Slik kan naturmangfold bygges inn i energisystemmodeller

Energiomstillingen og bevaring av naturmangfold blir ofte omtalt som to parallelle utfordringer. Energisystemmodeller brukes i økende grad til å utforske utviklingsbaner mot klimanøytralitet, men naturmangfold er sjelden eksplisitt representert i disse modellrammeverkene. Samtidig er arealbruksendringer fortsatt en av de viktigste direkte drivkreftene bak tap av naturmangfold. Derfor blir det stadig viktigere å forstå hvordan utbygging av fornybar energi og vern av naturmangfold påvirker hverandre.

Jeg gjennomførte arbeidet i forskningsområde 2 (Impact on Biodiversity) ved forskningssenteret InterPlay. Der undersøkte jeg hvordan informasjon om naturmangfold kan integreres i en storskala energisystemmodell, og hva en slik integrering kan bety for den fremtidige utviklingen av energisystemet.

Studien handlet ikke om hvor fornybar energi bør eller ikke bør bygges ut, men om et mer grunnleggende metodisk spørsmål: Hvordan påvirker representasjonen av naturmangfold hvor mye areal som er tilgjengelig for utbygging av fornybar energi, og hvordan forplanter endringene seg gjennom et sammenkoblet energisystem?

Fra kart over artsrikdom til begrensninger i energisystemmodellen

Studien bygger på artsrikdomskart utviklet gjennom Hotspots Pipeline ved NTNU. Kartene er basert på integrerte artsutbredelsesmodeller (iSDM, integrated species distribution models) og viser estimert relativ artsrikdom for landlevende fugler, insekter og planter i hele Norge.

Det er viktig å merke seg at de tre artsgruppene ble analysert hver for seg gjennom hele studien. For hver artsgruppe er artsrikdommen angitt som en kontinuerlig verdi skalert mellom 0 og 1. Verdien 1 tilsvarer pikslene med høyest estimert artsrikdom innenfor artsgruppen, mens 0 tilsvarer den laveste observerte artsrikdommen.

Skalert artsrikdom

Artsrikdom er antallet ulike arter som finnes i et gitt område. At artsrikdommen er skalert, betyr at de absolutte tallene er delt på det høyeste tallet som er funnet, slik at skalaen går fra 0 til 1.

Kartet viser skalert artsrikdom (på engelsk: scaled species richness) for piksler på 500 × 500 m i hele Norge, altså hvor mange ulike fuglearter som er registrert i hver piksel, sett i forhold til den mest artsrike pikselen.

_{© Hannah Kaven}

I denne studien ble verdiene for artsrikdom skalert mellom 0 og 1 separat for fugler, insekter og karplanter. Skaleringen gjør det mulig å bruke terskelverdier konsistent innenfor hver artsgruppe. En verdi på 0,8 for fugler tilsvarer ikke nødvendigvis det samme absolutte antallet arter som 0,8 for insekter eller karplanter. Verdiene beskriver i stedet hvordan artsrikdommen fordeler seg innenfor hver gruppe.

For å undersøke hvordan naturmangfold påvirker tilgangen på areal, ble terskelverdier for artsrikdom brukt trinnvis fra 0 til 1. Områder med verdier over en gitt terskel ble holdt utenfor fremtidig utbygging av fornybar energi, slik at det gjenværende tilgjengelige arealet kunne tallfestes.

De resulterende eksklusjonslagene (exclusion layers) ble deretter omsatt til lavere øvre grenser for utbygging av fornybar energi i Norge og lagt inn i den europeiske kraftsystemmodellen Open EMPIRE.

Ikke-lineær sammenheng mellom terskelverdier for naturmangfold og tilgjengelig areal

Et av de mest interessante funnene dukket opp før energisystemmodelleringen i det hele tatt var i gang.

Da stadig høyere terskelverdier for artsrikdom ble lagt på eksklusjonslagene, minket ikke det tilgjengelige arealet lineært. I stedet viste alle de tre artsgruppene en S-formet sammenheng mellom terskelverdi og gjenværende tilgjengelig areal.

På den vannrette aksen betyr en lav terskelverdi strengt vern. Da vernes alle områder som har mer enn selv en beskjeden artsrikdom, og det blir mindre areal igjen til energiinfrastruktur. En høy terskelverdi er mer tillatende, siden bare de aller mest artsrike områdene vernes og mer areal forblir tilgjengelig. S-formen viser at avveiningen er ujevn. Nær begge ytterpunktene endrer en justering av terskelverdien det tilgjengelige arealet bare litt, men i midtpartiet kan en liten justering avgjøre om en stor andel av arealet er tilgjengelig eller ikke.

Ved lave terskelverdier førte strengere vern til forholdsvis beskjedne reduksjoner i tilgjengelig areal. Rundt terskelverdien 0,5 gikk sammenhengen derimot over i en brattere fase, der små endringer i terskelverdien ga vesentlig større reduksjoner i tilgjengelig areal. Ved svært høye terskelverdier flatet kurven ut igjen.

