RAPPORT FRA 5. SEMESTERS PROSJEKT I ELKRAFTTEKNIKK HØSTEN 2005 Energi- og effektknapphet EK5-3-05

Transkript

1 Avdeling for teknologiske fag Bachelorutdanningen RAPPORT FRA 5. SEMESTERS PROSJEKT I ELKRAFTTEKNIKK HØSTEN 2005 Energi- og effektknapphet EK Markedsbasert forbrukstilpasning ved HiT - del 1 Avdeling for teknologiske fag Adresse: Pb 203, 3901 Porsgrunn, telefon , Bachelorutdanning - Masterutdanning Ph.D. utdanning

2 Avdeling for teknologiske fag Bachelordanningen RAPPORT FRA PROSJEKT I EMNE ELKRAFTTEKNIKK HØSTEN 05 Emne: Energi- og effektknapphet Tittel: Markedsbasert forbrukstilpasning ved HiT del 1 Prosjektgruppe: EK Tilgjengelighet: Åpen Gruppedeltakere: Torger Haug Svend Are Nygård Morten Vatne Kjell Halvor Wiik Hovedveileder: Trond Clausen Sensor: Biveileder: Bernt Lie Prosjektpartnere: Hanne Sæle, SINTEF Inge Vognild, Statnett Sammendrag: Rapporten Markedsbasert forbrukstilpasning ved HiT del 1 inneholder en beskrivende kartlegging av energiforbruket ved Høgskolen i Telemark(HiT), avd. Porsgrunn. Hovedtemaet er hva som kan tilpasses av energiforbruk i form av utjevning av effekttopper ved høgskolen, hvordan dette kan modifiseres ved hjelp av IT-systemer og hvordan dette kan påvirke energikostnadene til høgskolen. I rapporten beskrives litt om bakgrunnen for prosjektet og dets formål, samt hvordan enkeltbelastninger kan seksjoneres og klassifiseres som lavprioriterte. Ved en slik klassifisering kan enkeltbelastninger innkobles i ulike syklustider. Sentral driftskontrollanlegg brukes for å styre og regulere tekniske anlegg ved høgskolen. Dette er beskrevet i form av generell bruk, samt hvordan skolens bruk av systemet fungerer. Det er også tatt med høgskolens totale energiforbruk per dags dato, samt de økonomiske fordelene et sentral driftskontrollanlegg kan gi. Høgskolen tar ikke ansvar for denne studentrapportens resultater og konklusjoner Avdeling for teknologiske fag

3 Forord FORORD Denne prosjektrapporten er et femtesemesters prosjekt i faget Elkraftteknikk ved Høgskolen i Telemark, avdeling Porsgrunn. Temaet prosjektet omhandler er energi- og effektknappheten som råder i samfunnet. Prosjektgruppen består av fire studenter som studerer studieretning for elkraft ved Høgskolen i Telemark. Alle fire gruppemedlemmer har fagbrev som elektriker og erfaring innenfor elektrobransjen. For en elektroingeniør er det en stor fordel å ha kjennskap til krafttariffer, klassifisering av ulike typer belastninger og sentral driftskontroll. Forannevnte er noen av emnene dette prosjektet inneholder. Prosjektgruppen vil gjerne takke Inge Vognild ved Statnett, Hanne Sæle ved SINTEF, Nils Venstøp ved Statsbygg og driftsansvarlig ved HiT, Thorstein Fåne for samarbeidet gjennom prosjektet. Høgskolen i Telemark, Porsgrunn 28. november Torger Haug Svend Are Nygård Morten Vatne Kjell Halvor Wiik EK

4 Innholdsfortegnelse INNHOLDSFORTEGNELSE Forord...2 Innholdsfortegnelse INNLEDNING BAKGRUNN FOR PROSJEKTET Knapphet på energi og effekt Toveiskommunikasjon Oppdeling av kurser LAVPRIORITERT FORBRUK Hva er lavprioritert forbruk Beskrivelse av lavprioritert forbruk Oppvarming av rom Oppvarming av forbruksvann Snøsmelteanlegg Ventilasjonsanlegg Belysning Lokalisering av forbruk Forbruk lokalisert i bygg A Forbruk lokalisert i bygg B Forbruk lokalisert i bygg C Forbruk lokalisert i bygg E Forbruk lokalisert i bygg F Forbruk lokalisert i bygg K Forbruk lokalisert i bygg L Forbruk lokalisert i bygg M SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG Hva er et sentral driftskontrollanlegg Fordeler med SD-anlegg Hvor finnes SD-anlegg ved HiT TARIFFER OG FORBRUK Tariffer ved HiT Energiforbruk ved HiT OPPSUMMERING...26 Referanser...27 EK

