EKSPERTER I TEAM VÅR 2013

Transkript

1 EKSPERTER I TEAM VÅR 2013 TET4850 SMART GRID PROSJEKTRAPPORT Forretningsmodeller for fremtidens kraftmarked Landsby: Smart Grid Gruppe: 4 Faglig Ansvarlig: Ole-Morten Midtgård

2 FORORD Denne rapporten er skrevet av gruppe fire ved landsbyen Smart Grid i faget TET4850 Eksperter i Team ved NTNU, våren Formålet med rapporten er å gi leseren innsikt i AMS og kraftmarkedet, og analysere mulige forretningsmodeller for fremtidens kraftmarked med utgangspunkt i forbrukerfleksibilitet og mulighetene en AMS enhet gir. Gruppen har bestått av studenter med elektro og økonomi som fagfelt, hvilket har gitt gruppen en tverrfaglighet som har resultert i et sluttprodukt som tar for seg tekniske-, politiske- og økonomiske perspektiv rundt Smart Grid og AMS. Det var et naturlig valg for gruppe fire, da problemstillingen både kunne være samfunnsnyttig, samtidig som den tok høyde for medlemmenes faglige bakgrunn. Gruppen har i stor grad benyttet seg av næringslivet og innhentet nyttig informasjon derfra. Dette har gitt rapporten en mer praktisk og erfaringsbasert vinkling. Næringslivet ga også signaler om at oppgaven ønskes videreført til en eventuell prosjekt- og/eller masteroppgave, da nytten av dette kan være betydningsfull for norske nettselskaper. Dessuten kommer mye av roten til Smart Grid fra verdens klimasituasjon, så arbeid tilknyttet dette vil naturligvis stamme fra ressurser med intensjoner om å gjøre noe med akkurat dette, hvilket også gjelder gruppe fire. For å få fult utbytte av rapporten forutsettes det grunnleggende kunnskap om kraftsystemets og kraftmarkedets oppbygging og virkemåte. Vi ønsker å benytte anledningen til å takke Skagerak Energi AS v/tore Øverås, Fredrikstad EnergiNett AS v/vidar Kristoffersen og Digital Xalience AS v/ Bernt Bremdal for bidrag med relevant informasjon. Vi vil også takke landsbylederen Ole-Morten Midtgård for å ha tilrettelagt for et lærerikt opplegg i landsbyen og for bidrag med faglige innspill og kompetanse. Trondheim Kristian Baricuatro Hanne Støylen Ole Martin Totland Martin Kristiansen Nora Fredheim Johnsen

3 INNHOLDSLISTE 1. Sammendrag Innledning Introduksjon til smarte nett Avanserte Måle og Styringssystemer Forskriftskrav til AMS Styringssystemer Energipanel Konsekvenser av AMS for kraftsystemet Tradisjonelle metoder for å ivareta forsyningssikkerhet Lastforskyvning Lastfrakobling Målrettet Energisparing Ulemper ved tradisjonelle metoder Øvrige fordeler med AMS Konsekvenser av AMS for husholdninger Forbrukerfleksibilitet Hvordan motivere til energisparing og endret bruksmønster Resultater fra undersøkelser knyttet til å redusere eller endre husholdningers strømforbruk Effekt av ulike metoder for å redusere eller endre husholdninger strømforbruk Husholdningers oppfatning av tiltak for å redusere eller endre strømforbruk Anbefalinger for å motivere husholdninger til å redusere eller endre strømforbruket Konsekvenser av AMS for kraftmarkedet i dag og i fremtiden Etablering av et «sanntidsmarked» Forretningsmodeller for fremtidens kraftmarked Forbruker bruker sin fleksibilitet direkte mot markedet Automatisert prisreaksjon rettet mot Elspotmarkedet Automatisert prisreaksjon fra forbruker rettet mot sanntidsmarked Forbruker selger sin fleksibilitet til en tredjepart Enveiskommunikasjon fra forbruker til kraftleverandør gjennom forbrukskontrakter Toveiskommunikasjon mellom tredjepart og forbruker ved laststyring fra tredjepart Konklusjon Referanser Liste over figurer og tabeller... 33

