Undersøker verdien av sluttbrukerfleksibilitet i bygg

En fersk SINTEF-rapport oppsummerer det første årets resultater fra KPN-prosjektet FlexBuild, som analyserer sluttbrukerfleksibilitet i bygninger og hvordan dette påvirker resten av energisystemet.

Prosjektet FlexBuild skal beregne mest mulig kostnadseffektiv implementering av sluttbrukerfleksibilitet i bygninger fra et samfunnsøkonomisk perspektiv. Målet er å angi effekten av sluttbrukerfleksibilitet på strømforbruket i enkelte bygninger, men også på samlet nasjonalt nivå.

Skal tette kunnskapshull

Prosjektet skal bidra til å tette kunnskapshull som er påpekt av flere aktører; både forsyningssiden (kraftnett og fjernvarmeselskaper), sluttbrukersiden (bygningseiere) og offentlige aktører.

Fire storylines har blitt definert: Energinasjonen Norge, Petroleumsnasjonen Norge, Naturnasjonen Norge og Klimapanikk Norge.

Fire ulike simuleringsmodeller

For å gi innsikt i den fremtidige rollen og verdien av sluttbruksfleksibilitet som er tilgjengelig i bygninger fra et norsk energisystemperspektiv, bruker FlexBuild et sett simuleringsmodeller:

• EMPIRE, for kraftsystemforbindelser med resten av Europa
• BUTLER, for byggesektoren i Norge
• TIMES-Norge, for energisystemet i Norge

Denne metoden gjør det mulig å utnytte styrken til hver modell, men utfordringen med å bruke en rekke modeller er at disse må harmoniseres og kobles sammen på en tilstrekkelig måte for å gi rimelig prosjektinnsikt. Målet med koblingsmetodikken er å oppnå en toveis koblingsstrategi med klare og definerte konvergenskriterier, mellom TIMES-Norge og de andre sektormodellene. Koblingen mellom modellene er imidlertid i en kontinuerlig utvikling, og i hvor stor grad resultatene fra forskjellige modeller kan sammenlignes er foreløpig noe begrenset.

EMPIRE – Kraftsystem Europa

Hovedresultatet av simuleringene er to scenarioer, henholdsvis med og uten CCS-teknologi i Europa. De to scenarioene fører til forskjellige energiproduksjonsblandinger, forskjellig utvidelse av overføringskapasitet for Norge og forskjellige priser. Spesielt viser scenarioet uten CCS betydelig høyere prisvariabilitet enn scenarioet med CCS.

BUTLER – Byggsektor Norge

Hovedresultatet fra BUTLER er simuleringer av effekten forskjellige nettariffer har på enkeltbygg. De vurderte effekttariffene er de som er foreslått av NVE i høring fra 2019: Daglig topp last, effektabonnement, Sikring differensiert, pluss gjeldende tollsatser for energipriser (små kunder) og månedlig topplast (store kunder). Selv om de forskjellige oppvarmingsteknologiene påvirkes noe annerledes av nettariff-valgene, ser det ut til at den daglige topplast-tariffordningen er den mest lovende når det gjelder å redusere topplasten på de kaldeste dagene. Reduksjonen gjelder både vanlige og energieffektive bygninger (med hensyn til bygningskroppen), selv om forskjellen i topplast er betydelig lavere i den energieffektive bygningskategorien.

TIMES-Norge – Energisystem Norge

Tre av de fire storylines har blitt kvantifisert som forskjellige inndatasett, og har blitt analysert av den norske energisystemmodellen, TIMES-Norge. Resultatene viser kostnadsoptimale investerings- og driftsvedtak fra det norske energisystemet fra 2020 til 2050 for de fem norske spotprisregionene. Resultatene viser også at investeringer i fornybar energi, strømforbruk fordelt etter sektor, elektrisitetshandel til Europa og strømpriser varierer betydelig mellom storylines. Mer spesifikt for byggesektoren viser resultatene at den kostnadsoptimale bygningsintegrerte PV-produksjonen bidrar til mellom 6 og 8 prosent av den norske strømforsyningen i 2050. Energibruken og topp-elektrisitet avhenger sterkt av den fremtidige utviklingen av energisystemet: Energieffektiviseringstiltakene og et mer sentralisert bosettingsmønster har betydelig innvirkning på topp-elektrisitet og det totale energibehov i bygninger. Et annet funn er at fleksibel EV-lading påvirker integreringen av fornybar energi, og at en fleksibel drift av varmtvannstanker vil senke etterspørselen etter elektrisitet, men i begrenset grad.