5 1 INNLEDNING 1 INNLEDNING Markedsbasert Forbrukstilpasning (MabFot) er et prosjekt som er et samarbeid mellom initiativtaker Statnett, og SINTEF som prosjekterende organ. Statnett har i denne forbindelse en hovedmålsetning om å effektivisere kraftmarkedet ved å stimulere til økt fleksibilitet på etterspørselssiden. Prosjektet inngår som et Brukerstyrt Innovasjonsprosjekt (BIP) i RENENERGI-programmet til Norges Forskningsråd. SINTEF ved Hanne Sæle har utviklet en internettside som kan studeres for nærmere opplysninger angående MabFot [1]. Ved å stimulere til økt fleksibilitet på etterspørselsiden vil dette kunne lette problemet med stor kraftetterspørsel i perioder med knapphet på elektrisk energi. Dette problemet er ønskelig å studere ettersom det påvirker faktorer som kraftpris og forholdet mellom tilgjengelig energi og etterspørsel. Prosjektgruppen vil studere bygningsmassen ved HiT. I prosjektrapporten vil momenter som sentral driftskontrollanlegg, krafttariffer og belastninger klassifisert som lavprioritert eller høyprioritert, bli kartlagt. Målet med prosjektet er å få en oversikt over effektsituasjonen ved HiT og dermed danne et godt grunnlag for neste semesters prosjekt, våren Resultater som fremkommer vil bli beskrevet og forklart slik at man vil være i stand til å danne seg et bilde av hvordan dagens effektsituasjon ved HiT forløper. I det etterfølgende kapittel vil det være en beskrivelse av bakgrunnen for dette prosjektet. Videre vil det bli forklart hva som menes med lavprioritert forbruk og sentral driftskontrollanlegg, samt hvor dette finnes ved HiT. Det vil også bli redegjort for hvilke tariffer som er gjeldene per i dag, og effektforbruket i 2004 ved høgskolen. EK

6 2 BAKGRUNN FOR PROSJEKTET 2 BAKGRUNN FOR PROSJEKTET 2.1 Knapphet på energi og effekt Det er vanlig å sette et skille mellom knapphet på energi og knapphet på effekt. Knapphet på energi kan inntreffe når det over tid ikke er tilstrekkelig med vann i vannmagasinene til kraftverkene, slik at de ikke kan produsere den energien som forbrukes. Knapphet på effekt er derimot mer momentan, og kan oppstå når det til enkelte tider av døgnet ikke er nok kapasitet til produksjon av den energien som markedet etterspør [2]. Trenden for energisituasjonen i Norge har de siste årene vært at etterspørselen etter elektrisk energi stadig vokser, mens den tilgjengelige kapasiteten forblir den samme. Denne trenden er illustrert i Figur 2.1. Dette vil i fremtiden kunne bli et betydelig problem hvor det er hensiktsmessig å iverksette mottiltak. Figur 2.1: Maksimallastutviklingen i Norge [2]. Norge er medlem av det nordiske kraftmarkedet(nord Pool), noe som gjør at situasjonen i hele markedet vil ha betydning for tilgangen på effekt. Dette medlemskapet muliggjør kraftimport på tvers av landegrensene i perioder med knapphet. Hvis derimot også de andre landene opplever samme mangel på effekt eller det er begrenset overføringskapasitet mellom landene kan man ikke regne med kraftimport. Det er derimot viktig å være klar over at effektproblemet forventes kun å inntreffe et begrenset antall timer årlig. Figur 2.2 illustrerer de timene av døgnet som erfaringsmessig er de timene med topplast (sorte felt). Disse tidene har nær sammenheng med menneskers daglige rutiner, eksempelvis kan man se at det er større last på morgenen før arbeidstid. EK

7 2 BAKGRUNN FOR PROSJEKTET Figur 2.2: Topplast ved ulike tidspunkt [3]. 2.2 Toveiskommunikasjon For å imøtekomme problemstillingen med knapphet på elektrisk energi er et alternativ å bygge ut elektriske anlegg med et toveiskommunikasjonssystem (2VK). Norges Vassdrags- og energidirektorat (NVE) beskriver 2VK på denne måten: Toveiskommunikasjon er teknologi som gjør det mulig med direkte kommunikasjon mellom kundens måler og nettselskapet. Dette gjør det mulig å foreta automatisk avlesning av kundens måler og sende signaler som blant annet kan styre kundens forbruk. Sistnevnte fordrer utstyr hos kunden utover det som kreves for automatisk måleravlesning. Toveiskommunikasjon kan også legge til rette for nye typer tariffer og kraftkontrakter samt bruk av andre tjenester hos forbrukerne, som bredbånd og alarmtjenester. [4]. Ifølge NVE vil næringskunder med et årlig forbruk over kwh, som utgjør 60 % av det elektriske energiforbruket i Norge, ha 2VK innen 1.januar Fordelen med et slikt system er som tidligere beskrevet at nettselskapet kan styre kundens forbruk og kunden vil kunne betale en lavere strømpris på grunn av nettselskapets mulighet for utkobling. På denne måten har denne ordningen en gevinst for begge parter og man vil kunne effektivisere kraftmarkedet ved å stimulere til økt fleksibilitet på etterspørselssiden. Ettersom det per i dag kun er 3,7 % av de om lag 2,5 millioner målepunktene i Norge som har 2VK vil det kunne være en betydelig gevinst å hente i form av økt fleksibilitet ved en utvidelse av et slikt system. EK

