runns tillflöden År Mellersta Dalälven (År)/Korttid Nedre Dalälven (År/Korttid) Totalt Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

16 Det är ännu svårare att beräkna vilken påverkan en specifik miljöåtgärd får på vattenkraftssystemets balans- och reglerförmåga. Små kraftverk i biflöden kan också bidra med reglerkraft, åtminstone på årsbasis. Dessa kraftverk har mycket liten betydelse för att balansera Sveriges elsystem, men kan bidra lokalt/regionalt. Exempel på miljöåtgärders påverkan på korttidsregleringen I exemplet i Figur 3 visas hur förutsättningarna för ett kraftverks korttidsreglering, och därmed möjlighterna att bidra med reglerkraft på dygnsnivå, påverkas av en miljöåtgärd med tappning av MLQ i torrfåran. Vandringsvägar ger samma principiella påverkan, men kvantiativt blir påverkan mycket liten eftersom vattenbehovet är mycket mindre. Figur 3. Principiell påverkan på ett kraftverks reglerkraft till följd av miljötappningar (MLQ) genom en sidofåra (före detta torrfåra ). Kraftverket i Figur 3 har fortfarande kvar sin effekt och möjlighet att producera på fullgas vid behov. Men eftersom vatten hela tiden tappas ur magasinet till den fd torrfåran så kommer magasinet att få en mindre vattenvolym - beroende på återfyllanden från ovanförliggande magasin. Resultatet kan bli att det saknas drivvatten att köra turbinerna på hög effekt under lika lång tid som före miljöåtgärdens genomförande. Det innebär att kraftverkets produktion, när elsystemet bäst behöver kraften, kan minska. Eller så behöver ovanför liggande kraftverk tvångsproducera för att förse torrfåran med vatten. I vissa fall kan det således uppstå kedjeeffekter. 16 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

17 Kvalitativa bedömningar för Dalälven I den norska rapporten Miljövirkinger av effektkjöring, utgiven av forskningsprogrammet CEDREN presenteras en semikvantitativ bedömningsmetodik för att beskriva korttidsregleringars påverkan på miljön och olika biotopers sårbarhet. De faktorer och matriser som tagits fram är primärt utformade för påverkan på lax och det har inte inom ramen för Hållbar vattenkraft i Dalälven varit möjligt att anpassa dessa till Dalälvens förhållanden. CEDREN har inte utarbetat bedömningsmetoder för att belysa miljöåtgärders påverkan på reglerkraften. En biologiskt optimal tappning i vandringsvägar och torr-/naturfåror bör ges en årsflödesdynamik som liknar den naturliga dvs höga tappningar under framför allt vår och höst samt låga vinterflöden. Vilket är tvärt om vad vattenkraften strävar efter och som innefattas i begreppet reglerkraft. Tappningar i vandringsvägar ger mindre relativ påverkan på det samlade energivärdet än vad den minskade elproduktionen i sig indikerar. Med den utgångspunkter presenteras i Tabell 5 en övergripande kvalitativ bedömning av olika miljöåtgärders påverkan på ett enskilt kraftverks reglerkraft (eller grupper av kraftverk för flödesdynamikåtgärder). De alternativa kryssen för vissa åtgärdstyper är beroende på åtgärdens omfattning hur stor andel av flödesvolymen som påverkas. Tabellen sammanfattar olika åtgärdstypers relativa påverkan på reglerkraften. Tabell 5. Miljöåtgärders generella påverkan på respektive kraftverks reglerkraft. Vilken påverkan moderna miljövillkor för vattenkraften i Sverige får på elsystemet och dess behov av reglerkraft är ännu svårare att bedöma och framför allt en fråga för nationellt ansvariga myndigheter att belysa. Elproduktion + reglerkraft = energivärde Reglerkraft har allt tydligare lyfts fram som vattenkraftens styrka i förhållande till övriga energislag. Energikommissionen uttalar i den så kallade Energiöverenskommelsen (2016) att: Vattenkraftens utbyggnad ska främst ske genom effekthöjning i befintliga verk med moderna miljötillstånd. Effektutbyggnad blir allt viktigare Mot den bakgrunden har Hållbar vattenkraft i Dalälven genomfört ett särskilt delprojekt för att belysa dagens korttidsreglering och möjligheter för Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

18 effektutbyggnad. Se rapporten Dalälvens korttidsreglering Miljöpåverkan och potentiell effektutbyggnad (Länsstyrelsen ). Vattenkraften har en central funktion som regler- och balanskraft i hela tidsskalan mellan år och sekundnivå. Reglerkraften har således stor betydelse för det samlade energivärdet som i grunden handlar om att kunna producera elenergi då samhället/elsystemet bäst behöver den. Exempel på beräkningsmetod Hållbar vattenkraft i Dalälven ska göra avvägningar och prioritera potentiella miljöåtgärder i förhållande till påverkan på energivärdena. En ny bedömningsmetod har utvecklats för att värdera potentiella miljöåtgärder kvantitativt och rangordna dessa åtgärder för hela Dalälven i förhållande till miljönytta. Målsättningen har varit att på motsvarande sätt ta fram beräkningar av åtgärders påverkan på det samlade energivärdet. Men det saknas nationell vägledning för och exempel på sådana beräkningar. I denna rapport redovisas flera alternativa metoder för att beräkna hur mycket elproduktionen (GWh/år) minskar i respektive kraftverk vid genomförande av olika miljöåtgärder. Frågan uppkommer då om dessa beräkningar kan kompletteras med en faktor för att inkludera värdet av minskad reglerförmåga? En ansats för att kvantifiera påverkan på varje kraftverks energivärde ( summan av elproduktion och reglerkraft) är att multiplicera den minskade elproduktionen (GWh) med en faktor som semikvalitativt beskriver den relativa påverkan på det enskilda kraftverkets reglerförmåga. Inom Hållbar vattenkraft i Dalälven har det tagits fram exempel på beräkningar med följande faktorer; 0,4 för fiskväg, 0,7 för generella vandringsvägar och torr- /naturfåror samt 2 eller högre för ekologiskt anpassad års- eller korttidsreglering. Samlad bedömning Notera att denna påverkansfaktor ligger på samma nivå (0,7) för de flesta aktuella typer av miljöåtgärder frånsett de förhållandevis få åtgärder som påverkar flödesdynamiken. Vilket indikerar att sådana beräkningar inte tillför någon ytterligare information för avvägning och prioritering. Mot den bakgrunden kommer de avvägningar som genomförs mellan energioch naturvärden inom Hållbar vattenkraft i Dalälven att i huvudsak baseras på miljöåtgärders påverkan på elproduktionen (GWh/år). Åtgärder för årsoch korttidsreglering behöver dock fördjupade analyser eller bedömningar vilka delvis kan baseras på Tabell 5. I ett detaljprojekteringsskede inför åtgärders genomförande och samtidigt som underlag för nytt miljötillstånd kommer i de flesta fall mer detaljerade beräkningar att tas fram för berörda kraftverk. 18 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

19 Vandringsvägar påverkan på energivärden I princip alla dammar är vandringshinder för fisk och andra arters naturliga vandringsmönster för att nå lek- och uppväxtområden eller födosök under olika årstider. Vissa arter är beroende av att under sin livscykel kunna förflytta sig mellan olika biotoper och de riskerar att dö ut - medan andra arter påverkas långsiktigt genom att bli instängda mellan dammar och få ett begränsat genetiskt utbyte. Generellt påverkas arters uppströmsvandring i högre grad än nedströmsvandring. Mindre djur och småfisk kan passera nedströms vid spill bredvid turbinerna och genom åtminstone större kraftverksturbiner, om än med hög procentuell dödlighet. Syfte och mål påverkar utformning och vattenflöden Vid detaljerade beräkningar av vandringsvägars energipåverkan behöver bland annat följande faktorer vägas samman; Prioriterade målarter och deras behov av vandringsmöjligheter under olika årstider, kraftverkens utformning och platsspecifika förutsättningar för att utforma vandringsvägar, påverkan på elproduktion och reglerkraft under olika årstider mm. Alla dessa faktorer beaktas i ett detaljprojekteringsskede. Men för en första prioritering behövs en mer övergripande ansats baserat på schabloner för att gaffla in nivåer. Utgångspunkten för beräkningarna av vandringsvägars påverkan på energivärden är att påverkan begränsas till det aktuella kraftverket/dammen och den vattenvolym som tappas genom vandringsvägen. Huvuddelen av vattenflödet (för större kraftverk ofta %) kommer som vanligt att tappas genom turbinerna och producera el och reglerkraft. I följande avsnitt beskrivs några faktorer som har stor betydelse för detaljprojektering och beräkning av vandringsvägars energipåverkan. Det biologiska målet avgör behovet av vattenflöde Hur mycket vatten som behöver spillas genom vandringsvägar, dvs släppas förbi turbinerna, för att uppnå de biologiska målen är beroende av bland annat följande faktorer; Vandringsvägar kan utformas som omlöp dvs. ett konstgjort mindre strömvatten förbi dammen eller som olika typer av tekniska fiskvägar vilket kräver lite olika vattenflöden för att fungera bra. I stora vattendrag behövs högre vattenflöde genom vandringsvägar men andelen vatten (% av medelvattenföring) är generellt mycket lägre än för små vattendrag. Målarter och målnaturtyper avgör under vilka årstider som vandringsvägen behöver vara i funktion och även till viss del vattenflödets storlek. Funktionell fördelning av vattenflöde under året I praktiken bör ett visst årsmedelflöde genom en vandringsväg inte vara statiskt under året, utan fördelas så att det följer en naturlig flödesdynamik Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