FanSi – Kraftsystem Norge

Hensikten med FanSi − som ikke vil bli videreutviklet i dette prosjektet − er å vurdere effekten av det norske vannkraftsystemet (lønnsomheten av fleksibilitet) ved å koble til resultatene fra TIMES-Norge. Siden koblingen fremdeles er under utvikling, er et sett med tidligere utviklede lavutslippsscenarioer modellert i FanSi blitt sammenlignet med storyline-resultatene fra TIMES-Norge. Hovedvirkningen av forskjellige scenarioer er på kraftprisvariabiliteten (f.eks. antall timer med høy pris) snarere enn prisnivået. Vannkraft har muligheten til å utnytte prisvariabilitet for å oppnå høyere priser enn gjennomsnittet, ved å levere fleksibilitet.

Videre arbeid

Følgende punkter viser et sammendrag av det fremtidige arbeidet som forskningspartnerne har foreslått:
Storylines: Fortsett med definisjonen av datasett og forutsetninger som kvantifiserer storylinebeskrivelsen på en konsistent og harmonisert måte på tvers av modellene.
Koblingsmetodikk: Neste trinn i koblingen mellom TIMES-Norge og sektormodellene er å
utvikle en toveis koblingsstrategi med et klart definert konvergenskriterium.

EMPIRE-utvikling: Dette vil bli definert i PhD-planen med kandidaten.

BUTLER-utvikling:

• Fortsette med forbedringer av oppvarmingsteknologier, spesielt varmepumper
• Forbedre modelleringen av lagringsteknologier: varmtvannstank, batteri og EV
• Implementering av bygningenes termiske massedynamikk

TIMES-utvikling:

• Inkludere en stokastisk modellering av kortsiktig usikkerhet knyttet til PV-produksjon, vindkraft og varmebehov
• Inkludere modellering av sluttbruk (lagring) fleksibilitetstiltak: varmtvannstank og EV-fleksibel lading, lagring i fjernvarme og komfort-fleksibilitet (termisk lagring i bygninger)

FanSi-utvikling:

• Definere datasett og andre grenseforhold som er sammenhengende/kompatible med storylines, med det nødvendige detaljnivået for å redegjøre for kortsiktige usikkerhetsmomenter for tilstrømning, temperatur og vind- og solkraftproduksjon
• Vurdere kraftprisstrukturen og lønnsomheten til vannkraft og mulige andre fleksibilitetsalternativer i kraftsystemet for de utviklede storylines

Prosjektpartnere fra NTNU og IFE har bidratt i rapporten. Last ned rapporten her: Flexbuild Annual Report 1. Technical report with results analysis

Om prosjektet

FlexBuild er et kompetanseprosjekt for næringslivet (KPN), som er samfinansiert av Norges forskningsråd under programmet EnergiX. De industrielle partnerne i prosjektet er Statsbygg, Omsorgsbygg (Oslobygg), Boligbyggelaget TOBB, Norsk Fjernvarme, Hafslund nett (Elvia) og Statnett. De offentlige aktørene er Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) og Enova; forskningspartnerne er Institutt for Energiteknikk (IFE), Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) og Danske Tekniske Universitet (DTU), sammen med SINTEF, som er prosjektleder.

Kontakt:

Seniorforsker Igor Sartori:
igor.sartori@sintef.no

Master of science Kamilla Heimar Andersen:
kamilla.andersen@sintef.no