8 2 BAKGRUNN FOR PROSJEKTET Et eksempel på hvordan en slik teknologi kan benyttes er Skagerak SmartNett-prosjekt. Dette er et prosjekt hvor nærmere strømbrukere deltar. Drøyt 40 % av disse strømbrukerne har inngått en avtale som gjør at Skagerak kan foreta periodiske utkobling av strømtilførselen til varmtvannsberederen for inntil to timer av gangen. Dette vil for de fleste kunder faktisk ikke innbære at de får kaldt vann og dermed redusert komfort. På denne måten kan man være i stand til å modernisere kraftsystemet og gjøre det mer fleksibelt [3]. 2.3 Oppdeling av kurser I visse tilfeller kan det være hensiktsmessig å splitte opp kurser og eksempelvis seksjonere i ulike belastningsgrupper. Dette kan være nødvendig fordi det ikke er alle strømkurser og belastninger som kan utkobles i perioder og disse må således skilles fra de utkoblbare. Dette vil kunne forenkle arbeidet med å få til en styring av forbruket fra nettselskapets side. Innenfor dette emnet er uttrykket lavprioritert forbruk svært sentralt. Man bør i hvert enkelt tilfelle vurdere hva som kan klassifiseres som lavprioritert og hva som ikke inngår i denne kategorien. Dette fordi det er mange ulike typer belastninger i hvert tilfelle. Sykehus vil eksempelvis ha strengere krav til hva som er lavprioritert forbruk enn et kontorbygg. Lavprioritert forbruk er nærmere beskrevet i kapittel 3. EK

9 3 LAVPRIORITERT FORBRUK 3 LAVPRIORITERT FORBRUK 3.1 Hva er lavprioritert forbruk Med lavprioritert forbruk menes forbruk som kan kobles ut i kortere eller lengre perioder uten nevneverdige problemer som redusert romtemperatur eller temperatur på varmtvann. Eksempler på lavprioritert forbruk kan være: Oppvarming av rom Oppvarming av forbruksvann Snøsmelteanlegg Ventilasjonsanlegg Belysning 3.2 Beskrivelse av lavprioritert forbruk I kapittel til kapittel blir eksempler på lavprioritert forbruk beskrevet Oppvarming av rom Ved oppvarming av rom som ganger, korridorer og haller kan det være mulighet for å senke temperaturen noen grader. Dette er rom som stort sett er ment til å forflytte seg i, og dermed vil ikke en temperatursenkning være av stor betydning. Det kan også være mulighet for å senke temperaturen i rom som brukes til faste tider. I rom der en ofte sitter stille er det ikke like aktuelt å senke temperaturen nevneverdig, da dette vil kunne medføre redusert komfort for bruker/forbruker Oppvarming av forbruksvann Ved oppvarming av forbruksvann kan det være mulighet for utkobling av varmekilden i kortere eller lengre perioder. Varmtvannsberedere er systemer med en viss treghet, dvs. det tar relativt lang tid før forandringen i vanntemperaturen registreres av forbruker. Dermed vil ikke en utkobling i en kort periode kunne påvirke komforten til den som bruker vannet. (Forutsatt at forbruket ikke er stort.) EK

10 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Snøsmelteanlegg Ved bruk av snøsmelteanlegg kan det være mulighet for utkobling av lasten i kortere eller lengre perioder. Oppvarming av platter, fortau og inngangspartier er som for varmtvannsberedere, et system med en viss treghet. Det oppvarmede objektet/området vil i seg selv være et varmemagasin en tid etter at den tilførte energien er slått av. Varmekabelanlegg installert på tak, i takrenner og avløpsrør er også forbruk som kan utkobles over kortere eller lengre tidsrom, uten å påvirke den egentlige funksjonen Ventilasjonsanlegg Når det gjelder ventilasjonsanlegg, kan det være mulighet for utkobling av hele anlegget, eller redusere pådraget til viftene uten at virkningsgraden til ventilasjonssystemet faller nevneverdig. Rom hvor det fører til færrest ulemper ved en total utkobling kan være rom beregnet for opphold i kortere perioder. Det kan også være muligheter for utkobling til gitte tider i undervisningsrom som brukes til faste tidspunkt Belysning Ved bruk av belysning utendørs vil det kunne være mulighet for utkobling, samt redusere belysningsnivået eksempelvis ganger, korridorer og haller som er beregnet for korte opphold. 3.3 Lokalisering av forbruk Prosjektgruppen har kartlagt bygningsmassen ved HIT, med som mål å lokalisere potensielt forbruk som kan la seg utkoble for korte eller lengre perioder. Det er viktig å presisere at det nå blir presentert forbruk som prosjektgruppen ser som interessant til å utrede videre. Det blir derved ikke konkludert om det er hensiktsmessig eller ikke å legge om til mulighet for utkoblbart forbruk for det forbruket presentert i Tabell 3-1 til Tabell 3-8. Forbruk som ventilasjon, elektrokjeler som er styrt av eksisterende sentral driftskontrollanlegg, er ikke tatt med i Tabell 3-1 til Tabell 3-8. Referansenummer i tabeller henviser til Vedlegg 1. EK

