Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Orkumál Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum?

Flokkun:

11.4.2000
Náttúruvísindi og verkfræði Orkumál
Náttúruvísindi og verkfræði Verkfræði og tækni

Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Ef náttúrulegt vatnsrennsli í ám stæðist á við raforkuþörf markaðarins væri engin ástæða til annars en að virkja ár í farvegi sínum án miðlunarlóna. Þessu er hins vegar ekki að heilsa. Hagkvæmast er að mæta misgenginu með því að hámarksafkastageta orkuvera nái nokkurn veginn hámarksþörf markaðarins en uppistöðulón séu notuð til að jafna muninn á sveiflum rennslisins og neyslunni. Auk þess hjálpa lónin til við að mæta ísmyndun í vatnsföllum sem tekin eru til virkjunar.

Eins og fram kemur í svari Egils B. Hreinssonar við spurningunni Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum? hér á Vísindavefnum, þá eru uppistöðulón afar hagkvæm aðferð til að geyma orku til seinni tíma.

Vatnsföll á Íslandi skiptast sem kunnugt er í tvennt, bergvatnsár og jökulár. Bergvatnsár skiptast aftur í tvennt, dragár og lindár. Langmest af virkjanlegu vatnsrennsli í landinu er í jökulám.

Dragár hafa ekki skýrt afmörkuð upptök og sækja vatn sitt nálægt yfirborði jarðar. Rennsli í þeim er afar breytilegt, til dæmis eftir úrkomu á hverjum tíma. Í vatnavöxtum getur meðalrennslið margfalast með nokkrum tugum en á hinn bóginn geta þær þornað alveg upp á veturna (Þorleifur Einarsson 1968, 141-142, samanber meðal annars línurit á bls. 142).

Lindár eiga upptök sín dýpra í jörð, oft í einhvers konar afmörkuðum uppsprettum. Rennsli í þeim er miklu jafnara en í dragám. Þar að auki koma sumar lindár úr stórum stöðuvötnum eða renna um þau á leið sinni til sjávar, þannig að í þeim er náttúruleg rennslisjöfnun. Rennsli í dragám getur því verið því sem næst jafnt yfir árið (ÞE 1968, sami staður). Þannig er það ekki tilviljun að Sogið, sem kemur úr Þingvallavatni, Laxá í Aðaldal, sem kemur úr Mývatni, og Andakíll, sem kemur úr Skorradalsvatni, voru meðal fyrstu meiri háttar vatnsfalla sem virkjuð voru hér á landi eftir að rafvæðing nútímans hófst. En því miður eru slík vatnsföll svo fá að þau ná ekki nærri því að fullnægja kröfum markaðarins eins og hann er núna í lok 20. aldar.

Sogið, séð til norðvesturs.

Rennsli í jökulám er afar breytilegt, bæði eftir árstíðum og veðurskilyrðum, frá einum degi til annars og einnig innan sólarhringsins. Rennslið er lítið á vetrum þegar úrkoma sem fellur á jöklana situr þar áfram. Rennsli ánna eykst síðan á vorin þegar snjóa leysir á hálendinu og jöklar taka að bráðna. Í rigningum á sumrin er rennslið sérlega mikið, bæði vegna rigningarvatnsins sjálfs og eins vegna þess að rigningin leysir mikið vatn með sér frá jöklunum. Einnig munu margir kannast við það að rennsli í jökulám á sumrin er talsvert breytilegt yfir daginn, lítið á nóttunni og að morgni dags en eykst þegar líður á daginn, bæði vegna hækkandi lofthita og eins vegna sólbráðar þegar það á við. Þessi dægursveifla getur numið nokkrum tugum prósenta af meðalrennsli (línurit hjá ÞE 1968, 143). --- Af þessum ástæðum er afar óhagkvæmt að virkja jökulár án vatnsmiðlunar.