20 för att stödja de biologiska funktioner som är målet med åtgärden. Om till exempel målet är fiskvandring för öring/lax behöver flödet vara högt under hösten för att locka (anlocka) lekfisk in i (och genom) vandringsvägen och även högt under smoltens utvandring, vanligen på våren. Exempel på alternativa flödesnivåer genom en fiskväg Beräknat vattenflöde vid detaljprojektering av en specifik vandringsväg kan variera påtagligt beroende på olika faktorer vilket åskådliggörs i följande hypotetiska exempel för en fiskväg med ett schablonflöde av 1,5 m3/s. Exempel för en vandringsväg med ett medelårsflöde på 1,5 m3/s - Fiskvandring enbart under 6 månader - 0,75 m3/s - Ökat medelflöde under hösten för anlockning + 0,5 m3/s - Ökat medelflöde under våren för smoltvandring - + 0,5 m3/s - Alternativa utformningar av vandringsvägen +/- 50% - Alternativa lösningar av olika projektörer +/- 50% Totalt kan projekterat årsmedelflöde variera mellan 0,75-3 m3/s dvs med åtminstone en faktor 2 i förhållande till schablonflödet. Generella metoder för beräkning av energipåverkan Vilken påverkan en specifik vandringsväg får på kraftverkets elproduktion och reglerkraft är bland annat beroende av följande faktorer; Vandringsvägens vattenflöde är direkt proportionell mot hur mycket den totala elproduktionen minskar. Vilka årstider som vandringsvägen behöver vara i funktion påverkar tappningens energivärde dvs. om vatten spills vid säsonger med liten efterfrågan på el och lågt elpris i förhållande till det motsatta. Torrår respektive våtår ger betydande mellanårsvariationer varför påverkan och effekt behöver ses i ett längre tidsperspektiv. Schablonvärden för vandringsvägars vattenflödesbehov I Havs och vattenmyndighetens (HaV:s) utkast till rapport Metod för prioritering av åtgärder i vattenkraften utifrån naturvårdssynpunkt, daterad , rekommenderas följande schablonvärden för vattenbehovet genom vandringsvägar. Dessa flöden kan enligt HaV användas för att få en översiktlig uppfattning om produktionspåverkan men det betonas samtidigt att de slutliga förslagen kan se helt annorlunda ut beroende på platsspecifika förutsättningar. 20 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

21 3 m3/s för stora kraftverk (>10 MW) 1,5 m3/s för mindre kraftverk 0,6 m3/s för kraftverk utan stor laxfisk (>70 cm) och med en effekt <1,5 MW. I HaV:s utkast till rapport anges också att för Dalälven och vattendragen norrut behövs ingen tappning genom fiskpassager under tidsperioden januari mars (eller längre perioder om det kan bevisas att ingen fiskvandring sker dessa tider). Om vandringsvägen utgörs av naturfåror med förutsättningar att fungera som forsekosystem behövs dock vattenflöde under hela året. Se även kapitlen Torrfåror och Kvillområden nedan. Vandringsvägars påverkan på elproduktion I detta avsnitt presenteras tre alternativa schablonmetoder för att beräkna hur mycket elproduktionen reduceras till följd av tappningar genom vandringsvägar med specifika årsmedelflöden som till exempel 0,6, 1,5 eller 3 m3/s. Jfr även kapitlet Schablonberäkningar för vandringsvägar i Dalälven där dessa värden redovisas för alla större kraftverk i Dalälven och Sammanfattande diskussion där dessa beräkningarna jämförs med varandra. En faktor som har betydelse för hur stor påverkan blir på elproduktionen är i vilken utsträckning respektive kraftverk idag spiller vatten vid högvatten. Då ska inte flödet i vandringsvägen under dessa tidpunkter räknas som förlust. Vissa metoder för schablonberäkningar tar inte hänsyn till dessa förhållanden. Då kan påverkan på elproduktionen överskattas med cirka tio procent, eller till och med mer i vattensystem med låg regleringsgrad. a) Utebliven elproduktion av den vattenvolym som tidigare tappats genom turbinen. Varje kraftverk har en specifik produktionskoefficient (MW/m3/s) som beskriver hur mycket elenergi varje kubikmeter vatten (m3) som passerar genom turbinerna producerar. Denna faktor bygger på kraftverkets fallhöjd och verkningsgrad. Kraftverkens produktionskoefficienter och verkningsgrader är sällan allmänt tillgängliga, varför en första schablonberäkning kan genomföras med en generell verkningsgrad på 90 % för större kraftverk. Eventuellt något lägre för små kraftverk. Formeln för denna beräkning är: Elred (kwh/år) = årsmedelflöde genom vandringsvägen (m3/s) x fallhöjd (m) x 9,82 (m/s2) x 0,90 x 8760 (timmar/år). Förenklat blir denna formel för hur mycket elproduktionen reduceras (Elred) genom en vandringsväg med ett specifikt flöde under hela året: Elred (GWh/år) = årsmedelflöde genom vandringsvägen (m3/s) x fallhöjd (m) x 0,0774. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

22 Notera att denna beräkningsmetod inte beaktar nuvarande spill varför den överskattar produktionsförlusten. Om det är känt hur många timmar ett kraftverk normalt spiller vatten då flödet överstiger utbyggnadsvattenföringen kan beräkningen justeras för denna tid och därmed bli mer exakt. b) Andel vatten genom vandringsvägen i förhållande till årsmedelvattenföringen (MQ). Denna beräkningsmetod innebär att kvoten mellan årsmedelflödet genom vandringsvägen (VV) i enheten m3/s och vattendragets årsmedelvattenföring (MQ) i m3/s multipliceras med kraftverkets normalårsproduktion i enheten GWh/år. Dessa uppgifter finns i oftast tillgängliga för överslagsberäkningar. Normalårsproduktionen kan beräknas på olika sätt och den uppgift som används vid beräkningar bör baseras på en längre tidsserie för att spegla bland annat variationer i vattentillgång. Metoden har tagit hänsyn till aktuellt spill. Formeln för denna beräkning är: Elred (GWh/år) = (VV/MQ) x kraftverkets normalårsproduktion (GWh) c) Andel vatten genom vandringsvägen i förhållande till kraftverkets utbyggnadsvattenföring. I denna beräkning ersätts medelvattenföringen i metod b ovan med kraftverkets utbyggnadsvattenföring, Qutb. Den senare uppgiften kan vara osäker för åtminstone mindre kraftverk. HaV rekommenderar denna metod i sin preliminära vägledning daterad , för att få en översiktlig bild av påverkan på elproduktionen. Jfr nedanstående kapitel Sammanfattande diskussion. Metoden har redan tagit hänsyn till aktuellt spill. Formeln för denna beräkning är: Elred (GWh/år) = (VV/Qutb) x kraftverkets normalårsproduktion (GWh) Vandringsvägars påverkan på reglerkraften Potentiella vandringsvägars påverkan på elproduktionen kan som redovisats ovan kvantifierats med flera olika schablonmetoder. Påverkan på reglerkraft är svårare att beräkna eftersom den innefattar flera olika tidsskalor från sekundsnabb frekvensreglering till korttidsreglering under dygn/vecka och vidare till årsreglering. Värdet ska dessutom ses i ett elsystemperspektiv. Vandringsvägar, vid kraftverken i Dalälvens huvudflöde, har dock enligt Tabell 5 Mycket liten påverkan på kraftverkens reglerkraft. Varför fokus för prioriteringar ligger på vandringsvägars påverkan på elproduktionen. 22 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

23 Schablonberäkningar för vandringsvägar i Dalälven Ovanstående tre metoder har i detta kapitel använts för att belysa hur mycket elproduktionen reduceras om vandringsvägar byggs vid alla stora kraftverk i Dalälvens huvudflöde. Schablonberäkningar för stora kraftverk i Dalälven Med stora menas här de kraftverk som i rapporten Dalälvens vattenkraftssystem (Länsstyrelsen 2017:03) särredovisas med namn i tabellerna för respektive delområde. Dessa knappt 50-tal kraftverk svarar för huvuddelen av älvens elproduktion. Havs och vattenmyndighetens generella flödesschabloner för vandringsvägar (0,6, 1,5 respektive 3,0 m3/s) har använts i dessa schablonberäkningar av vandringsvägars påverkan på elproduktionen för större kraftverk i Dalälvens huvudflöde. I särskild tabellbilaga på hemsidan redovisas följande grunddata och faktorer för dessa beräkningar samt resultatet av beräkningarna för respektive kraftverk; - Tekniska data för respektive kraftverk som fallhöjd, utbyggnadsvattenföring, installerad effekt och produktionskoefficient med en generell verkningsgrad av 90 %. - Energivärde i form av elproduktion (normalårsproduktion) och relativt reglerbidrag (klass 1 3). - Flödesdata från SMHI:s vattenwebb med modellberäknad MLQ-oreglerat och 30- årsmedelvärden för MLQ/MQ/MHQ vid reglerade förhållanden. - Potentiella vandringsvägars schablonflöden enligt HaV:s rekommendationer. Beräkningarna för ovanstående tre redovisade metoder (a-c) redovisas i kolumnerna under rubriken Reducerad elproduktion tabellbilagan. Resultaten sammanfattas i Tabell 6 nedan. Beräkningar baserade på produktionskoefficienter (a) bör ge de mest tillförlitliga uppgifterna, men dessa beräkningar överskattar påverkan eftersom dagens spill inte beaktats i denna beräkningsmetod. För de stora kraftverk som redovisas i tabellen har spillet överslagsmässigt beräknats uppgå till i genomsnitt 17 % av årsflödet (Baserat på kvoten mellan verklig och teoretisk elproduktion). Notera att om beräknade 135 GWh/år reduceras med 17 % spill blir värdet 112 GWh/år vilket väl överensstämmer med metod b (105 GWh/år) som kan användas även för mindre kraftverk. Se vidare avsnittet Sammanfattande diskussion nedan där de olika beräkningsmetoderna jämförs mer ingående. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