11 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Forbruk lokalisert i bygg A Forbruk kartlagt i bygg A kan leses ut av Tabell 3-1. Tabell 3-1: Kartlagt forbruk i bygg A Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr A 112 System tavle F112 3x50 A Varmtvannsbereder A1 A2 A A 112 System tavle 32.0 A 112 System tavle 32.0 A 071 Gr.sentral TN-0A A 071 Gr.sentral TN-0A A 071 Gr.sentral TN-0A A 026 Gr.sentral G-0B A 026 Gr.sentral G-0B A 026 Gr.sentral G-0B F113 3x50 A Varmtvannsbereder F114 3x50 A Varmtvannsbereder 12 3x16 A Stikk for motorvarmere 35 2x10A Varmekabel trapp ved inngang nordfløy 42 2x20 A Varmekabel rampe 12 2x20 A Varmtvannsbereder 53 2x16 A Varmekabel i lasterampe 54 2x16 A Varmekabel i lasterampe EK

12 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Forbruk lokalisert i bygg B Forbruk kartlagt i bygg B kan leses ut av Tabell 3-2 Tabell 3-2: Kartlagt forbruk i bygg B Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr B K34 K x35 A Varmtvannsbereder B K34 K x25 A Utendørsbelysning stolper B K34 K x25 A Utendørsbelysning stolper B1 B K34 K x16 A Utendørsbelysning på vegg B K34 K x10 A Varmekabel i Vindfang 150 B K34 K x16 A Varmekabel i forbindelsesgang B K34 K x16 A Varmekabel VV Rør B K34 K x16 A Varmekabel VV Rør B K34 K x16 A Varmekabel VV Rør B 127 K x 16A Stolpelys i glassgate B2 B 127 K x16 A Varmekabel i G 103 B 127 K x16 A Varmekabel i G ute B3 B (Prosesshall) 192 K x16 A Varmekabel utenfor port EK

13 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Forbruk lokalisert i bygg C Forbruk kartlagt i bygg C kan leses ut av Tabell 3-3. Tabell 3-3: Kartlagt forbruk i bygg C Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr C1 C 012 Gr. sentral 9 2x16A Varmtvannsbereder Forbruk lokalisert i bygg E Forbruk kartlagt i bygg E kan leses ut av Tabell 3-4. Tabell 3-4: Kartlagt forbruk i bygg E Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr E 019/020 Hovedtavle 26 3x16 A Uttak motorvarmere E 019/020 Hovedtavle 27 3x16 A Uttak motorvarmere E1 E 019/020 Hovedtavle 28 3x16 A Uttak motorvarmere E 019/020 Hovedtavle 41 3x63 A Tilførselsvifte E 019/020 Hovedtavle 42 3x63 A Tilførselsvifte E 019/020 Hovedtavle 43 3x100 A Avtrekksvifte E 019/020 Hovedtavle 79 2x16 A Varmekabel vannrør EK

14 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Forbruk lokalisert i bygg F Forbruk kartlagt i bygg F kan leses ut av Tabell 3-5. Tabell 3-5: Kartlagt forbruk i bygg F Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr F F9 Hovedtavle 15 2x16A Utendørsbelysning F1 F F9 Hovedtavle 26 2x16A Varmekabel ute F F9 Hovedtavle 29 2x16A Varmekabel nedløp F F9 Hovedtavle 30 2x10 A Vannvarmer Forbruk lokalisert i bygg K Forbruk kartlagt i bygg K kan leses ut av Tabell 3-6. Tabell 3-6: Kartlagt forbruk i bygg K Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr K1 K K A Varmtvannsbereder i vent. rom 3. etg. K K A Utendørsbelysning EK

