Environmental Impact of Hydropower: An Overview of Environmental Measures and Their Impact on the Power System
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Vattenkraftens miljöpåverkan : En översikt av miljöåtgärder och deras påverkan på elkraftsystemet (Swedish)
Abstract [en]
The European Union implemented the Water Framework Directive in the year 2000 to protect and improve the freshwater resources within the union. This should, for example, be done by improving aquatic ecosystems. Swedish river systems contains large amount of hydropower, which affects the ecosystems in and around watercourses. To make sure the Water Framework Directive is followed, Sweden’s hydropower will go through modern environmental assessments. When implementing environmental measures within hydropower trade-offs between hydropower’s role in the power system and the needs of the local environment occur. Hydropower contributes with renewable energy and the ability to decide when hydropower should produce electricity, which helps balance generation and demand in the power system. The aquatic ecosystems in watercourses are complex ecological systems that hold a very high biodiversity. This project aimed to increase the interdisciplinary understanding, to ease the work with these challenging trade-offs. This has been done by providing a knowledge base of hydropower’s environmental impact to power engineers, as well as providing an example of how this knowledge can be used when analyzing the power system impact of implementing environmental measures. In this project, a literature study, interview study and case study have been conducted to fulfill this aim. The literature study and interview study provided knowledge of the environmental impact of hydropower and possible environmental measures. The case study analyzed the power system impact of implementing some chosen environmental measures. The literature study and interview study resulted in an extensive compilation of the environmental impact of hydropower. It includes hydropower’s impact on the connectivity in rivers, the decrease of runs and rapids, and changes from the natural flow regime. The interview study also contributed to an overview of possible environmental measures and a discussion of two important aspects to consider when prioritizing environmental measures, the fact that environmental measures are location specific and that high environmental benefits for low power system impact make environmental measures easier to implement. The result from the case study showed that the environmental measures considered impacted both the electricity production and the ability to decide when to produce electricity. The case study also showed that the size of the impact depended on factors like for example the level of water used for a measure. It is therefore important to find a balance between the two interests when deciding the levels for measures. This project concludes that when regarding environmental measures within hydropower interdisciplinary knowledge is important. A holistic understanding makes it possible for solutions to regard all aspects and ease the work with these types of challenging trade-offs.
Abstract [sv]
Europeiska unionen upprättade Vattendirektivet år 2000 för att skydda och förbättra unionens sötvattensresurser, vilket exempelvis ska uppnås genom att förbättra sötvattensekosystem. Sverige har mycket vattenkraft som påverkar ekosystemen i och omkring vattendrag. För att säkerställa att vattendirektivet följs ska svensk vattenkraft få moderna miljövillkor. När miljöåtgärder ska implementeras inom vattenkraften uppstår målkonflikter mellan vattenkraftens roll i elsystemet och behoven hos den lokala miljön. Vattenkraften med förnybar energi och förmågan att kunna bestämma när vattenkraften ska producera är viktig för att kunna balansera generationen och lasten i elsystemet. Sötvattensekosystemen i vattendrag utgör komplexa ekosystem som har en mycket hög biodiversitet. Syftet med det här projektet var att öka den tvärvetenskapliga förståelsen för att underlätta arbetet med de här svåra målkonflikterna som kan uppstå. Det har gjorts genom att tillgängliggöra en kunskapssammanställning av vattenkraftens miljöpåverkan för elkraftsingenjörer och presentera ett exempel på hur den här sortens kunskap kan användas vid analys av miljöåtgärders påverkan på elsystemet. Projektets syfte har uppnåtts genom att en litteraturstudie, en intervjustudie och en fallstudie gjorts. I litteraturstudien och intervjustudien behandlades vattenkraftens miljöpåverkan och möjliga miljöåtgärder. I fallstudien analyserades påverkan på elsystemet som några utvalda miljöåtgärder gav. Litteraturstudien och intervjustudien resulterade i en omfattande kunskapssammanställning av vattenkraftens miljöpåverkan. Den innefattar vattenkraftens påverkan på konnektiviteten i ett flodsystem, minskningen av ström- och forsmiljöer, och påverkan på den naturliga flödesregimen. Intervjustudien resulterade också i en översikt av möjliga miljöåtgärder och en diskussion av två viktiga aspekter när det kommer till prioriteringen av miljöåtgärder, det faktum att miljöåtgärder är platsspecifika och att stor miljönytta för låg påverkan på elsystemet gör miljöåtgärder lättare att implementera. Resultaten från fallstudien visade att de studerade miljöåtgärderna påverkade både elproduktionen och förmågan att bestämma när vattenkraften skulle producera. I fallstudien blev det också tydligt att hur mycket miljöåtgärderna påverkade elsystemet berodde på faktorer som exempelvis hur mycket vatten en åtgärd använde. Det visar att det är viktigt att försöka hitta en bra avvägning mellan de två olika intressena när nivån för en åtgärd ska bestämmas. Tvärvetenskapligt arbete är viktigt när det gäller arbete med miljöåtgärder inom vattenkraften, eftersom problemet i fråga är ett tvärvetenskapligt problem. En mer övergripande förståelse gör det möjligt att hitta lösningar som inkluderar alla aspekter. Det kan också underlätta den typen av svåra målkonflikter som arbetet med miljöåtgärder inom vattenkraften innebär.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 100
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:38
Keywords [en]
Hydropower, environmental impact, environmental measures, power system impact, interdisciplinary work
Keywords [sv]
Vattenkraft, miljöpåverkan, miljöåtgärder, kraftsystemspåverkan, tvärvetenskapligt arbete
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-361847OAI: oai:DiVA.org:kth-361847DiVA, id: diva2:1948928
Supervisors
Examiners
2025-04-032025-04-012025-04-03Bibliographically approved