24 Schablonberäkningar för kraftverk och dammar i Dalälvens biflöden Mot bakgrund av att tekniska data saknas eller är osäkra för små kraftverk och magasin i biflöden så har påverkan på elproduktionen för dessa endast beräknats med schablonen 10 % reducerad elproduktion för kraftverk och 5 % reducerat elvärde för magasin. Elvärde är den elproduktion som hela magasinsvolymen ger när denna vattenvolym passerar genom alla kraftverk ner till havet. Vattenflödesbehovet för vandringsvägar vid kraftverk visar en stor spridning från ca 1 % vid stora kraftverk i nedre Dalälvens huvudflöde till 5-15 % av medelvattenföringen i små biflöden. Flödesbehovet för vandringsvägar i små vattendrag har i denna rapport generellt bedömts till 10 % av MQ. Det motsvarar ofta lägre flöde än HaV:s schablon på 0,6 m3/s. Beräkningarna som baseras på 10 % kan således underskatta vattenbehovet för vissa vandringsvägar och därmed även påverkan på de små kraftverkens elproduktion. Samlade effekter i Dalälvens huvudflöde och biflöden. I nedanstående tabell sammanfattas ovanstående beräkningar av hur mycket elproduktionen kommer att reduceras beroende på vid vilka grupper av kraftverk och regleringsdammar som åtgärden genomförs vid. Det ska jämföras med Dalälvens totala elproduktion som är idag ca GWh/år. Den beräknade reduktionen motsvarar då mellan 1 3 % av elproduktionen. Tabell 6. Reducerad elproduktion vid vandringsvägar i alla kraftverk och magasin. Anläggningar a) GWh/år b) GWh/år c) GWh/år Kraftverk i huvudflödet Kraftverk i biflöden 15 Magasin i biflöden 10 Totalt 130 Vattenfall genomförde 2014 en nationell Konsekvensanalys av hur mycket elproduktionen reduceras om det blir krav på vandringsvägar vid alla vattenkraftverk med en effekt över 10 MW. För Dalälven visade dessa beräkningar att elproduktionen skulle minska med mellan 64 och 129 GWh/år beroende på vattenflödet genom vandringsvägarna. Det stämmer väl överensstämmer med denna beräkning som ger närmare 100 GWh/år för motsvarande storlek (10 MW). Beräkningar baserade på fördjupade underlag Genom att inhämta kompletterande tekniska underlag om respektive kraftverk och regleringsdamms konstruktion och drift samt besiktning av anläggningen och dess närmiljö kan platsspecifika beräkningar och bedömningar av möjliga vandringsvägar tas fram. Om dessutom målarter anges kan flödesbehoven preciseras så att beräkningarna av hur mycket 24 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

25 elproduktionen reduceras blir bättre anpassade till de faktiska förhållandena än med schablonmetoder. HaV beskriver i rapporten 2015:26 Miljöåtgärder i vattenkraftverk ett stort antal olika typer av miljöåtgärder med koppling till vattenkraftverk och vattenreglering. På uppdrag av Hållbar vattenkraft i Dalälven har konsultföretaget EKOM tagit fram en arbetsmetodik för att inventera, beräkna och bedöma de platsspecifika förutsättningar för ett urval av dessa åtgärder, med fokus på vandringsvägar och fysiska habitat i anslutning till kraftverken. Metoden presenteras i PM Metod vid framtagande av underlag för prioritering bland ett urval av miljöåtgärder vid vattenkraftverk". (EKOM ). EKOM har hösten 2016 använt denna arbetsmetodik för att identifiera potentiella miljöåtgärder vid tolv medelstora kraftverk i Dalälven. Dessa kraftverk ligger i vatten vilka preliminärt bedömdes vara i behov av miljöåtgärder, främst vandringsvägar. EKOM har redovisat beräkningar och bedömningar i ett PM; Underlag för prioritering bland ett urval av olika miljöåtgärder vid tolv vattenkraftverk i Dalarna, daterat EKOM har för vart och ett av de tolv kraftverken analyserat förutsättningar för ett flertal olika typer och placeringar av vandringsvägar. Inventeringen kan betecknas som en förprojektering för att belysa alternativa möjligheter för att få konnektivtet i både upp- och nedströms riktning. Ett stort antal kombinationer av åtgärder har beskrivits och påverkan på elproduktionen har beräknats. De värden som redovisas i tabellen är en av flera alternativa åtgärder. Dessa är en blandning av olika typer av vandringsvägar och fördelning av flöden under året - primärt med öring som målart. I Tabell 7 och Figur 4 jämförs EKOM:s beräkningar med de ovan redovisade tre schablonberäkningarna för dessa kraftverk. Av ovanstående redovisning framgår att flödesbehovet och därmed energipåverkan i praktiken kan bli både större och mindre efter förprojektering baserat på platsspecifika förutsättningar - i jämförelse med generella schabloner. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

26 GWh/år Förprojektering EKOM Tabell 7. Jämförelse mellan alternativa metoder för att beräkna vandringsvägars reduktion av elproduktionen vid ett urval kraftverk. Schablonberäkningar respektive förprojektering av EKOM Kraftverk Reducerad elproduktion - tre schablonberäkningar Elproduktion årsmedel Flöde i fiskväg a) Produktions koefficient x Elproduktion b) Flödeskvoten fiskväg/mq x Elproduktion c) Flödeskvoten fiskväg/qutb x Elproduktion EKOM Förprojektering EKOM 2016 Ett alternativ GWh/år m3/s GWh/år GWh/år GWh/år GWh/år Väsa ,4 2,0 1,1 1,5 Blyberg ,6 2,2 1,2 1,5 Spjutmo ,0 4,5 2,0 3,5 Skattungbyn 7,8 1,5 0,9 0,5 0,5 0,7 Unnån 13 1,5 0,8 0,5 0,5 1,5 Hansjö 18 1,5 1,2 0,7 0,5 0,6 Lima ,9 4,7 1,5 1,8 Hummelforsen ,4 2,6 3,6 3,8 Båthusströmmen 13 1,5 2,0 1,3 0,8 1,1 Johannisholm 10 1,5 0,8 0,1 0,5 0,2 Gävunda 32 1,5 2,4 0,4 1,8 1,7 Totalt 21,2 17,8 10,9 14,9 4,0 Vandringsvägar - beräkning av reducerad elproduktion (GWh/år). Metodjämförelse. 3,5 3,0 y = 0,7221x 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 GWh/år = Flödeskvoten VV/MQ * årsmedelproduktion Figur 4. Metodjämförelser - schablonberäkningar och förprojektering. Projektet Laxfisk i nedre Dalälven (LIV) har på motsvarade sätt analyserat förutsättningar för vandringsvägar för havsvandrande fisk, främst lax, vid de 26 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

27 fyra nedersta kraftverken i Dalälven. Dessa beräkningar av vandringsvägars påverkan på elproduktionen innefattar minimitappningar i sidofåror varför de inte direkt kan jämföras med i detta PM redovisade schablonberäkningar. Figur 5. Kraftverk där vandringsvägar förprojekterats av EKOM och LIV. Sammanfattande diskussion I Figur 6 och Figur 7 jämförs resultaten från de tre schablonberäkningarna med varandra. Generellt visar de olika beräkningarna jämförbara värden. Beräkningar baserat på produktionskoefficienter bör ge den bästa noggrannheten. Men om man inte korrigerar för befintligt spill (vilket inte utförts i dessa beräkningar) så blir energipåverkan för hög. Beräkningar baserat på andelen flöde genom vandringsvägen i förhållande till medvattenföringen (MQ) visar god statistisk samstämmighet (0,86) med beräkningar baserade på teoretiska produktionskoefficienter (Skattad verkningsgrad av 90 %). Beräkningsmetoden som baseras på kvoten mellan flöde i vandringsvägen och utbyggnadsvattenföring (VV/Qutb) kan ge en kraftig underskattning av påverkan för större kraftverk med års- och korttidsregleringsmagasin. Metoden kan möjligen användas för små kraftverk, men för dessa saknas ofta säkra uppgifter om utbyggnadsvattenföring. Mot bakgrund av att flödeskvoten för andel vatten genom vandringsvägen VV/MQ (reglerat) både kan användas för enskilda större kraftverk och som Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