15 3 LAVPRIORITERT FORBRUK Forbruk lokalisert i bygg L Forbruk kartlagt i bygg L kan leses ut av Tabell 3-7. Tabell 3-7: Kartlagt forbruk i bygg L Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr L1 L U07 HFS 11 2x10 A Varmekabel vannrør L U07 HFS 12 3x16 A Varmtvannsbereder L 105 GS x16 A Varmekabel i rom 112 L2 L 105 GS x10 A Varmekabel i rom 117 L 105 GS x16 A Varmekabel i rom 109 L3 L 205 GS x16 A Varmtvannsbereder Forbruk lokalisert i bygg M Forbruk kartlagt i bygg M kan leses ut av Tabell 3-8. Tabell 3-8: Kartlagt forbruk i bygg M Ref Nr Bygg Rom Tavle Kurs Nr Vern Utstyr M1 M Vent. rom tak Systemtavle F18 3x32 A Varmtvannsbereder EK

16 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG 4.1 Hva er et sentral driftskontrollanlegg Et sentral driftskontrollanlegg (SD-anlegg) er et anlegg som skal sørge for en automatisk og funksjonell drift av et teknisk anlegg. Med et teknisk anlegg menes det i hovedsak ventilasjonsanlegg, varmeanlegg, kjøleanlegg og belysningsanlegg. SD-anlegget kan bestå av en hovedsentral og en undersentral, eller flere hovedsentraler/undersentraler som kan kobles sammen med et pc-nettverk, kalt Ethernet. I tillegg til disse enhetene må sentralen ha forskjellige følere og aktuatorer. Følerne registrerer temperaturendringer, posisjon, mengde, trykk eller andre verdier [7]. Figur 4.1 viser et eksempel på oppkobling av et SD-anlegg. Figur 4.1: Eksempel på oppkobling av SD-anlegg [6]. EK

17 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG Aktuatorer mottar signal fra undersentralene og endrer prosessen, ved for eksempel å øke temperaturen i et rom i form av innkobling av varmeanlegg. Dette kan gjøres ved å gå inn på frontpanelt i hovedsentralen og justere referanseverdien ved å skrive inn ønsket temperatur i rommet. Rommets temperatur kan avleses på frontpanelet og blir målt ved hjelp av en føler plassert i rommet. Figur 4.2 illustrerer oversiktsbildet hvor referanseverdien og romtemperaturen vises. Figur 4.2: Styring av referanseverdien for oppvarming av rom[8]. Ved å bruke et SD-anlegg får man en god oversikt over det tekniske anlegget, noe som kan bedre brukervennligheten og redusere de elektriske kostnadene. Et eksempel på dette kan være å endre driftstiden til et ventilasjonsanlegg. Figur 4.3 viser et oversiktsbilde av hvordan en ventilasjonsstyring kan se ut. Figur 4.3: Oversiktsbilde av en ventilasjonsstyring[8]. EK

18 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG 4.2 Fordeler med SD-anlegg En fordel med SD-anlegg er at ved en eventuell utvidelse av det eksisterende anlegget, kan dette enkelt gjøres ved å konfigurere de nye funksjonene uten å måtte kjøpe ny programvare til hovedsentralen. Dersom de eksisterende undersentralene derimot er maksimalt utnyttet, må nye undersentraler installeres før anlegget kan utvides ytterligere. Fra et SD-anlegg kan man enkelt hente ut viktig informasjon som for eksempel strømforbruk og driftsstatus. Ved hjelp av historikk kan man finne den ideelle referanseverdien til for eksempel varme i rom eller driftstiden til et ventilasjonsanlegg. Historikken kan dessuten benyttes til å forbedre energiforbruket ved at man tilpasser anlegget etter beste erfaring [6]. EK

19 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG 4.3 Hvor finnes SD-anlegg ved HiT Ved HiT er det installert SD-anlegg fra firmaet Johnson Controls. Dette ble første gang tatt i bruk i 1996 og har kontinuerlig blitt utbygd etter dette. Figur 4.4 viser hvordan høgskolens SDanlegg prinsipielt er oppbygd. Figur 4.4: Dagens oppkobling av SD-anlegg ved HiT. Per i dag styres SD-anlegget fra kontoret til Statsbygg som er lokalisert i bygg A ved Høgskolen(se Vedlegg 1). Fra dette SD-anlegget kan også trafikkstasjonen til Statens Vegvesen i Skien og Minnehallen i Stavern styres. Denne styringen utenfor HiT er derimot ikke i bruk per i dag ettersom dette gjøres lokalt ved disse stedene. EK

20 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG I dag styres høgskolens SD-anlegg alle bygg unntatt bygg F og bygg E (se Vedlegg 1). I øvrige bygg blir varme, ventilasjon og kjøleanlegg styrt av SD-anlegg, noe som kan ses ut fra oversiktsbildet i Figur 4.5. Anleggene i de forskjellige byggene har variabel styringsmulighet fra hovedsentralen da noen bygg har nyere elektrisk installasjon og SD-anlegget vil av den grunn fungere mer effektivt. Figur 4.5: Oversikt over hvor SD-anlegg er installert ved HiT [8] EK