4 1. SAMMENDRAG Innføring av Avanserte Måle- og Styringssystemer (AMS) er en del av utviklingen av fremtidens kraftsystem, og vil bidra til realisering av mer fornybar elektrisitet og aktivisering av sluttbrukerfleksibilitet. For å sikre et pålitelig og kostnadseffektivt system, er det nødvendig å ivareta behovene til både sluttbrukerne, produsentene, leverandørene og netteierne. Forbrukerne ønsker å minimere kostandene av energiforbruket. I tillegg finnes det husholdninger med andre behov, for eksempel er enkelte opptatt av å ha en grønn profil. Kraftleverandøren ønsker å selge og kjøpe kraft på en slik måte at profitten blir maksimert. Nettselskapet på den andre siden, har som oppgave å drifte nettet sikkert samtidig som de ønsker å utnytte nettkapasiteten til det fulle. Noen produsenter ønsker å produsere når kraftprisen er høy, mens andre ønsker å produsere når de har mulighet, for eksempel vindkraftverk. Siden behovene til de ulike aktørene er så forskjellige og til tider motstridende, er det nødvendig med markeder, løsninger og teknologier som tar hensyn til alles interesser. Det er tenkelig at AMS og tilhørende teknologier, for eksempel smarte målere, kan legge til rette for dette. For å hente ut verdien av AMS i alle leddene i energikjeden, er det foreslått fire selvstendige forretningsmodeller. Forutsetninger som er lagt til grunn i alle modellene: Kundene faktureres dynamisk AMS installasjoner er implementert i husholdninger Det finnes et panel som er knyttet til strømmåleren og gir informasjon om forbruk og pris I Modell 1 har forbrukeren mulighet til å se og reagere på spotmarkedsprisen. Denne modellen kalles Automatisert prisreaksjon rettet mot Elspotmarkedet. Forbrukeren har en aktiv rolle i styring av eget forbruk. Styringen skjer manuelt eller automatisk, avhengig av i hvor stor grad husholdningen har AMS-installasjoner. Å la forbrukerne reagere på et prissignal er særlig fordelaktig både for dem og for nettselskapene fordi en redusert belastning på nettet er sannsynlig (peak shaving). Dette betyr indirekte at kunden reduserer forbruket i høylasttimer når kraftprisen typisk har sine topper. I Modell 2 lar forbrukeren AMS-installasjonen styre den delen av forbruket som den anser som fleksibelt. Modellen kalles Automatisert prisreaksjon rettet mot Sanntidsmarkedet, fordi den tar utgangspunkt i at det finnes et sanntidsmarked som muliggjør krafthandel i 5-minutters perioder. Slik legges det til rette for integrering av uregulerbare energikilder som småkraftverk og vindkraft. Siden prissignalene sendes ut i små intervaller, skjer justeringen av forbruket automatisk gjennom AMSinstallasjonen i husstanden. Som for den første modellen, er det i hovedsak forbrukeren og nettselskapene som har fordel av en slik ordning. I Modell 3 inngår forbruker kontrakter med kraftleverandøren, for eksempel basert på forbrukshistorikk. Denne modellen betegnes Enveiskommunikasjon mellom kraftleverandør og forbruker. En gitt type forbruk vil danne grunnlag for en gitt type kontrakt og en gitt kraftpris. Dette er en videreføring av dagens system, hvor kraftleverandøren tjener på å overta kundenes risiko knyttet til prisvariasjoner. Det er foreslått tre typer avtaler: 1