28 GWh/år = Flödeskvot VV/MQ x Elproduktion schablon (10 %) för grupper av små kraftverk, där underlaget är mer osäkert, används denna metod för de avvägningar mellan enskilda vandringsvägars miljönytta och dess påverkan på elproduktionen som ska genomföras i samband med utarbetande av åtgärdsplanen för Dalälven. Noteras kan att den totala påverkan på elproduktionen i dessa beräkningar (ca 130 GWh/år) är större än den nationella strategins planeringsram på 2,3 % som motsvarar ca 115 GWh/år för Dalälven. Reducerad elproduktion - vandringsvägar Metodjämförelse 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 y = 0,8685x - 0,207 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0-5,0 GWh/år = produktionskoefficient * flöde i vandringsväg Figur 6. Reducerad elproduktion i GWh/år med olika beräkningsmetoder. Figur 7. Reducerad elproduktion i GWh/år med olika beräkningsmetoder. 28 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

29 Minimivattenföring i torrfåror - påverkan på energivärden I anslutning till femton större kraftverk i Dalälven finns längre naturfåror som torrlagts när kraftverken byggdes. Vanligtvis är de idag helt torrlagda - därav namnet torrfåror. Dessa fåror kallas ibland även naturfåror eller ursprungsfåror eftersom vattendraget rann här igenom före kraftverkets utbyggnad. Dessa 15 torrfåror har en total längd av 33 km. Se Tabell 8. Torrfåror längre än 100 meter vid Dalälvens större kraftverk och dammar.. Torrfåror har ofta en naturlig bottentopografi och påverkan från flottledsrensningar är i allmänhet begränsad. Tabell 8. Torrfåror längre än 100 meter vid Dalälvens större kraftverk och dammar. Kraftverk/magasin Torrfårans längd (m) Dalstuga 400 Eldforsen 500 Tängerdammen 900 Båthusströmmen Lanforsen Hansjö kraftverk Hummelforsen Mockfjärds kraftstation Furudals kraftverk Ugsi Kraftverk Gävunda kraftverk Horrmundsvalla Vässinkoski kraftverk Noppikoski kraftverksdamm Trängsletdammen Båtfors - kvillsystem Bredforsen kvillsystem Total längd i meter exkl. Båtfors och Bredforsen Stor area Stor area Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

30 Torrfårorna används idag för vattentappning när älvens flöde överstiger kraftverkens utbyggnadsvattenföring och vid driftsstopp i kraftverken då flödet plötsligt kan bli mycket högt. Dessa förhållanden gör att det är svårt att upprätthålla bra flödesförhållanden även om det införs minimitappning. Syfte och mål - vandringsväg och/eller strömbiotop? Miljöåtgärden minimitappning i torrfåror kan ha två skilda mål; Möjliggöra faunapassage genom torrfåran och förbi dammen. Återskapa ett naturligt strömhabitat i större del av fåran. Om tappning genom torrfåran endast är del av en vandringsväg förbi kraftverksdammen så är flödesbehovet betydligt lägre än MLQ. I dessa fall är det ofta funktionellt med biotopförändringar för att få en smalare bäck med goda vandringsförutsättningar. Om torrfåran primärt är en del av en vandringsväg så beräknas påverkan på elproduktionen i ovanstående kapitel Vandringsvägar påverkan på energivärden. I detta kapitel behandlas energipåverkan för minimitappning i torrfåror där målbilden är att restaurera fåran till funktionella strömhabitat. (Vilka då dessutom kan fungera som en del av en vandringsväg.) Beräkning av restaurerad areal strömbiotoper Minimitappningars miljönytta är beroende av dels områdets naturvärden och dels hur stora arealer strömhabitat med specifika egenskaper i form av bottenstruktur, djup och vattenflöde som åtgärden återskapar. Denna areal kan beräknas med olika metoder och modeller. Inom Hållbar vattenkraft i Dalälven har vi använt följande stegvisa förfarande för att, vid behov, ta fram arealen med allt större noggrannhet: 1. Torrfårans area beräknad från längd/bredd på vanliga lantmäterikartor eller flygbilder. Ger en första bild av objekten och dess areal. Se Fel! Hittar inte referenskälla. med torrfårornas längd hämtad från rapporten Dalälvens vattenkraftsystem (Länsstyrelsen 2017:03). 2. Arealen rinnande vatten (vattentäckta ytor) hämtat från nationellt GIS underlag från lantmäteriet. Visar arealen rinnande vatten vid normalt flöde. Finns framtaget för alla torrfåror. 3. GIS-modellerad areal strömmande vatten (lutning mellan >0,25 % och 4 %). Dessa arealer utgör en delmängd av ovanstående punkt 2 med lämpliga strömförhållanden 30 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

31 för framför allt laxfisk och alla de arter som trivs i dessa habitat. Beräkningar har tagits fram för Dalälvens 15 största torrfåror. Se tabellbilaga på hemsidan. 4. HecRas-modellering för att beräkna areal strömhabitat (0,5 2 m/s i strömhastighet) vid ett specifikt flöde och tappning. Analysen baseras på högupplöst laserscannad höjddata från lantmäteriet. Vattenmyndigheten har genomfört HecRas-modellering för ett tiotal av Dalälvens torrfåror. 5. Provtappning och modellering av arealer med specifika strömegenskaper. Provtappning har genomförts för Båtfors. Se kapitlet Kvillområden nedan. 6. Fältinventering och verifiering av potentiella ytors kvalitéer. Detta sista steg syftar till att klarlägga eventuella behov av biotopåtgärder för att optimera nyttan av restaurerade arealer/habitat. Projektet Laxfisk i nedre Dalälven (LIV) har genomfört biotopinventeringar av ett stort antal områden i nedre Dalälven. Värdering av miljönyttan med flödesåtgärder i Dalälvens torrfåror beskrivs i rapporten Dalälvens naturvärden påverkan från vattenkraften, åtgärdsbehov och prioriterade miljöåtgärder. (Länsstyrelsen ). Schablonberäkningar för torrfåror i Dalälven Flödesbehovet genom torrfåror kan beräknas/bedömas med flera alternativa metoder i förhållande till åtgärdernas effektmål. Med i grunden samma metoder som för vandringsvägar. Skillnaden består främst i att flödena vid minimitappning genom torrfåror är mycket större än för vandringsvägar, vilket gör att påverkan på reglerkraften kan behöva värderas annorlunda. Vattenflödesbehov För att återskapa naturliga strömhabitat i torrfåror anges ofta ett generellt flödesbehov av MLQ - i kombination med högre flöden under vår och höst för att simulera en mer naturlig flödesdynamik. Beräkning kan också tas fram för tappningar på till exempel 5 % eller 10 % av medelvattenflödet (MQ) vilket i allmänhet är betydligt lägre flöden än MLQ. I ett särskilt PM i bilaga 1 redovisar SMHI vad begreppet MLQ betyder, hur det beräknas och osäkerheter i beräkningar. Påverkan på elproduktionen För utförligare genomgång av beräkningsmetoder hänvisas till kapitlet Generella metoder för beräkning av energipåverkan ovan i avsnittet om vandringsvägar. I särskild tabellbilaga på hemsidan redovisas beräkningarna av hur mycket elproduktionen reduceras vid följande tre alternativa flöden/tappningar genom Dalälvens 15 största torrfåror; Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

32 1. MLQ oreglerad dvs före vattenkraftens utbyggnad. 2. Tappning med 5 % av nuvarande medelvattenföring (5 % av MQ reglerad). 3. Tappning som minskar elproduktionen med 10 %. Vid beräkning enligt punkt 1 och 2 multipliceras vattenflödet genom torrfåran (MLQ respektive 5% av MQ) med kraftverkens generella produktionskoefficient (90 % verkningsgrad). Punkt 3 beräknas som 10 % av respektive kraftverks normalårsproduktion. Alla dessa tre beräkningar visar att minimivattenföring i torrfåror ger en förhållandevis stor påverkan på kraftverkens elproduktion. Påverkan på kraftverkens reglerkraften Tappningarna i naturfåror bör på motsvarande sätt som för vandringsvägar anpassas under året i förhållande till den naturliga flödesregimen med lägre flöden vintertid och högre sommartid i kombination med högre flöden under vårflöden och höstflödestoppar. För en ännu bättre anpassning till naturliga förhållanden är det även funktionellt att variera flödet mellan torr- och våtår år för att simulera den naturliga variationen inom och mellan år. Påverkan på enskilda kraftverks reglervärde blir därmed lägre än påverkan på dess elproduktion. Se diskussion i kapitlet Vandringsvägar påverkan på energivärden samt Figur 3 som visar hur minimitappning i en torrfåra kan begränsa de möjligheterna för maximal effekt under längre tidsperioder. Påverkan på reglerkraft vid minimitappningar i torrfåror bedöms kvalitativt i enlighet med Tabell 5. Skillnaderna i förhållande till vandringsvägar är att flödena bredvid turbinerna är betydligt högre än för vandringsvägar. Det kan framför allt få betydelse för vattenkraftsystem med nolltappning. Miljönytta i förhållande till energipåverkan I tabellbilagor (på hemsidan) redovisas potentiella arealer rinnande respektive strömmande vatten (dvs beräkningar enligt punkterna 2 och 3 ovan) för minimitappningar i respektive torrfåra. Dessutom redovisas kvoten mellan 10 % minskad elproduktion och arealen rinnande vatten (punkt 3 ovan) som kan uttryckas i enheten GWh/ha och år för att tillskapa strömhabitat. Dessa värden ger underlag för avvägning och prioritering mellan åtgärder. Fördjupade beräkningar baserade på modelleringar Hec-Ras modelleringarna kommer att användas vid detaljprojektering av de åtgärder som ingår i åtgärdsplanen för vattenkraftens miljöåtgärder i Dalälven. Sammanfattande diskussion Av dessa beräkningar framgår att minimitappningar i Trängslet och Mockfjärd torrfårorna ger både en stor påverkan på elproduktionen och 32 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