21 4 SENTRAL DRIFTSKONTROLLANLEGG På oversiktsbildet over SD-anlegget kan man betjene de ulike byggene ved å velge for eksempel varmeanlegg i bygg A. Her kan man skru av/på elektrokjelene eller oljekjelene. Figur 4.6 illustrerer blant annet hvordan elektrokjelens referansepunkt (turtemp varmeanlegg) kan endres, samt visning av målte temperaturer rundt i systemet. Når referanseverdien for temperaturen endres i et rom skjer ikke dette øyeblikkelig, det vil være en forsinklese før temperaturen senkes/økes til innstilt verdi. Mulige årsaker til dette kan være at dører/vinduer står oppe eller treghet i oppvarmingssystemet. Figur 4.6: Oversiktsbilde av varmeanlegg i bygg A [8] EK

22 5 TARIFFER OG FORBRUK 5 TARIFFER OG FORBRUK 5.1 Tariffer ved HiT Høgskolen i Telemark, avdeling Porsgrunn har per dags dato 5 målepunkter for avlesning av energiforbruket. Tabell 5-1 og Tabell 5-2 viser oversikt over disse målerne, hva de måler og hvilken tariff de følger. To av disse målerne måler forbruket på de tre elektrokjelene ved høgskolen. Disse to abonnementene er fjernstyrt av Skagerak Nett AS, og fungerer ved tariffen NUL1 (Vedlegg 2). Denne tariffavtalen fungerer slik at Skagerak Nett AS har mulighet for å koble ut skolens elektrokjeler med en times varsel. Med denne muligheten for utkopling fra energiverket, belønnes forbrukeren ved at nettleien på dette abonnementet reduseres. Skolen betaler dermed 5,36 øre/kwh* i nettleie for disse to abonnementene, pluss fastbeløpet på kr* per abonnement. En slik type tariff som beskrevet vil kunne utgjøre en betydelig sum på disse abonnementene, som forbruker ca. to millioner kwh i løpet av et år. (Målernummer T og 78531T). Tabell 5-1:Oversikt over skolens årlige forbruk og type tariffer per [3] Anleggsadresse Ca årlig forbruk[mwh] Type kraft Tariff Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 487 Fast, timesmålt NK Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 242 Tilfeldig NUL1 Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 1078 Fast, timesmålt NK Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 1731 Fast, timesmålt NK Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 2383 Tilfeldig NUL1 EK

23 5 TARIFFER OG FORBRUK De tre øvrige abonnementene ved HiT er faste, timesmålte abonnementer med NK-tariff(Vedlegg 2). NK-tariffen er den mest brukte tariffen for næringsbygg i Norge per i dag. Den har en nettleie med fastbeløp på kr*, en fast kwh-pris på 1,84 øre/kwh* og et kvantumstrinn på mellom kr/kwh/år* avhengig av hvor stort forbruket på måleren er (Vedlegg 2). * Alle priser eks. mva. Tabell 5-2:Oversikt over skolens målere per Målernummer Målepunkt ID Anlegg Anleggsadresse Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 78531T Elkjele (utkoblbar) Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 78486T Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 81422S Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn T Elkjele (utkoblbar) Kjølnes ring 56, 3915 Porsgrunn 5.2 Energiforbruk ved HiT Totalt energiforbruk ved HiT for år 2004 er vist i Tabell 5-3 [3]. Ut fra Tabell 5-3 kan man se at det totale forbruket ved HiT, er på nesten 4,4 millioner kwh årlig. Et slikt forbruk tilsvarer samme antall kilowattimer som private husholdninger forbruker i løpet av et år. Dermed ser man at høgskolen kan ha et stort potensial i å kunne regulere sitt energiforbruk. Tabell 5-3:Energiforbruk og -kostnader HiT 2004 Målernr.: kwh Kostnad NOK , T , T , S , T ,- Total sum: ,- EK

24 5 TARIFFER OG FORBRUK Energiforbruket ved HiT er størst i de perioder hvor man bruker elektrisk energi til oppvarming av bygninger. Det fremkommer av Diagram 1 at energiforbruket ved skolen er størst i månedene januar, februar, mars, oktober, november og desember. Dette bildet regner man med at går igjen i mange næringsbygg landet over pga. nødvendigheten for oppvarming disse måneder. Det regnes derfor med at det er i disse måneder det er størst knapphet på elektrisk energi i Norge. Energiforbruk HiT, Porsgrunn kwh Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Diagram 1: Totalt energiforbruk ved HiT, Porsgrunn i 2002, 2003 og 2004 EK