5 Spotprisavtale med pristak: risikoaverse forbrukere garderer seg mot kortsiktige pristopper. Kraftleverandører selger kraften dyrere, og tjener derfor på å overta kundens risiko. Effektavtaler: Legger føringer på hvor mye effekt kunden kan trekke. Positiv innvirkning på lokal nettdrift. Det anbefales at slike kontrakter blir gitt fra nettselskapene, i praksis betyr det at det blir et effektledd i nettleien, slik som det blir for storkunder i dag. Energikontrakter knyttet til en forbruksprofil: Kraftleverandører har interesse av forutsigbarhet i sine kunders forbruksprofil. Kunder med god overenstemmelse mellom det forhåndsdefinerte profilet og faktisk forbruk vil få økonomisk godtgjørelse for dette. I Modell 4 legges det vekt på ekstern styring av fleksibiliteten til forbrukerne. Modellen kalles Toveiskommunikasjon mellom tredjepart og forbruker med mulighet for lastkontroll fra tredjepart. En tredjepart kan være nye aktører på markedet eller aktører i dagens system. Tredjepart kan styre forbruket til de husstandene den leverer energi til, selvsagt iht. til kontrakt. Forbrukerne kan inngå forskjellige typer avtaler, med ulike grader av kontrollert forbruk av tredjepart. Tredjepart kan i henhold til avtalen styre forbruket etter signaler fra markedet, forbruker og kraftsystemet. Dette gjør at nettselskapets interesser kan bli mer direkte inkludert i forretningsmodellen, noe vi kan dra økonomisk nytte av. Det konkluderes med at nettselskap er den mest hensiktsmessige tilbyder av slike kontrakter fordi de har momentan oversikt over tilstanden i nettet. Det understrekes at modellene ansees som komplementære, i den forstand at de ikke utelukker hverandre. Hvorvidt de blir realisert eller ikke avhenger av mange faktorer, for eksempel teknologiutvikling, politiske signaler og hvorvidt kraftsystemet er tilstrekkelig dynamisk for å tillate nye løsninger. 2

6 2. INNLEDNING Fremtiden byr på mange utfordringer for aktørene i det norske kraftsystemet. For nettselskapene stilles det høye krav til utvikling og bedre utnyttelse av kraftnettet. Samtidig øker energiforbruket, og vi setter stadig større krav til komfort. Det rettes fokus på miljøkonsekvenser av dagens forbruk i form av klimagassutslipp, og ordninger som «grønne sertifikater» øker lønnsomheten av å bygge ut fornybare energikilder. Fornybare energikilder som vindkraft, småskala vannkraft og solkraft er i hovedsak uregulerbare, noe som gjør det utfordrende å oppnå den nødvendige balansen mellom produksjon og forbruk i kraftsystemet. I tillegg utvikles det avanserte teknologiske løsninger som utfordrer den tradisjonelle rollefordelingen mellom nettselskap, kraftleverandør og forbruker. Med utgangspunkt i utrullingen av «Smarte Strømmålere» ønsker denne rapporten å rette fokus på hvordan samspillet mellom nettselskapene, kraftleverandørene og forbrukerne blir påvirket. Det er tenkelig at en implementering av Avanserte Måle- og Styringssystemer (AMS) i det norske sluttbrukermarkedet åpner muligheter for å drifte kraftsystemet mer effektivt. I tillegg vil AMS bane vei for en rekke nye produkter og teknologiske løsninger som både eksisterende og nye typer aktører vil kunne tilby forbrukere. Rapporten er inndelt i fire hoveddeler. I den første delen blir konsekvenser av AMS for kraftsystemet presentert. Tradisjonelle metoder for å ivareta forsyningssikkerheten blir diskutert og ulempene ved disse belyses. Det blir rettet fokus mot hvilke forbedringer som kan oppnås ved innføring av «Smarte Målere». I den andre delen synliggjøres konsekvenser av AMS for husholdninger. Det drøftes hvordan forbrukerne motiveres til energisparing og endret bruksmønster, og det anbefales tiltak for å få dette til i praksis. Resultater fra undersøkelser knyttet til å redusere eller endre husholdninger strømforbruk blir brukt for å begrunne anbefalingene. Den tredje delen av rapporten omhandler konsekvenser av AMS for kraftmarkedet. Det er antatt at fremtidens kraftmarked vil stille krav til en prismekanisme som er rask nok til å balansere forbruk og produksjon til en hver tid. Et nytt marked nærmere sanntid blir derfor presentert som en mulig løsning på dette. Den siste delen av rapporten presenterer løsninger som gjør det mulig å hente ut de overnevnte fordelene ved innføring av AMS for kraftsystemet, husholdninger og kraftleverandører. Som hovedresultat av analysen presenteres fire Forretningsmodeller for fremtidens kraftmarked. Å utnytte forbrukerfleksibiliteten i energiforbruket ligger til grunn i alle modellene, men de differensierer på hvorvidt forbrukeren kontrollerer denne selv eller selger den til en tredjepart. Lønnsomhet for ulike aktører, automatisering av forbrukerrespons, tidshorisonter og nytteverdi for kraftsystemet er andre sentrale elementer i diskusjonen rundt modellene. 3

