Hvordan kan energisamfunn forme fremtidens strømnett?

Med støtte fra EU-direktiver og forskning, som blant annet er gjennomført i FINE-prosjektet, ledet av SINTEF, har energisamfunn vist potensial til å spille en nøkkelrolle i overgangen til et fornybart energisystem. Men hva betyr dette i praksis, og hvilke utfordringer må løses for å realisere potensialet?

Hva er energisamfunn?

Energisamfunn kan være alt fra nabolag som deler energi fra felles solcellepaneler til avanserte løsninger med lokale energimarkeder og fleksibilitetsavtaler. EU-direktivene skiller mellom to hovedtyper:

• Citizen Energy Communities: Disse inkluderer ulike typer energiressurser og tjenester, og er ikke begrenset til fornybar energi.
• Renewable Energy Communities: Disse har fokus på fornybare energikilder som sol- og vindkraft.

Begge typene har til felles at de styrker innbyggernes rolle i energisystemet, med et fokus på lokal styring og samarbeid.

Hvorfor er energisamfunn viktige?

Strømnettet står overfor store utfordringer i overgangen til mer fornybar energi. Uforutsigbar produksjon fra vind og sol og økt strømforbruk fra blant annet elektrifisering krever større fleksibilitet. Energiproduksjon, lagring, og fleksibelt forbruk i energisamfunn kan bidra til å balansere etterspørselen lokalt, redusere belastningen på nettet og kutte kostnadene knyttet til nettutbygging.

I forskning som blant annet er gjennomført i FINE-prosjektet, har man undersøkt hvordan energisamfunn kan spille en rolle i å redusere toppbelastninger og øke utnyttelsen av eksisterende nettressurser. Dette krever en dypere forståelse av samspillet mellom nettselskaper og energisamfunn, samt hvordan fleksibilitet best kan aktiveres.

To dimensjoner som former fremtidsscenarioene

Forskning på energisamfunn, inkludert innsikter fra FINE-prosjektet, har vist at fremtidige løsninger kan forstås gjennom to hoveddimensjoner som illustrert i figuren under. Disse dimensjonene er nærmere beskrevet videre i teksten.

Horisontal akse – fra sentral til desentral styring

En sentralisert tilnærming innebærer at styring og beslutninger tas på overordnet nivå, med mål om å optimalisere hele systemet. Dette kan omfatte universelle rettigheter for forbrukere og sosialisering av nettutbyggingskostnader ved at alle møter samme prisstruktur for nettariffen.

En desentralisert tilnærming gir mer frihet og insentiver til lokale aktører, som energisamfunn, til å organisere og optimalisere energibruken i sitt område. Dette krever innovasjon i lokale markeder og større utnyttelse av lokal fleksibilitet.

Vertikal akse – fra passive til aktive nettselskaper

Passivt nettselskap (tradisjonelt): Nettselskaper overvåker strømnettet og analyserer situasjonen fremover i tid. Løser problemer som overbelastning ved nettutbygging, uten å benytte aktive tiltak som fleksibilitet eller styring av energiflyten.

Aktivt nettselskap: Nettselskaper tar en mer dynamisk rolle ved å bruke teknologi som smarte målere, lokale markeder og fleksibilitetsavtaler for å optimalisere strømnettet. De kan også aktivt kjøpe fleksibilitetstjenester fra energisamfunn.

Fire scenarier for energisamfunn i strømnettet

Basert på disse dimensjonene er det definert fire fremtidsscenarioer som illustrerer hvordan energisamfunn kan integreres i strømnettet:

• Referansescenario (Reference Scenario): Kombinerer sentral styring og passivt nettselskap. Her fortsetter dagens praksis med nettutbygging for å håndtere belastningstopper. Fleksibilitetspotensialet på desentralisert nivå forblir stort sett ubenyttet.
• Kompetitivt scenario (Competitive Scenario): Med sentral styring og aktive nettselskaper skapes fleksibilitetsmarkeder der nettselskapene kjøper fleksibilitetstjenester. Dette krever avanserte beslutningsverktøy og smarte målere.
• Kooperativt scenario (Cooperative Scenario): Med desentralisert styring og passive nettselskaper som kun setter grensebetingelser for energisamfunn overtar energisamfunn mye av ansvaret for lokal energioptimalisering gjennom egne markeder og koordinering.
• Deltakende scenario (Participatory Scenario): Kombinerer desentral styring og aktive nettselskaper. Her samarbeider nettselskaper og energisamfunn gjennom markeder og avtaler for å utnytte fleksibilitet effektivt.

Hva kan vi lære av dette?

Forskningen gir verdifull innsikt i hvordan energisamfunn kan bidra til et mer fleksibelt og kostnadseffektivt strømnett, men også hvilke utfordringer som må løses for å realisere dette potensialet. De viktigste læringspunktene er:

1. Effektiv reduksjon av toppbelastning: Aktiv deltakelse fra både nettselskaper og energisamfunn, som i deltakende scenario, kan redusere toppbelastninger sammenlignet med referansescenariet. Dette kan utsette behovet for kostbare nettutvidelser og redusere systemkostnadene betydelig. Fleksibiliteten som aktiveres lokalt, gir et mer robust energisystem, spesielt i vinterperioder med høy etterspørsel​.
2. Økt kompleksitet og krav til styring: Selv om energisamfunn gir mange fordeler, introduserer de også økt kompleksitet i både nettstyring og markedsoperasjoner. Flere aktører og desentralisert produksjon krever mer avansert teknologi, som smartere målere, og styringsverktøy for å håndtere lastbalansering og energiflyt. I tillegg må nettselskaper og energisamfunn ha hensiktsmessige grenseflater for å sikre at systemet fungerer optimalt​.
3. Fleksibilitet krever tilpasset regulering: For å sikre at fleksibilitet kan utnyttes effektivt, er det behov for regulatoriske rammer som fremmer samarbeid mellom nettselskaper og energisamfunn. Tariffstrukturer og insentiver må balanseres slik at både lokale og sentrale behov ivaretas uten å skape urettferdighet eller utilsiktede kostnader for aktørene​.
4. Samarbeid gir synergier: Deltakende scenario viser hvordan kombinasjonen av aktive nettselskaper og lokale energisamfunn kan skape synergier. Nettselskaper kan bruke fleksibilitetstjenester fra energisamfunn for å balansere nettet, mens energisamfunn får økonomiske insentiver til lokal balansering. Dette krever imidlertid at teknologi og markedsdesign er på plass.

Disse lærdommene fremhever at energisamfunn har potensial til å spille en viktig rolle i fremtidens energisystem, men at dette krever både teknologisk utvikling, samarbeid og regulatorisk tilrettelegging. Selv om økt kompleksitet kan være en utfordring, er det et potensiale til å bygge et mer kostnadseffektivt, robust, fleksibelt og bærekraftig energisystem som er bedre rustet for fremtidens behov.

Referanser

Denne bloggen er basert på disse to artiklene som i skrivende stund er under fagfellevurdering i henholdsvis Energy Strategy Reviews og Energy Economics.

• Taxt, Henning; Bjarghov, Sigurd; Askeland, Magnus; Crespo del Granado, Pedro; Morch, Andrei; Degefa, Merkebu Zenefe; Rana, Rubi. Integration of Energy Communities in Distribution Grids: Development Paths for Local Energy Coordination. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=5033224 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5033224
• Askeland, Magnus; Bjarghov, Sigurd; Rana, Rubi; Morch, Andrei; and Taxt, Henning. Smart Flexibility in Energy Communities: Scenario-Based Analysis of Distribution Grid Implications and Economic Impacts. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=5061422 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5061422