25 5 TARIFFER OG FORBRUK Med utgangspunkt i Diagram 1 kan man ved å studere disse måneder[3], avlese hvilke tider på døgnet knappheten er størst i vinterhalvåret. Dette er av flere energiselskaper beskrevet til å være noen timer morgen/formiddag og noen timer ettermiddag/kveld. (Ref. Figur 2.2) Ved å studere energiforbruk ved HiT et døgn, kan man si at skolen har sitt største energiforbruk fra klokka åtte-ni på morgenen/formiddagen og utover dagen til klokka fire-fem på ettermiddagen. Dette vises i Diagram 2, hvor alt effektforbruk ved skolen bortsett fra skolens tre elektrokjeler er tatt med. (Denne kurven er valgt vilkårlig og viser forbruk 22.november 2004.) Forutsetningene for å senke energiforbruket ved HiT er dermed i denne perioden fra morgen til ettermiddag. Slår man så dette sammen med de perioder hvor energiknappheten inntrer, ser man at utkobling av lavprioritert belastning i disse tider kan virke betydelig. Effektforbruk HiT, Porsgrunn kwh Antall timer Diagram 2: Effektforbruk ved HiT, 22.november 2004 (uten elektrokjeler). EK

26 5 TARIFFER OG FORBRUK I tillegg til forbrukskurven som vises i Diagram 2, oppvarmes skolen som tidligere beskrevet ved hjelp av tre elektrodekjeler. Størrelsen på disse er 300kW, 225kW og 750kW. Alle tre elektrokjeler er kun innkoblet i perioder hvor temperaturen ute er lav, så det er vanskelig å kunne si når belastningen evt. kan reduseres. Det kan allikevel vurderes om det i kortere perioder bør trinnes ned til en lavere belastning ved evt. energiknapphet. Ved større energiknapphet, hvor strømprisen er meget høy kobles elektrokjelene ut og oljefyring overtar oppvarmingen av høgskolen. Dette fører til at utkobling/nedtrinning av elektrokjelene ikke vil være så veldig aktuelt å teste ut i dette prosjektet. EK

27 6 OPPSUMMERING 6 OPPSUMMERING SINTEF gjennomfører i perioden et prosjekt for Statnett med tittelen Markedsbasert forbrukstilpasning. Dette omhandler hvordan man effektiviserer dagens kraftmarked ved å gi energiforbrukere en mulighet til å redusere sine energiforbrukskostnader. Kostnadene kan reduseres ved å kutte ut unødvendig forbruk i perioder hvor energietterspørselen er stor. Prosjektoppgaven var dermed å utføre en slik vurdering av Statsbygg sine bygninger ved Høgskolen i Telemark, avdeling Porsgrunn. Denne prosjektoppgaven inneholder et forstudie av hvordan energiforbruket ved høgskolen fungerer. Den presenterer i korte trekk hvordan skolens elektriske anlegg fungerer, med hensyn på oppvarming, ventilasjon og belysning. Det er plukket ut en del energiforbrukende belastninger i det elektriske anlegget som kan sees på som å være lavprioriterende forbruk. Disse kursene vil kanskje kunne kobles ut i perioder med energiknapphet for å frigjøre energi til andre steder. Skolen har et sentralt driftskontrollanlegg hvor man i dag styrer oppvarming og ventilasjon av hvert enkelt rom ved deler av høgskolen. Oppvarmingen styres helt enkelt ved å gi en ønsket temperaturverdi i hvert rom, for så å få tilbakemelding på reell romtemperatur gjennom termostater. Ventilasjonsanlegget er derimot styrt slik at flere rom/fløyer er slått sammen til felles drift. Sentral driftskontrollanlegget er et system som evt. kan brukes til å styre de ulike lavprioriterte kurser til å ligge inne/ute til den ønskede tid. Dette kan dermed bli en viktig del av et anlegg hvor man forsøker å senke store topper i energiforbruket. Det totale energiforbruket ved skolen er på over fire millioner kilowattimer. Dette er et energiforbruk som tilsvarer forbruket i ca. 250 private husholdninger i dag. Dermed skulle det være muligheter for å kunne finne topper i energiforbruket, som ved hjelp av enkel teknologi kan reduseres. Nettariffene skolen opererer med i dag er av normale tariffer gitt for næringsbygg. Ved å gå inn å lage en avtale med Statkraft Nett AS der man kontrollerer sitt strømforbruk, og demper dette i tider med energiknapphet, kan man få en tariff der for eksempel nettleien reduseres. Denne rapporten fungerer som en forrapport til kommende semesteroppgave i ingeniørutdanningen. Der vil man gå mer inn på hvordan man kan bygge om deler av det elektriske anlegget ved høgskolen, slik at det ved energiknapphet i energiproduksjonen/overføringen kan kuttes ut noe av energiforbruket ved høgskolen. EK

28 REFERANSER REFERANSER [1] [2] Sæle,Hanne, MabFot, SINTEF, Trondheim, 2005 [3] [4] [5] [6] [7] [8] SD-anlegg ved Høgskolen i Telemark EK