33 begränsad areal strömvatten i förhållande till energipåverkan. Minimitappning i Lanforsen ger en förhållandevis stor påverkan på elproduktionen, men här är miljönyttan hög varför åtgärden behöver analyseras ytterligare i samband med prioriteringar. Figur 8. Trängslets torrfåra. Dalälvens längsta, 5200 meter. I Tabell 9 sammanfattas ovanstående beräkningar av hur mycket elproduktionen kommer att reduceras vid minimitappning i Dalälvens 15 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

34 längsta torrfåror för tre alternativa miljötappningar. De beräknade värdena ska jämföras med Dalälvens totala elproduktion som är idag ca GWh/år och den nationella strategins planeringsram som är ca 115 GWh/år för Dalälven. Den beräknade reduktionen för minimivattenföring i dessa 15 torrfåror motsvarar mellan 2 7 % av Dalälvens elproduktion beroende på vattenflöde/beräkningsmetod. Tabell 9. Reducerad elproduktion vid minimivattenföring i torrfåror. Anläggningar MLQ oreglerad 5 % av MQ reglerad 10 % av elproduktionen Dalälvens 15 längsta torrfåror Figur 9. Torrfåror och kvillområden i Dalälven. 34 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

35 Ökad minimivattenföring i kvillområden - påverkan på energivärden Kvillområden är till skillnad mot ovan beskrivna torrfåror betydlig mer mångfacetterade naturmiljöer med vittförgrenade nät av sidofåror och trånga sektioner som vid höga flöden dämmer upp vattenytan och det bildas en palett av olika mikromiljöer - både i och längs vattendraget. Mot bakgrund av områdenas mycket höga naturvärden har de idag en viss minimivattenföring. Syfte och mål för nedre Dalälvens kvillområden Båtfors och Bredforsen är de viktigaste kvillområdena i nedre Dalälven. I detta avsnitt belyses energipåverkan av ökad minivattenföring för att få ett funktionellt basflöde i dessa bägge områden. Energipåverkan av ekologiskt anpassad årsreglering, med betydligt högre flöden under en begränsad tid av våren för att stärka svämplanets naturvärden, behandlas i nästa kapitel. De åtgärdsförslag för nedre Dalälven som identifieras i rapporten Dalälvens naturvärden (Länsstyrelsen ) omfattar vandringsvägar, minimitappning i torrfåror, ökad minimitappning i kvillområden och ekologiskt anpassad årsflödesdynamik (våröversvämningar). Övergripande mål för åtgärderna i nedre Dalälven är dels att återställa ekologiskt anpassad årsflödesdynamik genom att säkerställa återkommande långvariga högvatten under våren samt dels att restaurera strömbiotoper och återfå naturligt reproducerande lax och havsöringsbestånd genom att säkerställa basflöde genom kvillområdena och möjlighet för fiskvandring. Basflöde genom de viktigaste kvillområdena Båtfors och Bredforsen gynnar både fisk/vattenmiljöer och naturvärden i strandzonen/svämplanet där många hotade kryptogamer kommer att gynnas av ökad luftfuktighet. Åtgärderna ska ses i perspektivet av att Nedre Dalälven är ett unikt område - inte bara i Sverige utan även i hela norra Europa. I detta kapitel redovisas hur åtgärder för ett funktionellt lågvattenflöde, här kallat basflöde, påverkar elproduktionen. Dagens förhållanden För närmare beskrivning av kraftverk, magasin och regleringar i nedre Dalälven se rapport Dalälvens vattenkraftsystem. (Länsstyrelsen 2017:03). Untra, Söderfors och Storgysinge kraftverk Korta fakta om berörda kraftverk: Untra har en fallhöjd av 14,0 meter och producerar idag ca 270 GWh/år. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

36 Söderfors har en fallhöjd av 5 meter och producerar idag ca 100 GWh/år. Storgysinge har en fallhöjd av 6,5 meter och producerar idag ca 6 GWh/år. Elproduktionen för Storgysinge baseras på dagens minimitappning till Båtfors som varierar mellan m3/s beroende på årstid (se nedan). Utbyggnadsvattenföringen är 20 m3/s. Fallhöjden vid Storgysinge är 6,5 meter i förhållande till Untra kraftverks fallhöjd av 14,0 meter. Dagens minimitappning i Storgysinge minskar den samlade elproduktionen vid de bägge kraftverken med ca 7 GWh/år. Nuvarande minimitappning Båtforsområdet vid Untra kraftverk har idag en minimitappningen på 40 m 3 /s under maj-juni, 20 m 3 /s under juli-augusti och 10 m 3 /s under övrig del av året. Tappning sker vid Storgysinge minikraftverk. Minimitappningen vid Söderfors kraftverk sker dels till den nedströms belägna Kågbogrenen via Bredforsen (15 m 3 /s i sex månader sommartid dvs. 1 april 30 september och 5 m 3 /s resterande tid) och dels till Hjällsjön (1 m 3 /s hela året). Medellågvattenföringen i nedre Dalälven (MLQ-oreglerad) var före vattenkraftens utbyggnad ca 130 m3/s. Varav ca 2/3 rann genom Bredforsenområdet och upp mot 80 % av flödet genom Båtforsområdet. Minimitappning i dessa kvillområden är dag betydligt lägre än de naturliga lågvattenflödena. MLQ i nedre Dalälven är idag (reglerat) drygt 100 m3/s och MQ ca 370 m3/s. Schablonberäkningar för kvillområden En första beräkning för potentiella miljöflödens påverkan på elproduktionen kan genomföras med samma tre schabloner som för torrfåror dvs baserat på MLQ (oreglerat), tappning med 5 % av MQ och en tappning som ger 10 % reducerad elproduktion. Beräkningarna för Båtfors och Bredforsen redovisas i tabellbilaga som sammanfattas i nedanstående Tabell 10. Tabell 10. Schablonberäkning av reducerad elproduktion vid minimitappningar genom Untra respektive Båtfors. Område Vattenkraftverk Tappning Oreglerad MLQ Tappning 5% av reglerad MQ Tappning med 10 % minskad elproduktion GWh/år GWh/år GWh/år Bredforsen Söderfors 31,5 6,5 10,0 Båtfors Untra 31,5 6,4 27,0 Totalt Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

37 För närmare diskussion om de olika beräkningsmetoderna se ovanstående avsnitt om Vandringsvägar och Torrfåror. Mot bakgrund av bland annat följande faktorer kan inte ovanstående enkla schablonvärden användas som underlag för prioritering av dessa åtgärder varför det behövs fördjupade analyser och beräkningar (se nedan): - Nyckelområden för både lek- och uppväxt av lax/havsöring samt svämmiljöer med höga internationella värden (N2000). - Förhållandevis stor energipåverkan i absoluta tal (GWh/år) men samtidigt höga potentiella miljövärden värden (ha) i förhållande till energipåverkan. - Storgysinge minikraftverk tillgodogör sig viss del av spillet till Båtfors. Beräkningar baserade på fördjupade underlag I detta steg kommer underlag och analyser för miljönytta och energipåverkan att fördjupats enligt följande: Provtappning i Båtfors klarlägger miljönyttan Projektet Laxfisk i nedre Dalälven (LIV) har utfört omfattande inventeringar för att klarlägga förutsättningarna för att återetablera lek och uppväxt av lax och havsöring mellan Älvkarleby och Näs. Båtforsområdet har identifierats som ett nyckelområde i nedre Dalälven eftersom området dels är det historiskt viktigaste lek- och uppväxtområdet för havsvandrande fisk och dels hyser stora arealer översvämningsberoende naturtyper. LIV har med ekonomiskt stöd från och i samverkan med Hållbar vattenkraft i Dalälven tagit fram en hydraulisk modell för Båtforsområdet i syfte att visa hur vattenflöden och vattennivåer fördelas i området vid alternativa tappningar i Storgysinge. Modellen har kalibrerats genom provtappning våren I rapporten LIV- Laxfisk i nedre Dalälven (Länsstyrelsen i Gävleborgs län 2018:4) redovisas hur stora arealer strömbiotoper (med olika flödeshastighet) som erhålles vid alternativa tappningar. LIV har även beräknat hur många laxhonor som förväntas återvända till respektive lekområde vid alternativa scenarier av tappningar och biotopåtgärder. Det finns således ett bra beslutsunderlag för prioritering av åtgärder. Den genomförda provtappningen visar att tappningen sommartid behöver vara ca 100 m3/s för att fylla strömpartierna i Båtfors med vatten. LIV anger att flödet vintertid (1 oktober till 30 april) kan vara något lägre. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