Denne ikke-lineariteten er viktig fordi den viser at man ikke kan anta at begrensninger knyttet til naturmangfold skalerer proporsjonalt med tilgjengelig areal.

Analysen viste også tydelige forskjeller mellom artsgruppene. Ved terskelverdien 0,5 var om lag halvparten av arealet fortsatt tilgjengelig i insekttilfellet, mens bare rundt en tredjedel var igjen i tilfellene for fugler og karplanter.

Forskjellene skyldes at artsrikdommen fordeler seg ulikt i de taksonomiske gruppene. Samme tallverdi for terskelen utelukker derfor ikke nødvendigvis like stor andel av arealet.

I energisystemmodelleringen som følger, ble én felles terskelverdi på 0,5 brukt for alle de tre artsgruppene.

Hva skjer når naturmangfold tas inn i en energisystemmodell?

Neste steg var å undersøke hvordan arealbegrensninger basert på naturmangfold påvirker den fremtidige utviklingen av energisystemet.

Terskelverdiene for naturmangfold ble lagt inn i Open EMPIRE  ved å redusere den maksimale kapasiteten som kan bygges ut for vindkraft på land og solkraft i Norge, ut fra det gjenværende tilgjengelige arealet i hvert scenario.

Modellkjøringene tyder på at begrensningene knyttet til naturmangfold slår ulikt ut for de ulike teknologiene.

Størst var virkningen for vindkraft på land. Sammenlignet med referansetilfellet gikk den årlige norske vindkraftproduksjonen på land ned med om lag 13–21 TWh frem mot 2050, avhengig av hvilken artsgruppe som ble lagt til grunn.

Solkraft ble påvirket i langt mindre grad, med reduksjoner på under 1 TWh per år.

Resultatene var stort sett like for fugler og karplanter, noe som gjenspeiler at omtrent like mye areal ble utelukket ved den valgte terskelverdien. Fordi insektscenarioet begrenset en mindre andel av arealet, ga det også mer utbygging av vindkraft enn de andre scenarioene for naturmangfold.

Funnene understreker at det har betydning hvordan naturmangfold representeres. Ulike datasett for naturmangfold kan gi ulike anslag for tilgjengelig areal og dermed ulike utfall for energisystemet.

Begrensningene får ringvirkninger utenfor Norge

Fordi Open EMPIRE representerer et stort, sammenkoblet europeisk kraftsystem, var virkningene av begrensningene ikke avgrenset til Norge. Selve begrensningene ble bare brukt for Norge; resten av Europa ble modellert uten dem.

Redusert fornybar kraftproduksjon i Norge ble delvis veid opp av økt produksjon andre steder i Europa. Modellresultatene viser at Sverige økte vindkraftproduksjonen, mens Tyskland og Nederland kompenserte med ulike kombinasjoner av vind-, sol-, gass- og kjernekraft, avhengig av tidsperioden.

Norge forble likevel nettoeksportør av strøm gjennom hele modellhorisonten, selv om eksporten stort sett gikk ned sammenlignet med referansetilfellet.

Figuren illustrerer et viktig aspekt ved energisystemmodellering: Beslutninger om arealbruk i ett land kan påvirke investeringsbeslutninger og produksjonsmønstre i resten av det europeiske systemet. Den viser også en svakhet ved studien. Hvis de samme begrensningene ble innført i hele Europa, måtte produksjonen fortsatt flyttes et sted, men modellen kan ikke si hvor, eller om arealet produksjonen flyttes til, er noe mindre verdifullt for naturmangfoldet.

Hva betyr dette for videre forskning?

Hovedbidraget fra dette arbeidet er ikke en anbefaling om en bestemt terskelverdi for naturmangfold eller en bestemt bevaringsstrategi. Arbeidet viser derimot en praktisk fremgangsmåte for å bygge informasjon om naturmangfold inn i langsiktig energisystemmodellering.

Terskelanalysen viste at sammenhengen mellom artsrikdom og tilgjengelig areal er ikke-lineær og varierer mellom taksonomiske grupper. Disse egenskapene fanges ikke opp når naturmangfold representeres gjennom forenklede eller ensartede antakelser om arealbruk.

For forskningssenteret InterPlay illustrerer dette både mulighetene og utfordringene i tverrfaglig forskning. Data om naturmangfold inneholder mønstre som er svært relevante for planlegging av energisystemet, men å omsette økologisk informasjon til modellbegrensninger krever nøye metodiske valg.

Etter hvert som hensynet til naturmangfold får større vekt i energiplanlegging og energipolitikk, blir det like viktig å forstå hvordan slike valg påvirker modellresultatene.

Denne studien er et steg mot å tette dette gapet ved å koble data om naturmangfold og energisystemmodellering i et felles analytisk rammeverk.

Hannah Kaven skrev masteroppgaven sin som en del av FME InterPlay fra november 2025 til mai 2026, i tett samarbeid med forskere i SINTEF. Hun presenterte også en artikkel om temaet på konferansen European Energy Markets i Trondheim i juni. Publikasjonen finner du her: Power System Impact of Limiting Wind and Solar Deployment in Species-Rich Areas: Norwegian Case Study