Smávirkjanir

Sólarorka er sú tegund orkuframleiðslu sem vaxið hefur hvað hraðast í heiminum á síðustu misserum og þar hafa lítil sólarorkuver á þökum heimila og fyrirtækja leikið stórt hlutverk og eru um helmingur sólarorkuframleiðslunnar. Margt smátt gerir eitt stórt og þessi litlu sólarorkuver leika nú þegar stórt hlutverk í orkuskiptum heimsins. Uppsett afl sólarorku í heiminum hefur síðasta rúma áratug tvöfaldast á um þriggja ára fresti. Þessi þróun hefur þegar náð á norðlægar slóðir. Þannig var í Finnlandi í árslok 2021 búið að tengja 39.000 lítil sólarorkuver við dreifikerfi raforku, en Finnland er allt norðan við 60° norðlægrar breiddar. Algengast er að lítil sólarorkuver á húsþökum séu hliðtengd við dreifikerfi raforku. Þegar sólarorkan nægir ekki húsinu bætir hefðbundið dreifikerfi því við sem upp á vantar, en umframframleiðslan er afhent eða seld inn á dreifikerfið. Einnig er hægt að setja upp rafgeymakerfi eða blanda saman smávirkjunum.

Orkuöflun með sólarorku er vel raunhæf á Íslandi, en framleiðslan er þó lítil yfir dimmustu vetrarmánuðina. Í Norður-Evrópu hefur reynslan sýnt að full afköst sólarsella nást um 10% tímans í meðalári en á Íslandi má búast við aðeins lægri nýtingarhlutfalli eða um 9% af uppsettu afli.

Kostnaður við sólarorkuver er fyrst og fremst kaup á búnaði og uppsetning, en þegar því er lokið er viðhaldskostnaður lítill og líftími á sólarsellunum getur verið afar langur, og algengt að þær séu seldar með 25 ára framleiðendaábyrgð. Uppsetning þeirra nýtur engra ríkisstyrkja líkt og víða í Evrópu, en þar hefur uppsetning sólarorkuvera notið styrkja eða ívilnana vegna orkuskipta. Rétt er þó að geta þess að eftir að lögum um niðurgreiðslu húshitunarkostnaðar (78/2002) var breytt árið 2022 eru allar umhverfisvænar orkuöflunarleiðir styrkhæfar á köldum svæðum. Íbúar þeirra svæða ættu því að geta fengið sambærilegan styrk til uppsetningar á sólarorkuveri og annars fengist fyrir varmadælu.

Nú þegar eru nokkur lítil sólarorkuver starfrækt á Íslandi sem ekki eru samtengd dreifikerfi raforku, til dæmis sólarorkuver IKEA í Garðabæ, orkuver Brimborgar á Polestar-salnum og orkuver Fallorku í Grímsey.

Vindorka er endurnýjanleg orka og með sífellt lægri stofnkostnaði er hún að festa sig í sessi sem raunverulega samkeppnishæfur valkostur í raforkuframleiðslu.

Aðstæður til orkuframleiðslu úr vindi eru mjög góðar á Íslandi vegna hagstæðra vindaskilyrða. Ekki er ráðlegt að styðjast eingöngu við vindorku sem orkugjafa en framleiðsla vindorku hentar mjög vel t.d. með orku úr vatnsafli þar sem hægt er að geyma vatn í lónum þegar vindurinn blæs en nýta vatnsaflið þegar vindskilyrði eru síðri. Rafhlöður geta gegnt sama hlutverki en í takmarkaðri mæli. Vegna þess að stofnkostnaður við vindorkuver lækkar stöðugt verður vindorkan sífellt betri kostur til að svara eftirspurn eftir orku hér á landi og eykur líkur á hagstæðu og samkeppnishæfu orkuverði. Litlar vindrafstöðvar á bilinu 0.5 til 3 kW geta nægt heimili eða sumarhúsi til lýsingar og keyrslu smærri tækja en til matseldar eða hleðslu rafbíla þarf mun stærri rellur eða 4–10 kW .

 Áður en ráðist er í að virkja vindinn þarf að gera mat á vindafari, sem getur verið mjög svæðisbundið. Svæðisbundnar breytingar ráðast mest af hæð í landi, en vindur er alla jafna meiri á hálendi en á láglendi og mestur við fjallstinda ásamt því að vindhraði er misjafn eftir árstíðum. Veðurstofa Íslands hefur gefið út vindaatlas þar sem hægt er að nálgast staðbundnar upplýsingar frá veðurstöðvum á Íslandi.

Jarðhiti á Íslandi á rætur að rekja til úrkomu sem kemst í snertingu við heitan berggrunn líkt og gerist á flekamótum annars staðar á jörðinni. Tengslin við eldvirknina eru þó mismikil, mest á háhitasvæðum sem eru öll tengd virkum eldstöðvum og líklegum kvikuinnskotum. Tengsl eru óbeinni á lághitasvæðum, en þar gætir þó áhrifa eldvirkninnar í hitaástandi jarðskorpunnar.

Langmestur hluti af nýtingu jarðhitans hér á landi fer til húshitunar. Beinni notkun jarðhita er skipt niður í flokkana húshitun, snjóbræðslu, fiskeldi, sundlaugar, iðnað og ylrækt, en raforkuframleiðsla telst til óbeinnar notkunar. 

Raforkuframleiðsla með lághita fer vaxandi en mest er um að notuð séu tvífasa kerfi þar sem heitt vatn veldur suðu og þrýstiaukningu á rokgjörnum vökva sem knýr túrbínu eða dælu. Vatnið missir þannig orku og kólnar í ferlinu en er þá gjarnan notað í framhaldinu til húshitunar eða baða.

Flestir smávirkjanakostir hafa takmarkanir hvað varðar stöðugt orkuframboð. Veturinn er dimmur á Íslandi og þá skila sólarorkuver litlu. Ár og lækir frjósa og vatnsaflið þverr. Á sama tíma blæs vindurinn af krafti. Með samrekstri nokkurra kosta má brúa bilið og jafna út orkuframleiðsluna. Rafhlöður geta svo fyllt í mismunandi álag innan dagsins.

Rafbúnaður til að tengja saman mismunandi orkukosti verður sífellt ódýrari og fullkomnari.

Ef tengjast á við dreifikerfið þarf búnaðurinn m.a. að uppfylla ÍST EN 50549-1 staðal en almennt gildir Reglugerð um raforkuvirki um smávirkjanir.

Algengt er að sami stjórnbúnaður stjórni framleiðslu frá sólarveri og vindrellu auk smærri virkjana í vatnsafli. Búnaðurinn tengist rafhlöðum en einnig almenna dreifikerfinu og eykur þannig orkuöryggi, bætir gæði raforkunnar og minnkar álag á dreifikerfið.