Sumir halda kannski að orkuþörf markaðarins sé og hafi alltaf verið jöfn yfir árið og jafnvel líka yfir daginn. Svo er hins vegar ekki og hefur aldrei verið í um það bil aldarlangri sögu rafvæðingar á Íslandi. Í fyrstu var rafmagn einkum notað til ljósa og gefur auga leið að sú þörf hefur alls ekki verið jöfn, hvorki yfir sólarhringinn né yfir árið. Þörfin var mest á vetrarkvöldum og í skammdeginu á morgnana (samanber línurit, Sumarliði R. Ísleifsson, 1996, 59). Fyrstu áratugina kom fyrir að rafmagnsþörfin var svo lítil á sumrin að rafveitum var hreinlega lokað.

Síðan bættust eldavélarnar við. Rafmagnsnotkun þeirra er nokkuð jöfn yfir árið en hins vegar er ljóst að hún er engan veginn jöfn yfir sólarhringinn. Það olli rafveitum í landinu talsverðum erfiðleikum lengi vel og leiddi oft og tíðum ýmist til straumrofs eða rafmagnsskömmtunar. Rafmagnsþörf orkufrekra heimilistækja eins og ísskápa og frystikistna sem standa í stofuhita er hins vegar alltaf hin sama. Þegar rafhitun er beitt til húshitunar er þörfin að sjálfsögðu afar árstíðabundin, mest á vetrum en minnst á sumrin. Þannig er árssveiflan í þeirri þörf beinlínis andstæð náttúrlegu sveiflunni í rennsli jökulvatna sem áður var nefnd. Þetta á raunar einnig við um lýsinguna en þar kemur það síður að sök því að henni hefði vel verið hægt að sinna án þess að virkja jökulvötn.

Misgengi vatnsrennslis og markaðar endurspeglast á forvitnilegan hátt í sögu rafveitna á Íslandi. Fyrstu áratugi þessarar sögu voru miðlanir takmarkaðar og afkastageta virkjana stundum alllangt umfram notkunina á nóttunni eða á sumrin. Þá gripu rafveiturnar til þess ráðs að bjóða næturrafmagn og sumarrafmagn á sérstökum kjörum. Sumir notendur keyptu til dæmis næturrafmagn til að hita híbýli sín. Rafmagnið var þá látið hita upp vatn á nóttunni en vatnið notað til að hita húsnæðið á daginn (SRÍ 1996, 157). Á sama tíma önnuðu raforkuverin ekki eftirspurninni þegar hún var sem mest, sem þá var til dæmis fyrir og kringum hádegið á veturna, og þurfti þá að skammta rafmagn (SRÍ 1996, 105 og víðar). Rafmagnsskömmtun um jólin var þá einnig árlegur viðburður.

Þarfir eða óskir stóriðju gagnvart rafmagnsnotkun eru yfirleitt jafnar yfir árið og yfir sólarhinginn. Þó er misjafnt hversu auðvelt mismunandi iðjuver eiga með að laga sig að breytilegu framboði á orku. Í sumum þeirra er kostnaðarsamt að mæta minnkandi orkuframboði, til dæmis vegna þess að taka þarf einstök ker í álveri úr sambandi með mikilli fyrirhöfn. Í öðrum stóriðjuverum er þetta auðveldara viðfangs, til dæmis í kísiljárnvinnslu eins og á Grundartanga, þar sem straumur er einfaldlega minnkaður á stórum ofnum. Óvæntar truflanir eru auk þess að sjálfsögðu erfiðari en boðuð skerðing á raforku á tilteknum tíma, því að slíkan tíma má stundum nota til viðhalds.

Sumum kann ef til vill að detta í hug það fangaráð að miða náttúrulega afkastagetu virkjaðra fallvatna við það að hún dugi alltaf til að mæta kröfu markaðarins á hverjum tíma. En úr textanum hér á undan má lesa að slíkt yrði afar dýrt því að þá þyrfti að margfalda virkjanir í landinu án þess að orkusalan ykist.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Annað lesefni:
  • Þorleifur Einarsson, Jarðfræði: Saga bergs og lands. Reykjavík: Mál og menning, önnur prentun, 1968 [og síðari útgáfur].
  • Sumarliði R. Ísleifsson, Í straumsamband: Rafmagnsveita Reykjavíkur 75 ára, 1921-1996. Reykjavík: Rafmagnsveita Reykjavíkur, 1996.