38 I detta PM används ett vinterflöde av 80 m3/s och sommarflöde på 100 m3/s (dvs ett genomsnittligt årsflöde av knappt 90 m3/s) genom Båtfors som utgångspunkt för beräkning av påverkan på elproduktionen. Basflödet i Båtfors beräkning av påverkan på elproduktionen Tappning till Båtfors sker primärt vid minikraftverket Storgysinge som idag har en utbyggnadsvattenföring på 20 m3/s. Beräkningar av hur ett basflöde av 90 m3/s genom Båtfors påverkar den samlade elproduktionen vid Untra och Storgysinge behöver utföras för följande två alternativa scenarier: - Storgysinge kraftverk byggs ut till en slukförmåga på knappt 90 m3/s. - Storgysinge byggs inte ut utan körs på full utbyggnadsvattenföring dvs 20 m3/s hela året. Övrigt flöde (70 m3/s) spills vid kraftverket. En enkel metod för att översiktligt beräkna hur elproduktion vid Untra kraftverk reduceras vid ett spill på 90 m3/s till Båtfors är att multiplicera kvoten spillvolym/mq (dvs. 90/370 m3/s), med dagens årsmedelproduktion i Untra som är 270 GWh/år, vilket ger en reducerad elproduktion i Untra kraftverk på 66 GWh/år. Men en viss del av denna kan återvinnas i Storgysinge enligt ovanstående två alternativa scenarier. Om Storgysinge byggs ut till en utbyggnadsvattenföring på 90 m3/s finns potential att nyttja knappt halva fallhöjden (6,5 av 14 meter) av spillet dvs återvinna i storleksordningen (6,5/14) x 66 = 31 GWh. Därmed skulle elproduktionen vid Untra/Storgysinge reduceras med = 35 GWh/år. Om Storgysinge inte byggs ut, utan körs med maxeffekt hela året (20 m3/s), kommer dess elproduktion att öka till ca 7 GWh/år. I detta scenario reduceras den samlade elproduktionen vid kraftverken med 66 7 dvs netto 59 GWh/år. Mot bakgrund av att åtgärden för basflöde i Båtfors får en förhållandevis stor påverkan på elproduktionen har Fortum genomfört en kompletterande mer detaljerad beräkning av hur mycket elproduktionen reduceras vid tappning av 80/100 m3/s genom Båtfors och befintligt minikraftverk i Storgysinge. Denna beräkning, som baseras på uppmätta månadsflöden för tidsperioden , visar att elproduktionen reduceras med ca 56 GWh/år vilket ska jämföras med ovanstående förenklade beräkning som gav ca 59 GWh/år. Vid avvägningen miljönytta/energipåverkan används värdet 56 GWh/år. Basflödet i Bredforsen beräkning av påverkan på elproduktionen Ett funktionellt basflöde i Bredforsen kan uppnås genom att flytta över en stor del av spillet från Storgysinge (90-20 = 70 m3/s som årsmedel) till att tappas från Söderforsmagasinet och vidare ner till Båtfors via en ny fiskväg i Klityllerna. Vid ett sådant scenario är det inte aktuellt med en utbyggnad av Storgysinge kraftverk utan det körs fortsättningsvis på 20 m3/s hela året. 38 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

39 Vid detta scenario blir påverkan på Untra oförändrat enligt ovanstående beräkning. Om påverkan på Bredforsen beräknas med samma beräkningsmetod som för Båtfors och med ett flöde av närmare 70 m3/s kommer elproduktionen i Söderfors att minska med (70/370) x 100 GWh/år = ca 18 GWh/år. Sammanfattande diskussion Dessa beräkningar visar att om ett basflöde av närmare 70 m3/s tappas genom Bredforsen samt kompletteras med tappning av 20 m3/s genom Storgysinge för att få ett årsmedelflöde genom Båtfors på närmare 90 m3/s så reduceras dessa kraftverks elproduktion med = 74 GWh/år. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

40 Ekologisk anpassad flödesdynamik påverkan på energivärden I rapporten Dalälvens vattenkraftsystem Energiproduktion och reglerkraftnytta samt påverkan på vattenflöden och vattennivåer (Länsstyrelsen 2017:03) sammanställs Dalälvens elproduktion och reglernyttan värderas utifrån fem olika perspektiv. Behovet av miljöåtgärder för års- och korttidsreglering samt dessa åtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft har analyserats mer ingående i rapporterna; Ekologiskt anpassad korttidsreglering för Dalälven (Länsstyrelsen ). Dalälvens korttidsreglering Miljöeffekter och potentiell effektutbyggnad (Länsstyrelsen ). Detta kapitel är i huvudsak en sammanfattning av dessa rapporter. Ekologiskt anpassad årsflödesdynamik - energipåverkan I rapporten beskrivs vattenkraftens påverkan på flödesdynamiken och behovet av miljöanpassad årsreglering. Energipåverkan kan inte beskrivas med schabloner utan behöver analyseras särskilt. Målet 800 m3/s i 25 dagar, som används i rapportens beräkningar, behöver kompletteras med analyser av miljönytta respektive energipåverkan för alternativa flöden. Nedanstående text är hämtad från rapportens sammanfattning. Dalälvens vattenflödesdynamik har förändrats Dalälvens vårflöden varierar naturligt beroende på snötillgången samt vårens lufttemperatur och nederbörd som påverkar snösmältningsförloppet. Analyserna i denna rapport visar hur vårflödena förändrats sedan mitten av 1800-talet. När älvens största sjöar som Siljan, Amungen och Venjansjön började årsregleras på 1920-talet blev det allt mer sällsynt med långvariga våröversvämningar med flöden över 800 m3/s i flera veckor. SMHI:s analyser visar att frekvensen av långvariga högflöden varierar naturligt mellan årtionden och att vi nu sedan slutet av 1990-talet är inne i en period med låga vårflöden. Snömängden har dessutom minskat sedan 1960-talet på grund av klimatförändringar och denna utveckling bedöms fortgå fram mot nästa sekel. Många översvämningsberoende naturområden längs Dalälven Dalälvens naturliga våröversvämningar har skapat en zonering med olika naturtyper beroende på hur ofta och länge respektive område översvämmats. Dalälvens ovanligt många trånga sektioner dämmer vid höga flöden upp älven som då översvämmar uppströms liggande flacka strandområden. Detta är anledningen till att det finns så många översvämningsberoende naturområden längs Dalälven. 40 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

41 I rapporten redovisas påverkan och åtgärdsbehov för de bägge Natura2000 naturtyperna älvängar och svämlövskog. Älvängar ligger nära älvens normalvattenyta och översvämmas redan vid flöden kring 450 m3/s medan svämlövskogar, som ligger högre upp översvämmas först vid flöden över m3/s. Eftersom svämlövskogar påverkas mest av flödesförändringarna har de valts som målnaturtyp för ekologiskt anpassad årsreglering av Dalälven. Hälften av Dalälvens svämlövskogar ligger i Färnebofjärdens nationalpark. I tidigare arbeten har det klarlagts hur fjärdens vattennivå (vid Ista) varierar i förhållande till älvens flöde (tappningen från Näs). Därför används svämlövskog i detta område för att utvärdera måluppfyllelsen för alternativa nivåer av ekologiskt anpassad årsreglering av älvens större magasin. Figur 10. Svämlövskog vid Vedön, Färnebofjärdens nationalpark. Foto Peter Ståhl. Flödet är avgörande för hur stora arealer som översvämmas. GIS-analyser visar att ca hälften av svämlövskogarna översvämmas vid flöden över m3/s medan det behövs ett flöde på 1250 m3/s för att översvämma all svämlövskog. Översvämningar behöver fortgå i 25 dagar för att initiera de ekologiska processer som kännetecknar svämlövskog. Åtgärdens påverkan på elproduktion och reglerkraft I denna studie har ett målscenario på 800 m3/s i 25 dagar i Näs använts som exempel för att visa hur tappningarna från Siljan m.fl. magasin behöver Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

42 anpassas och hur stor påverkan då blir på elproduktion och reglerkraft. Beräkningar har genomförts för fyra typår (1999, 2006, 2010 och 2015) med flera olika modeller/metoder vilka idag används av respektive kraftbolag för produktionsplanering och annan modellering. Målscenariot 800 m3/s i 25 dagar i Näs kan endast uppnås under våtår, som 2015, och då genom anpassad tappning från Siljan och Trängslet. Övriga år blev antingen varaktigheten kortare eller flödesvolymen lägre. Om ekologiskt anpassad årsreglering hade genomförts dessa år skulle elproduktionen ha minskat med GWh de år åtgärden genomförs. Påverkan på reglerkraften hade varit tydlig - i praktiken hade möjligheten till reglering av kraftproduktionen i Dalälven upphört viss del av året. Åtgärden påverkar 20 kraftverk med relativt reglerbidrag i klass 1 från Trängslet till Älvkarleby. Om enbart Siljans tappning anpassas (dvs inte Trängslet) så blir energipåverkan mycket mindre, samtidigt som översvämningen minskar i areal och varaktighet. Mot bakgrund av att vårflödena den senaste årsperioden generellt varit lägre än normalt bedöms det möjligt att nå bättre måluppfyllelse med mindre energipåverkan under normala våtår, möjligen på nivån GWh de år åtgärden genomförs. Det innebär i genomsnitt GWh/år om åtgärden genomförs vart fjärde år. Figur 11. Elproduktionen flyttas från vår och höst till vår. Blå linje visar den historiska (verkliga) elproduktionen Svart linje visar hur stor elproduktionen skulle ha varit 2006 vid en alternativ reglering för att nå målnivån 800 m3/s i Näs under 25 dagar. 42 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