29 Vedlegg 1 A2 SD-hovedsentral A3 A1 Nord A F1 F E E1 B2 C C1 B B1 M1 Prosesshall K M B3 L K1 L2/L3 L1

30 Side 2 Gruppe Energitariff liten næring Store effektuttak og andre anlegg Utkoblbar overføring lavspent Utkoblbar overføring høyspent Spesialtariffer for spesielle anlegg Innmatningstariff til distribusjonsnett i Skagerak Nett Nettleietariffer for Skagerak Nett AS Næring Gjeldende fra Tariffnavn beskrivelse NNL Fastbeløp, kr/år Med sikringer til og med 125 amp. ved 230 volts anlegg og 80 amp. ved 400 volts anlegg. Maksimalt historisk uttak mindre enn 50 kw, siste 3 år. Energi, øre/kwh 16,52 1,00 21,90* NK Med sikringer over 125 amp. ved 230 volts anlegg og 80 amp. ved 400 volts anlegg. Energileddet gjelder alle kvantumstrinn. Fastbeløp, kr/år Energi, øre/kwh ,84-1, ,55* Kvantumstrinn 1: Effektuttak mellom kw Kvantumstrinn 2: Effekt, kr/kw/år Effekt, kr/kw/år Effektuttak mellom kw Kvantumstrinn 3: Effektuttak større enn 1000 kw Ved effektavregning brukes et snitt av maksimalverdiene for de 4 høyeste månedene i året. NKR Reaktiv effekt. Aktiv effekt avregnes som NK-tariff. NNH Fastbeløp, kr/år Næring høyspentanlegg. Denne tariffen benyttes der kunden Energi, øre/kwh 1,30 1,00 2,88* selv eier høyspentanlegget. Effekt, kr/kw/år NHR Reaktiv effekt. Aktiv effekt avregnes som NNH-tariff. NUL0 Fastbeløp, kr/år Momentanutkobling, det gis 50% reduksjon på energiprisen på tariff NUL1. Ubegrenset utkoblingsrett. Energi, øre/kwh 2,68 1,00 4,60* NUL1 Fastbeløp, kr/år Med 1 times varsel før utkobling. Ubegrenset utkoblingsrett Energi, øre/kwh 5,36 1,00 7,95 * NUL02 Fastbeløp, kr/år Momentanutkobling og maks 2 timers utkoblingsrett. Energi, øre/kwh 7,69 1,00 10,86 * NUH0 Fastbeløp, kr/år Momentanutkobling, det gis 50% reduksjon på energiprisen på tariff NUH1. Ubegrenset utkoblingsrett. Energi, øre/kwh 0,87 1,00 2,34* NUH1 Fastbeløp, kr/år Med 1 times varsel før utkobling. Ubegrenset utkoblingsrett Energi, øre/kwh 1,74 1,00 3,43 * NUH02 Fastbeløp, kr/år Momentanutkobling og maks 2 timers utkoblingsrett. Energi, øre/kwh 2,42 1,00 4,28 * NSUM Fastbeløp, kr/år Små effektuttak uten måler med minimum 4000 timers brukstid Effekt, kr/kw/år (annen brukstid kan også benyttes i spesielle tilfeller). Maks tilknytning er 1 kw. Energi, øre/kwh 1,84 1,00 3,55* NSLH Fastbeløp, kr/år Gjelder tilknytning av effektuttak med liten brukstid. Her er høylastperioden definert fra til 1.05., mens lavlastperioden er definert fra til Energi, øre/kwh i lavlastperioden Energi, øre/kwh i høylastperioden Nettleie, eks. avg. og MVA 16,52 1,00 21,90* 72,47 1,00 91,84* NKWI Fastbeløp, kr/år Gjelder anlegg hvor installert effekt brukes som grunnlag for avregning. Hvis brukstiden blir slik at energiforbruket overstiger Effekt, kr/kw/år kostnadene for installert effekt, avregnes anlegget etter forbrukt energi. Energi, øre/kwh 107,68 1,00 135,85 * Fastbeløp, NIDV øre/kwh 0,50-0,63 Gjelder kraftlevering inn i Skageraks distribusjonsnett. -0,074 X Systempris for perioden Energi, øre/kwh (øre/kwh) NB! Leddet er negativt * I tillegg kommer Statens forbruksavgift på 9,88 øre/kwh eks MVA. Kunder innenfor enkelte næringskoder (10-37) vil kunne få en avgift på 0,45 øre/kwh eks MVA, eller fullt fritak Energifondet - - Nettleie inkl. Energifondet og 25 % MVA Effekt, kr/kw/år Reaktiv effekt, kr/kvar/år Reaktiv effekt, kr/kvar/år Vend for tariffer - Bolig/fritidsbolig