Mynd:

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

11.4.2000

Spyrjandi

Albert Sigurðsson

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum?“ Vísindavefurinn, 11. apríl 2000, sótt 23. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=330.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 11. apríl). Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=330

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum?“ Vísindavefurinn. 11. apr. 2000. Vefsíða. 23. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=330>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvers vegna eru ekki fleiri vatnsföll nýtt í eigin farvegi frekar en með uppistöðulónum?
Ef náttúrulegt vatnsrennsli í ám stæðist á við raforkuþörf markaðarins væri engin ástæða til annars en að virkja ár í farvegi sínum án miðlunarlóna. Þessu er hins vegar ekki að heilsa. Hagkvæmast er að mæta misgenginu með því að hámarksafkastageta orkuvera nái nokkurn veginn hámarksþörf markaðarins en uppistöðulón séu notuð til að jafna muninn á sveiflum rennslisins og neyslunni. Auk þess hjálpa lónin til við að mæta ísmyndun í vatnsföllum sem tekin eru til virkjunar.

Eins og fram kemur í svari Egils B. Hreinssonar við spurningunni Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum? hér á Vísindavefnum, þá eru uppistöðulón afar hagkvæm aðferð til að geyma orku til seinni tíma.

Vatnsföll á Íslandi skiptast sem kunnugt er í tvennt, bergvatnsár og jökulár. Bergvatnsár skiptast aftur í tvennt, dragár og lindár. Langmest af virkjanlegu vatnsrennsli í landinu er í jökulám.

Dragár hafa ekki skýrt afmörkuð upptök og sækja vatn sitt nálægt yfirborði jarðar. Rennsli í þeim er afar breytilegt, til dæmis eftir úrkomu á hverjum tíma. Í vatnavöxtum getur meðalrennslið margfalast með nokkrum tugum en á hinn bóginn geta þær þornað alveg upp á veturna (Þorleifur Einarsson 1968, 141-142, samanber meðal annars línurit á bls. 142).

Lindár eiga upptök sín dýpra í jörð, oft í einhvers konar afmörkuðum uppsprettum. Rennsli í þeim er miklu jafnara en í dragám. Þar að auki koma sumar lindár úr stórum stöðuvötnum eða renna um þau á leið sinni til sjávar, þannig að í þeim er náttúruleg rennslisjöfnun. Rennsli í dragám getur því verið því sem næst jafnt yfir árið (ÞE 1968, sami staður). Þannig er það ekki tilviljun að Sogið, sem kemur úr Þingvallavatni, Laxá í Aðaldal, sem kemur úr Mývatni, og Andakíll, sem kemur úr Skorradalsvatni, voru meðal fyrstu meiri háttar vatnsfalla sem virkjuð voru hér á landi eftir að rafvæðing nútímans hófst. En því miður eru slík vatnsföll svo fá að þau ná ekki nærri því að fullnægja kröfum markaðarins eins og hann er núna í lok 20. aldar.

Sogið, séð til norðvesturs.

Rennsli í jökulám er afar breytilegt, bæði eftir árstíðum og veðurskilyrðum, frá einum degi til annars og einnig innan sólarhringsins. Rennslið er lítið á vetrum þegar úrkoma sem fellur á jöklana situr þar áfram. Rennsli ánna eykst síðan á vorin þegar snjóa leysir á hálendinu og jöklar taka að bráðna. Í rigningum á sumrin er rennslið sérlega mikið, bæði vegna rigningarvatnsins sjálfs og eins vegna þess að rigningin leysir mikið vatn með sér frá jöklunum. Einnig munu margir kannast við það að rennsli í jökulám á sumrin er talsvert breytilegt yfir daginn, lítið á nóttunni og að morgni dags en eykst þegar líður á daginn, bæði vegna hækkandi lofthita og eins vegna sólbráðar þegar það á við. Þessi dægursveifla getur numið nokkrum tugum prósenta af meðalrennsli (línurit hjá ÞE 1968, 143). --- Af þessum ástæðum er afar óhagkvæmt að virkja jökulár án vatnsmiðlunar.