43 Ekologiskt anpassad korttidsreglering energipåverkan Följande text är hämtad från sammanfattningen av rapporten Vattenkraftens roll och nytta i elsystemet Vattenkraften kan genom sin förmåga att momentant öka och minska vattenflödet genom turbinerna snabbt anpassa produktionen till efterfrågan och övriga energislags varierande elproduktion. Vattenkraften är idag nödvändig för att balansera Sveriges elsystem. Se Figur 12. Figur 12. Elbehovet i Norden under en typisk vintervecka ( övre blå kanten ) och olika energislags elproduktion. Lila fält är kärnkraft. Gult fält = kraftvärme. Rött fält = vind. Blått fält = vattenkraft. Dalälvens vattenkraftssystem och korttidsreglering I Dalälven med biflöden finns det fler än 110 regleringsmagasin och 130 kraftverk. Men det är ett begränsat antal större kraftverk i huvudflödet, som tillsammans med uppströms liggande stora regleringsmagasin, svarar för huvuddelen av älvens elproduktion och reglerkraft. Se Figur 13 som visar hur olika grupper av kraftverk kan variera sin elproduktion under en vecka. Figur 13. Dalälvens elproduktion under samma vintervecka som i figur 1. Produktionen är uppdelat i grupper av kraftverk med uppströms liggande korttidsregleringsmagasin. Av Figur 13 framgår att de viktigaste korttidsregleringsmagasinen ligger i älvens huvudflöde. Trängslet (gröna fält) har störst förmåga att snabbt öka och minska sin produktion. Siljan regleras genom Gråda kraftverk för att förse Borlängekraftverken (orange fält) och nedströms liggande kraftverk med optimalt flöde. Längre nedströms korttidsregleras kraftverken Långhag (Runn), Avesta (Hovran), Söderfors (Bramsöfjärden) och Untra (Untrafjärden) i huvudflödet. Korttidsregleringen i Oreälven (Vässinkoski- Noppikoski) har hög reglerbarhet men förhållandevis små flöden och effekter. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

44 Korttidsregleringens miljöeffekter och åtgärdsbehov Korttidsregleringens miljöpåverkan varierar beroende på regleringens omfattning och de lokala förutsättningarna i älven. Flödesvariationerna blir alltid mindre mot botten och längs stränder i förhållande till ytströmmen och variationerna klingar successivt av längs med vattendragen. Korttidsregleringens miljöeffekter har i denna rapport bedömts kvalitativt för fem vanliga naturtyper och särskilt erosionskänsliga områden. Dessutom belyses behovet av att miljöanpassa dagens regleringar till de förhållanden som är mest känsliga i respektive naturtyp. Ett bra exempel på miljöanpassning är den återreglering och begränsade korttidsreglering som sker under juni augusti i Åsens kraftverk (nedströms Trängslets kraftfulla korttidsreglering). Se Figur 14. Figur 14. Indexet Flödets förändringstakt (baserat på timdata och uppdelat månadsvis) visar korttidsregleringens påverkan på flödet. OBS! Logaritmisk skala. Potentialer för effektutbyggnad i Dalälven Dalälvens vattenkraftverk och regleringsmagasin är redan idag väl koordinerade med varandra för att producera så mycket el som möjligt i förhållande till efterfrågan. Vid renovering av kraftverk finns dock en teknisk potential att öka elproduktionen med någon enstaka procent. Dessutom kan klimatförändringarna, med ökad avrinning under höst-vinter, bidra till ökad elproduktion. Denna rapport fokuserar på möjligheterna för effektutbyggnad och ökad reglerkraft i befintliga kraftverk och regleringsmagasin. I enlighet med Energikommissionens ställningstagande har analyser av den sammalde 44 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

45 effekt- och energiökning i denna rapport avgränsats till åtgärder i befintliga anläggningar. Beräkningarna visar att åtgärder för mellanmagasin (grupp 2) har störst utvecklingspotential och kommer att få stor betydelse för kraftsystemet. Omprövning för moderna vattenhushållningsbestämmelser Fler av de åtgärder som analyserats i denna rapport ligger i mellersta Dalälven dvs området från Gråda till Näs. I detta område finns också behov av att miljöanpassa korttidsregleringen, framför allt sommartid. Därmed uppkommer goda förutsättningar för en win-win situation dvs. att genom förändrade vattenhushållningsbestämmelser både öka miljöhänsynen och sammantaget få en ökad effekt (framför allt snabbare effektreglering). Men att ompröva vattenhushållningsbestämmelserna för så stora områden är en komplicerad process som berör tusentals sakägare och kan aktualisera en rad andra regleringseffekter, utöver miljöaspekter, som erosionsskador. Med så många sakägare och frågor att utreda kan omprövning av tillstånden bli en komplicerad process som tar många år att genomföra. Frågan är hur moderna miljövillkor ska kunna beredas rationellt för dessa områden? Sammanfattande diskussion Miljöåtgärder för vattenkraftens påverkan på flödesdynamiken och dessa åtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft kan inte beräknas med schabloner utan behöver analyseras för hela älvens vattenkraftssystem. I rapporten redovisas en första analys av hur ekologiskt anpassad årsreglering påverkar älvens energivärden. Om scenariot med 800 m3/s i 25 dagar skulle genomföras vart fjärde år beräknas elproduktionen minska med i genomsnitt 50 GWh/år (200 GWh de år åtgärden genomförs) och påverkan på reglerkraften blir tydlig. Dessutom kan dammsäkerhet, myggutveckling och översvämningsrisker påverkas. Åtgärden har också praktiska och juridiska frågeställningar som behöver utredas vidare. I rapporten klarläggs att det både finns behov av att miljöanpassa korttidsregleringen och potentialer för samlad effektutbyggnad i Dalälven. För att uppnå win-win lösningar, där bägge aspekterna tillgodoses, behövs gemensamma fördjupade analyser med hjälp av modeller med timupplösning. Sammanfattningsvis kan dock konstateras att det idag saknas nationell kunskap, metoder och vägledning för att regionalt genomföra analyser av ekologiskt anpassad flödesdynamik. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

46 Bilagor Niclas Hjerdt Bilaga 1 Medellågvattenföring (MLQ): Definition, beräkning och osäkerheter Medellågvattenföring (MLQ) har i växande omfattning kommit att användas som standardkrav på minimitappning vid vattenkraftverk i syfte att undvika de miljöskador som uppstår vid nolltappningar. Samtidigt innebär minimitappning att elproduktionen i viss utsträckning påverkas, och en avvägning behöver därför göras mellan samhällsnyttan (regleringen) och miljöhänsyn (minimitappningen). SMHI har ingen åsikt om lämpligheten att använda just MLQ som generellt krav för minimitappning men sammanfattar här definition, beräkning och osäkerheter i MLQ Vad betyder medellågvattenföring (MLQ) och hur beräknas den? Medellågvattenföringen (MLQ) beräknas vanligtvis från tidsserier med dygnsmedelvärden av vattenföring för en specifik plats. MLQ är medelvärdet av den lägsta vattenföringen varje år, beräknat över en längre period som omfattar många år (se exempel i Figur 1). Vanligtvis används en period på minst 30 år för att ta hänsyn till klimatvariationen mellan åren. Standardiserade beräkningsperioder är och och val av beräkningsperiod är en av de faktorer som påverkar MLQ. Det finns en naturlig variation mellan enskilda år med omväxlande våt och torr väderlek som bör återspeglas i MLQ. Den pågående klimatförändringen gör frågan om vilken tidsperiod som ska användas lite mer komplex. Om man använder mätningar från en väldigt lång tidsperiod finns risk att man inkluderar mätningar som återspeglar ett klimat som skiljer sig från dagens klimat, och då kan det resultera i ett MLQ som inte återspeglar dagens förhållanden på ett korrekt sätt. Över längre perioder kan även samhällsutvecklingen i övrigt inverka på mätningarna, t.ex. skogsbrukets utveckling och utbyggnaden av vattenkraften, vilket gör det svårt att använda data från längre perioder. Samtidigt behöver man ha en tillräckligt lång period för att inkludera den naturliga variationen mellan åren. Därför kan en standardiserad 30- årsperiod vara lämplig att använda, t.ex Om en längre period används bör man säkerställa att det inte finns en signifikant trend i data. I ett exempel från mätstation Kringlan i Arbogaån (Figur 1) framgår att perioden inte präglats av lika många våta år som tidigare, men det är svårt att avgöra om detta beror av en klimatförändring eller en naturlig variation med relativt lång cykel. 46 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

47 Vilka faktorer påverkar MLQ? Förutom variationen i klimat, som konstaterades ovan, finns en rad andra faktorer som påverkar MLQ för en specifik plats, t.ex: Arealen hos området uppströms den valda platsen, dvs avrinningsområdets storlek, har stor betydelse för flödesvariationen. Stora avrinningsområden har i regel ett mer utjämnat flöde än mindre avrinningsområden. Sjöar i avrinningsområdet har en utjämnande effekt på flödesvariationen i tiden och därför är MLQ oftast högre i sjörika områden jämfört med motsvarande områden utan sjöar. Jordtäckets djup och beskaffenhet påverkar flödesvariationerna. Mäktiga lager med genomsläpplig jord ger stora grundvattenmagasin som kan upprätthålla högre MLQ än motsvarande områden med tunna jordar. Mänskliga aktiviteter kan påverka MLQ på många sätt. Vissa aktiviteter har direkt påverkan på vattenflöden, t.ex. regleringar och vattenuttag, medan andra har indirekt påverkan, t.ex. urbanisering och anläggande av hårdgjorda ytor, täckdikning inom jordbruket. Figur 1. Årslägsta dygnsmedelvattenföring vid SMHIs mätstation Kringlan i Arbogaåns avrinningsområde (stationsnummer 2229) för perioden samt beräknad medellågvattenföring (MLQ) för perioden. Vilka osäkerheter finns i MLQ? Osäkerheten i MLQ beror av många faktorer och är svår att uppskatta. Minst osäkerhet har MLQ som beräknas från mätningar på den aktuella platsen, men även här finns osäkerheter som beror av både platsspecifika faktorer och själva mätmetoden. Vanligtvis Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