7 3. INTRODUKSJON TIL SMARTE NETT Overgangen til et samfunn med fokus på lavere CO2-utslipp og økt forbruk av elektrisitet stiller ikke bare krav til et smartere kraftnett, men også et økende engasjement på forbrukersiden. Det er en synlig trend innen integrering av fornybar kraftproduksjon i form av vind og sol, som et resultat av verdens klimaendringer, nye politiske rammer og teknologiutviklingen. En forutsetning for optimal utnyttelse av slike ikke-regulerbare energikilder er rask og god kommunikasjon i kraftnettet. (Suul, Pers.Kom., ). Det finnes per dags dato ingen klar definisjon av «Smarte Nett», men det kan forklares som en kombinasjon av et klassisk kraftnett og internett, altså smarte IKT løsninger. Tradisjonelt sett har det vært en enveis flyt av informasjon og strøm i nettet, men med Smart Grid er hensikten å skape et mer dynamisk og fleksibelt nett med toveis kommunikasjon og strømflyt, se Figur 1. Dette vil gi en bedre oversikt over nettets tilstand og belastning helt ned til forbrukernes målepunkt. Forbrukernes målepunkt, altså lastene i kraftnettet, er et sentralt element i Smarte Nett. Her skal det installeres Avanserte Måle- og Styringssystemer, heretter kalt AMS. (Suul, Pers.Kom., ). Figur 1 Det smarte nettet (Rahimi & Ipakchi, 2010) AMS legger til rette for en rekke muligheter som både forbruker og distributør kan dra nytte av. En av de mest omdiskuterte komponentene i AMS er det som omtales som en «Smart Måler» (Schytte, Pers.Kom., ). Denne sender automatisk forbruksavlesning med timesoppløsning til nettselskapet. I tillegg er det tenkt at den skal kunne kommunisere med et energipanel hos kunden som gir informasjon om pris og forbruk, samt mulighet til å styre forbruk i huset. Tanken bak dette er å engasjere forbrukere til å konsumere elektrisitet på en smartere måte til rett tid på døgnet. Engasjerte forbrukere kan gi bedre kapasitet i kraftnettet, noe som gir videre fordeler hvis husholdningene skal kunne benytte seg av elbiler og egenprodusert kraft fra solceller. Innføring av uregulerbar kraft kan gi store svingninger i nettbelastningen. 4