Sumir halda kannski að orkuþörf markaðarins sé og hafi alltaf verið jöfn yfir árið og jafnvel líka yfir daginn. Svo er hins vegar ekki og hefur aldrei verið í um það bil aldarlangri sögu rafvæðingar á Íslandi. Í fyrstu var rafmagn einkum notað til ljósa og gefur auga leið að sú þörf hefur alls ekki verið jöfn, hvorki yfir sólarhringinn né yfir árið. Þörfin var mest á vetrarkvöldum og í skammdeginu á morgnana (samanber línurit, Sumarliði R. Ísleifsson, 1996, 59). Fyrstu áratugina kom fyrir að rafmagnsþörfin var svo lítil á sumrin að rafveitum var hreinlega lokað.

Síðan bættust eldavélarnar við. Rafmagnsnotkun þeirra er nokkuð jöfn yfir árið en hins vegar er ljóst að hún er engan veginn jöfn yfir sólarhringinn. Það olli rafveitum í landinu talsverðum erfiðleikum lengi vel og leiddi oft og tíðum ýmist til straumrofs eða rafmagnsskömmtunar. Rafmagnsþörf orkufrekra heimilistækja eins og ísskápa og frystikistna sem standa í stofuhita er hins vegar alltaf hin sama. Þegar rafhitun er beitt til húshitunar er þörfin að sjálfsögðu afar árstíðabundin, mest á vetrum en minnst á sumrin. Þannig er árssveiflan í þeirri þörf beinlínis andstæð náttúrlegu sveiflunni í rennsli jökulvatna sem áður var nefnd. Þetta á raunar einnig við um lýsinguna en þar kemur það síður að sök því að henni hefði vel verið hægt að sinna án þess að virkja jökulvötn.

Misgengi vatnsrennslis og markaðar endurspeglast á forvitnilegan hátt í sögu rafveitna á Íslandi. Fyrstu áratugi þessarar sögu voru miðlanir takmarkaðar og afkastageta virkjana stundum alllangt umfram notkunina á nóttunni eða á sumrin. Þá gripu rafveiturnar til þess ráðs að bjóða næturrafmagn og sumarrafmagn á sérstökum kjörum. Sumir notendur keyptu til dæmis næturrafmagn til að hita híbýli sín. Rafmagnið var þá látið hita upp vatn á nóttunni en vatnið notað til að hita húsnæðið á daginn (SRÍ 1996, 157). Á sama tíma önnuðu raforkuverin ekki eftirspurninni þegar hún var sem mest, sem þá var til dæmis fyrir og kringum hádegið á veturna, og þurfti þá að skammta rafmagn (SRÍ 1996, 105 og víðar). Rafmagnsskömmtun um jólin var þá einnig árlegur viðburður.

Þarfir eða óskir stóriðju gagnvart rafmagnsnotkun eru yfirleitt jafnar yfir árið og yfir sólarhinginn. Þó er misjafnt hversu auðvelt mismunandi iðjuver eiga með að laga sig að breytilegu framboði á orku. Í sumum þeirra er kostnaðarsamt að mæta minnkandi orkuframboði, til dæmis vegna þess að taka þarf einstök ker í álveri úr sambandi með mikilli fyrirhöfn. Í öðrum stóriðjuverum er þetta auðveldara viðfangs, til dæmis í kísiljárnvinnslu eins og á Grundartanga, þar sem straumur er einfaldlega minnkaður á stórum ofnum. Óvæntar truflanir eru auk þess að sjálfsögðu erfiðari en boðuð skerðing á raforku á tilteknum tíma, því að slíkan tíma má stundum nota til viðhalds.

Sumum kann ef til vill að detta í hug það fangaráð að miða náttúrulega afkastagetu virkjaðra fallvatna við það að hún dugi alltaf til að mæta kröfu markaðarins á hverjum tíma. En úr textanum hér á undan má lesa að slíkt yrði afar dýrt því að þá þyrfti að margfalda virkjanir í landinu án þess að orkusalan ykist.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Annað lesefni:
  • Þorleifur Einarsson, Jarðfræði: Saga bergs og lands. Reykjavík: Mál og menning, önnur prentun, 1968 [og síðari útgáfur].
  • Sumarliði R. Ísleifsson, Í straumsamband: Rafmagnsveita Reykjavíkur 75 ára, 1921-1996. Reykjavík: Rafmagnsveita Reykjavíkur, 1996.

Mynd:...