48 uppskattas vattenflöden med hjälp av en avbördningskurva som visar sambandet mellan vattenstånd och vattenflöde, och det är här som de största osäkerheterna finns. Osäkerheterna i avbördningskurvan beror dels av naturliga förändringar över tid, t.ex. hur stabil den bestämmande sektionen vid mätstationen är, kvaliteten i fältmätningarna som ligger till grund för avbördningskurvan, samt de fortlöpande vattenståndsmätningarna vid pegeln. Vid extremt låga flöden blir osäkerheterna relativt stora i jämförelse med flödet. Då ökar osäkerheterna i alla stegen. Dämning av vattenståndet vid lågvatten är ibland en stor källa till osäkerhet. I södra Sverige kan dämningarna sommartid orsakas av vegetation eller lösa föremål. I norra Sverige inträffar lågvattenperioden oftast under vintern. Där påverkas de flesta vattendragssträckorna av dämning från is. Osäkerheten i de korrektioner man gör för dessa isdämmor är mycket stora. Problemet med isdämmor är antagligen underskattat i samband med vattenkraften, eftersom de flesta stora regleringar finns i norr. Ett exempel på orsak till osäkerhet är att man vid flödesmätning inte kan mäta flödet genom hela vattendragets tvärsnittsarea utan måste uppskatta flödet på ytan, längs botten och i grunda strandområden genom extrapolering. Vid låga flöden minskar tvärsnittsarean hos vattendraget och även andelen av tvärsnittsarean som kan mätas (Figur 2). Högt flöde Lågt flöde Figur 2. Proportionerna mellan uppmätt (ljusblå) och extrapolerad (mörkblå) del av tvärsnittsarean i ett vattendrag under högt respektive lågt flöde. Under låga flöden måste flöden i en allt större andel av tvärsnittsarean uppskattas genom extrapolering, vilket ger osäkerheter i mätningarna. När SMHIs fältpersonal genomför enskilda vattenföringsmätningar för att definiera en avbördningskurva används endast i undantagsfall mätningar med en sammanlagd osäkerhet som överskrider 8%. Typiskt så gäller dessa undantag ofta mätningar vid extremlåga flöden eftersom osäkerheterna är som störst då, och man vill ogärna utesluta dessa mätningar eftersom de är relativt fåtaliga. Eftersom extremlåga flöden inträffar sällan är antalet fältmätningar vid dessa tillfällen i regel fåtaliga, vilket innebär att avbördningskurvans nedersta del måste extrapoleras. Det leder till en ökad osäkerhet kring förhållandet mellan vattenstånd och vattenföring vid extremlåga flöden. På vissa håll i världen används konfidensintervall för att uppskatta osäkerheter i avbördningskurvan, och då syns tydligt att osäkerheterna ökar för både låga och höga flöden där avbördningskurvan extrapoleras (Figur 3). Det pågår ett arbete vid SMHI för att utreda möjligheten att inkludera motsvarande mått på osäkerheter vid presentationen av flödesuppgifter. 48 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

49 Figur 3. Exempel på vattenföringsmätningar (blå punkter), kurvanpassad avbördningskurva (grön linje) med konfidensintervall (blå och röda linjer). Observera logaritmisk skalning på axlarna. Konfidensintervallet (osäkerheten) ökar i ändarna av avbördningskurvan där extrapolering sker. Osäkerheter i själva avbördningskurvan varierar slutligen från plats till plats beroende på många faktorer, t.ex: hur många vattenflödesmätningar som finns, hur mätningarna är fördelade mellan olika flöden, hur väl definierad tröskelnivån (W 0) är. Hur beräknas MLQ när mätningar saknas? När det inte finns mätningar från den aktuella platsen kan MLQ beräknas med olika metoder, och dessa metoder ger också osäkerheter i resultaten. Vanligtvis bygger metoderna på modeller som på olika sätt viktar betydelsen av olika egenskaper i landskapet för avrinningsprocesser inklusive flödesutjämning. Olika metoder inkluderar olika landskapsparametrar, och viktar dessutom de ingående parametrarna på olika sätt, vilket påverkar slutresultatet. Det finns ingen universell standardmetod som beskriver hur vattenflöden ska uppskattas på platser utan mätningar, utan detta är en central fråga inom den hydrologiska forskningen sedan länge. Metoderna förbättras successivt i takt med att forskningen fortskrider, och därför kan MLQ skilja sig vid olika tillfällen för själva beräkningen även om beräkningen kan gälla samma tidsperiod. Man bör utgå från att MLQ beräknas med den bakgrundsinformation och metod som varit tillgänglig vid beräkningstillfället. Hur kan man bedöma riktigheten i ett beräknat MLQ? Vid användning av ett beräknat MLQ som underlag för samhällsbeslut bör metodiken för beräkningen redovisas så noggrant som möjligt för att säkerställa transparens: Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län

50 Vilken tidsperiod har man använt? Vilka data man utgått från? Vilken metod har man använt? Vilken osäkerhet bedömer man gälla? Helst ska informationen vara tillräckligt detaljerad för att beräkningen kan reproduceras vid senare tillfälle. Hur man hanterar dessa uppgifter och bedömer riktigheten i MLQ bör rimligen bero på i vilket sammanhang som uppgiften ska användas, och inte minst vilken skada som kan uppstå om ett felaktigt värde används. En riskanalys bör således ligga till grund för bedömningen där man väger in sannolikheter och konsekvenser för feluppskattade värden. Då konsekvenserna är allvarliga rekommenderas att försiktighetsprincipen tillämpas, dvs använda MLQ med rimlig säkerhetsmarginal för att reducera risken för skada. Liknande resonemang förs inom t.ex. dammsäkerhetsområdet där man i vissa fall använder ett beräknat högsta flöde (BHF) som motsvarar ett flöde med extremt hög återkomsttid (dvs en extremt osannolik händelse) vid dimensionering av dammar, eftersom konsekvenserna av ett dammbrott kan bli så omfattande. Hur kan man bedöma osäkerheter i områden utan mätningar? Metodiken för att bedöma osäkerheter i MLQ för områden utan mätningar hänger till viss del samman med metodiken för själva beräkningen av MLQ. Texten i detta stycke återger metodik och resultat i Vattenwebb. Där har följande metodik utvecklats: 1. Beräkning av genomsnittlig avvikelse mellan beräknat MLQ och uppmätt MLQ i alla platser där flöden mäts. 2. Statistisk analys av avvikelserna i (1) i förhållande till avrinningsområdenas egenskaper (landskapsparametrar). 3. Statistisk modell för uppskattning av osäkerheter som baseras på de landskapsparametrar i (2) som ger störst förklaringsgrad till spridningen i avvikelser mellan olika områden. Metodiken är ett exempel på hur olika landskapsparametrar kan användas för att förutsäga osäkerheten i MLQ. De landskapsparametrar som generellt har störst betydelse är avrinningsområdets area (figur 4) och regleringsgrad (Figur 5). Exemplet är hämtat från Vattenwebb där man själv kan gå in och granska avvikelser mellan beräknad och uppmätt MLQ för specifika platser med mätdata ( Det är viktigt att komma ihåg att de redovisade avvikelserna gäller jämförelsen mellan modellberäknad MLQ och uppmätt MLQ. I Vattenwebb redovisas även MLQ baserad på stationskorrigerad vattenföring där mätdata från stationer används för att uppdatera ( korrigera ) modellberäknade flöden nedströms mätstationer. Osäkerheter i stationskorrigerad MLQ kommer inom kort att redovisas i Vattenwebb och är generellt betydligt lägre än det beräknade MLQ som baseras på rent modellberäknade värden i punkter nedströms mätstationer. 50 Länsstyrelsen i Dalarnas län 2017 Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft

51 Figur 4. Stapeldiagram som visar hur avvikelser mellan beräknad och uppmätt MLQ ser ut i stora (>2000 km 2, vänster) respektive små (<200 km 2, höger) avrinningsområden i hela Sverige där regleringsgraden samtidigt är mindre än 5%. I mindre avrinningsområden överskattas MLQ i större utsträckning än i större avrinningsområden (Figur 4). Idealt ska avvikelserna vara så små som möjligt, dvs ligga samlade i den gröna stapeln som symboliserar avvikelser inom 10% av uppmätt MLQ. Storleken hos avrinningsområden har betydelse: det är vanligare att MLQ överskattas i små avrinningsområden, dvs den blå stapeln med avvikelser >50% är betydligt större i höger diagram. Det är viktigt att komma ihåg att relativa avvikelser angivna i procent ofta blir stora eftersom MLQ i regel handlar om små tal. En liten absolut avvikelse från ett litet tal kan ändå ge en väldigt stor relativ avvikelse. Figur 5. Jämförelse mellan uppmätt MLQ (x-axeln) och beräknad MLQ (y-axeln) för avrinningsområden med en regleringsgrad mindre än 5% (vänster) respektive större än 5% (höger). Avvikelser är generellt större i reglerade områden och är då oftast överskattningar (Figur 5). Detta beror sannolikt på att vissa kraftverk periodvis tappar ett mindre vattenflöde än det som motsvarar ett oreglerat MLQ. Potentiella miljöåtgärders påverkan på elproduktion och reglerkraft Länsstyrelsen i Dalarnas län