8 4. AVANSERTE MÅLE OG STYRINGSSYSTEMER AMS er en samlebetegnelse for flere nye system som skal innføres i forbindelse med nye forskriftskrav, og inkluderer systemer både for netteier og forbruker. En av hovedoppgavene til AMS er å måle og lagre data med spesifiserte intervaller. Dette vil bli gjort gjennom en ny type måler som melder inn timesforbruket av strøm til netteier. Forbrukeren frigjøres således ansvaret for å lese av forbruket manuelt. I tillegg skal smart-måleren fungere som en node for to-veis kommunikasjon mellom leverandør og forbruker. Det vil si at AMS-måleren skal kunne sende og motta informasjon om kraftpriser og tariffer samt kunne overføre styringssignal (Sæle & van Dyken, 2012). Denne delen av rapporten tar for seg forskriftskravene til AMS. Forskjellige styringssystemer som er aktuelle i sammenheng med innføring av smarte målere blir definert og diskuter, og implementering av energipanel blir trekt frem som en metode for å bevisstgjøre forbruker om strømforbruk. 4.1 FORSKRIFTSKRAV TIL AMS I følge forskrift 3. november 1999 nr. 301 om måling, avregning og samordnet opptreden ved kraftomsetning og fakturering av nettjenester (forskrift om kraftomsetning og nettjenester) 4-2 skal AMS måleren tilfredsstille følgende funksjonskrav: - Lagre måleverdier med en registreringsfrekvens på maksimalt 60 minutter, og kunne stilles om til en registreringsfrekvens på minimum 15 minutter - Ha et standardisert grensesnitt som legger til rette for kommunikasjon med eksternt utstyr basert på åpne standarder - Kunne tilknyttes og kommunisere med andre typer målere - sikre at lagrede data ikke går tapt ved spenningsavbrudd - Kunne bryte og begrense effektuttaket i det enkelte målepunkt, unntatt trafomålte anlegg - Kunne sende og motta informasjon om kraftpriser og tariffer samt kunne overføre styringsog jordfeilsignal - Gi sikkerhet mot misbruk av data og uønsket tilgang til styrefunksjoner og - Registrere flyt av aktiv og reaktiv effekt i begge retninger. 4.2 STYRINGSSYSTEMER For å oppnå energisparing og bedre stabilitet i strømnettet vil styringssystemer for lys, varme og ventilasjon, være av stor betydning. Det finnes mange muligheter for laststyring. En ideell løsning ville vært at hver husstand hadde et sentralt styringssystem som kunne styre alle lastene. Siden utbygging av teknologier som kan brukes til dette er langt frem i tid, vil det i første omgang finnes enklere løsninger. I følge forskriftskravene, vil AMS-måleren ha mulighet til å redusere effektuttak i målepunktet. Dette vil gjøre det mulig med enkel laststyring, for eksempel utkobling av varmtvannsberederen i høylastperioder. Per dags dato er teknologier for styringssystemer tilgjengelig, og i stor grad implementert i næringsbygg.disse styringssystemene (SD-anlegg og busbaserte system) begynner også så smått å bli installert hos forbrukerne. Ulempen med slike systemer er at de er kostbare. På grunn av systemets kompleksitet er det i tillegg mest aktuelt at det installeres i forbindelse med nybygg. For eksisterende elektriske installasjoner vil pluggbaserte systemer være mer hensiktsmessige. Dette er komponenter 5

9 som kan plugges i stikkontakten og styres trådløst. Verdien av å kombinere AMS med et styringssystem blir diskutert i detalj senere i rapporten. 4.3 ENERGIPANEL For å bevisstgjøre forbruker om sitt eget strømforbruk og kostnader forbundet til dette, kan et energipanel være et nyttig hjelpemiddel. I følge forskrift om kraftomsetning og nettjenester 4-6 skal nettselskapet legge til rette for at skal være mulig å tilknytte et display dersom sluttbrukeren ønsker det. Kraftleverandør skal kunne sende prisinformasjon til displayet og nettselskapet skal kunne sende tariffinformasjon. Det er ikke lagt føringer på hvor ofte måleren skal overføre data fra forbruker til netteier. Det spesifiseres derfor heller ikke noe om displayet skal ha funksjonalitet for sanntidsinformasjon om strømforbruket til forbruker. I følge 4-2 i overfornevnte forskrift skal AMS måleren ha et standardisert grensesnitt som legger til rette for kommunikasjon med eksternt utstyr basert på åpne standarder. Dermed vil det være mulighet for tredjeparter å levere tjenester for sanntidsinformasjon om strømforbruket. Dette kan for eksempel være wifi-løsninger som kommuniserer med AMS installasjonen, registrerer forbruket og lagrer denne informasjonen i en database. Til dette kan man ta i bruk hjemmenettverket til kunden. Figur 2 viser et eksempel på et grensesnitt for et home display, der det vises effektforbruk, kostnad, forbruksprofil de siste 24 timene osv. Figur 2 Et eksempel på et energipanel (Sailwider-smartpower.com, 2013) 6

10 5. KONSEKVENSER AV AMS FOR KRAFTSYSTEMET Det er i dagens kraftsystem mindre ledig kapasitet i sentralnettet enn tidligere (Statnett, 2008). I tillegg er det usikkerhet om hvordan overføringsbehovet kommer til å endre seg i fremtiden. Bedre tilknytning til Europa gjennom lange sjøkabler og mer fornybar kraft er faktorer som kan være avgjørende for kapasiteten i fremtidens kraftnett (Statnett, 2013). Også i regional- og distribusjonsnettet finnes det flaskehalser. Flaskehalser i nærheten av tilknytningspunkt for nye kraftproduksjonsanlegg er kritiske. Slike faktorer vil gjøre det vanskelig for kraftnettet å støtte opp om den planlagte innfasingen av ny fornybar kraftproduksjon, som for eksempel vind og sol. Statnett har tidligere gjennomført tiltak som har økt overføringskapasiteten i sentralnettet uten å gjøre nye utbygginger. En av de mest effektive tiltakene har vist seg å være styring av større laster tilknyttet nettet (Statnett, 2008). For å ivareta forsyningssikkerheten i fremtiden må man øke overføringskapasiteten ytterligere. For distribusjons- og regionalnettet kan bedre lastkontroll på etterspørselssiden bidra til å avlaste nettet i kritiske perioder. 5.1 TRADISJONELLE METODER FOR Å IVARETA FORSYNINGSSIKKERHET Tradisjonelle metoder for å ivareta forsyningssikkerhet er blant annet (Statnett, 2013): - Lastforskyvning: Forskyvning av energimengder i tid - Lastfrakobling: Utkobling av enkeltlaster for å avlaste nettet - Målrettet energisparing: Langsiktige strategier for å redusere samlet energiforbruk LASTFORSKYVNING For en forbruker innebærer konseptet «lastforskyvning» at et forbruk av en gitt energimengde blir forskjøvet i tid. Fra netteier sitt ståsted innebærer lastforskyvning at kraftforsyningen til et stort antall kunder vil kunne slås av i perioder. En slik automatisk lastutkobling utføres vanligvis gjennom et signal fra nettselskapet til et relé i berørte kunders sikringsskap. Reléet kobler ut lasten fra nettet inntil et nytt signal blir sendt for tilkobling. Nettselskapet ønsker å oppnå en jevnere belastningskurve i kraftsystemet ved å flytte laster fra de typiske topplast-timene til de timene med lavere belastning. Effekten på lastkurven er illustrert i Figur 3, der den stiplede linjen indikerer den opprinnelige lastkurven og den heltrukne linjen indikerer lastkurven med lastforskyvning implementert. 7

11 kw Vanlig lastkurve Lastkurve med lastforskyvning implementert tid [time] Figur 3 Lastkurven med og uten lastforskyvning implementert Det kan observeres av figuren at den opprinnelige lasttoppen er flyttet i tid. En lastforskyving forårsaker en slags «payback-effekt» i form av nye forbrukstopper når belastningen blir tilkoblet nettet igjen. Dette kan gi utfordringer hvis alle lastene blir gjeninnkoblet på samme tid. Problemet kan imidlertid løses ved å utføre utkoblinger og innkoblinger stegvis. Dette krever avanserte tekniske løsninger, og sterke kommunikasjonskanaler mellom forbruker og nettselskap. Lastkontroll av varmtvannsberedere har i pilotprosjekter blitt brukt for å illustrere et mulig tiltak for å redusere lasttoppene i kraftnettet (Sære & Grande, 2011). Varmtvannsberedere utgjør ca. 15 % av strømforbruket i norske husholdninger (Lyse, 2010). Siden varmtvann har potensiale til å bli lagret for lange perioder uten betydelig varmetap, kan man varme vannet i en periode av dagen og bruke det i en annen periode. Et pilotprosjekt gjennomført i 2004 (Sæle & van Dyken, 2012) kalkulerte at utkobling av varmtvannsberedere i husstander i høylastperioder vil redusere belastningen i nettet med ca. 0,5 kwh per husstand. Med overføringstapet tatt i betraktning (20 %) vil dette gi en produksjonsreduksjon på 600 W per husstand. Forutsatt 2 millioner privatkunder i Norge, og at 50 % har lastkontrollprogram implementert, gir en gjennomsnittlig reduksjon på 300 W per kunde. Dette resulterer i et lastskift-potensial på 600 MW i boligsektoren. Hvis 600 MW blir flyttet fra to topplasttimer til en lav belastningsperiode, innebærer det at 6 GWh flyttes per uke (Sæle & van Dyken, 2012) LASTFRAKOBLING Lastfrakobling er et drastisk, men effektivt tiltak, for å overkomme en anstrengt nettsituasjon. Større industrikunder får i dag økonomisk kompensasjon fra netteier hvis de tillater utkobling i perioder med kritisk nettdrift (Lyse, 2010). I likhet med lastforskyvning, innebærer enn reduksjon av topplast at man reduserer forbruk i høylastperioder ved å koble ut eller strupe noe av forbruket. I motsetning til forskyvning av last, flyttes ikke forbruket til lavlast periodene. Dette vil resultere i at de vanlige toppene på lastkurven blir kuttet, som vil igjen føre til en jevnere belastningskurve. Figur 4 illustrerer forløpet til forbruksprofiler med og uten en reduksjon av topplast. Den stiplede linjen indikerer den 8

12 opprinnelige lastkurven og den heltrukne linjen indikerer lastkurven med lastfrakobling implementert. kw Vanlig lastkurve tid [time] Lastkurve med lastfrakobling implementert Figur 4 Lastkurven med og uten lastfrakobling implementert MÅLRETTET ENERGISPARING En kollektiv reduksjon av energiforbruket ville vært det mest effektive alternativet for å avlaste kraftsystemet i Norge. Dagens energiforbrukene er opptatt av å opprettholde eksisterende nivå av komfort. Å overbevise flertallet om å redusere forbruket sitt er derfor vanskelig. Et alternativ som lar kundene opprettholde det samme komfortnivået, og samtidig spare energi, er energieffektiviseringsprogrammer. I dag tilbyr de fleste store leverandører av for eksempel kjøleskap og vaskemaskiner energieffektive modeller. Slike apparater bruker totalt sett mindre energi i løpet av sin levetid enn andre modeller. Etterisolering av vegger og vinduer, samt varmepumper, er andre typiske alternativ på energieffektivisering. Effekten av energieffektiviseringsprogrammer på lastkurven er illustrert i Figur 5, der den stiplede linjen indikerer den opprinnelige lastkurven og den heltrukne linjen indikerer lastkurven med energieffektive løsninger implementert. kw Vanlig lastkurve Lastkurve med energieffektivisering tid [time] Figur 5 Lastkurven med og uten energieffektivisering implementert 9

13 En senkning av hele lastkurven vil gjøre at investeringer i nye linjer kan utsettes. Dette tilsvarer samfunnsøkonomiske kostnadsbesparelser ULEMPER VED TRADISJONELLE METODER I kraftsystemet tilstrebes det at alle forbrukere skal ha tilgang til ønsket energimengde til ønsket tid. Tiltak som fraviker fra dette prinsippet gjennom ulike former for "tvungen" frakobling bør derfor benyttes i minst mulig grad. I dagens system er bruken av lastforskyvning og lastfrakobling kun benyttet for større næringsaktører med installerte avanserte målere. Dette vil si at lastendringspotensialet i boligsektoren ikke blir utnyttet. Som diskutert tidligere, kan dette bety et lastskiftpotensial på 600 MW eller mer per dag. Innføring av AMS i boligsektoren vil i fremtiden føre til at de overnevnte metodene kan brukes på husholdninger. Dette vil være fordelaktig for nettselskapet da det bidrar til en mer effektiv drift og nettsikkerhet. Samtidig kan det være negativt for forbrukerne, ettersom de ikke vil ha kontroll over når og hvordan deres forbruk blir utkoblet eller forflyttet. En bedre løsning kan involvere ulike former for markedsløsninger, der forbrukere tar en mer aktiv rolle i styring av eget forbruk. Forretningsmodeller for å oppnå dette er en sentral del av denne rapporten, og diskuteres inngående i Kapittel ØVRIGE FORDELER MED AMS Data som kan hentes inn via AMS-målere kan bidra til bedre kontroll av leveringskvalitet og service. Noen eksempler på disse er hurtige spenningsvariasjoner, over- og underspenninger og jordfeil. Ved kortslutning eller feil i nettet vil det også bli raskere for nettselskapet å oppdage feilen og behandle den før det er for sent, siden de får mer nøyaktig informasjon hvor feilen skjedde (Suul, 2013). Overvåkning og fjernstyring av komponenter og anlegg i nettet vil gi bedre informasjon om komponentenes tilstand og funksjonsevne. Denne informasjonen vil endre nettselskapenes oppgaver og gjennomførelse med tanke på drift og vedlikehold. De vil være i stand til å gripe inn der det trengs, når det trengs, fremfor å operere under skjematisk planlegging. Med dette reduseres både operasjonelle- og kapitalkostnader knyttet til henholdsvis drift og investeringer da levetidene til komponentene kan forlenges hvis feil blir rettet raskt, og unødvendig arbeid kan unngås. Kundene vil med dette også oppleve raskere service og bedre kvalitet. En rekke pilotprosjekter (Sæle & van Dyken, 2012) har vist at avlesningskostnadene til kraftleverandør og nettselskap reduseres ved bruk av automatisk avlesning. I tillegg opplever kraftleverandørene mindre kundeklager som en konsekvens av AMS med display. Ulike tilleggstjenester kan tilbys ved bruk av AMS-måledata. Det kan være informasjonstjenester om historisk bruk som formidler informasjon gjennom en mobil-app eller en nettside, eller effektreguleringstjenester som styrer effektforbruket manuelt basert på forbrukernes ønsker gjennom en mobil-app eller «automatisk» gjennom tjenestetilbyderen. I tillegg kan disse måledataene brukes av en tredjepart for rådgivning om energieffektivisering eller målrettet markedsføring av strømkontrakter. 10

14 6. KONSEKVENSER AV AMS FOR HUSHOLDNINGER Strøm er usynlig og abstrakt. Kunden merker dermed lite hvor mye strøm den bruker, med unntak av når regningen kommer. Slik strømregningen blir fakturert for de fleste kunder i dag gir også denne svært lite tilbakemelding om strømbruket. Strømmens «usynlighet» blir også forsterket ved at den blir konsumert indirekte gjennom bruk av elektriske apparater (Fischer, 2007). Hensikten med å utføre en handling som krever strøm er dermed ikke å bruke strøm i seg selv, men for eksempel å høre på musikk, se på TV, tilberede mat eller vaske klær. På grunn av strømmens natur kan den heller ikke selges på samme måte som merkevarer. Strøm kan ikke gjenspeile kundens identitet, eller hvem den ønsker å være, slik som klær eller biler, og det kan ikke tilfredsstille forbrukerens preferanser slik som en gitt type frokostblanding eller sjampo. Det er dermed vanskelig å få kunden til å bygge opp en emosjonell tilknytning til strøm. De aller fleste mennesker i den industrialiserte verden anser strøm som viktig, men fordi strøm "alltid" er tilgjengelig, får forbrukerne sjelden kjenne på nettopp hvor avgjørende tilgang på strøm er i det brede spekteret av daglige gjøremål. Kostnaden av strøm er ofte også bare en liten del av en husholdnings budsjett, noe som sammen med de overnevnte faktorene gjør at strøm er et lavinteresseprodukt for en husholdning (Fisher, 2008; Sæle & Grande, 2011). I denne delen av rapporten blir konsekvensene av å innføre AMS for husholdninger diskutert. I første del blir begrepet «forbrukerfleksibilitet» introdusert og definert. Videre reflekteres det rundt metoder for å motivere til energisparing og endret bruksmønster hos husholdninger. Resultater fra undersøkelser knyttet dette blir presentert, før det til slutt anbefales metoder for å effektivt motivere forbrukere til å endre når og hvordan de bruker energi. 6.1 FORBRUKERFLEKSIBILITET Forbrukerfleksibilitet er definert som forbrukerens evne og vilje til å bytte energibærer eller endre energiforbruk på kort eller mellom-lang sikt (NVE, 2006). Hvor fleksibel en forbruker er vil være avhengig av mange faktorer, for eksempel kraftpris, utetemperatur og tilgang på andre energikilder. I dag ansees forbrukerne å være passive, og etterspørselen blir karakterisert som uelastisk (Torriti, Hassan & Leach, 2009). I realiteten vil etterspørselen være avhengig av tilgangen til energi gjennom prisen på kraftmarkedet. Kunden har i dag ikke enkel tilgang til informasjon om momentan pris eller fremtidige prisprognoser. Flere undersøkelser knyttet til energieffektivisering viser at det finnes fleksibilitet hos sluttbruker til å endre eller redusere forbruket hvis den mottar prissignaler (Doorman, 2013). Samtidig spekuleres det i om sluttbruker, selv med tilgang til kraftprisen, kommer til å endre forbruket. Det er usikkert om forbrukerne har nok kunnskap om prismekanismer til å kunne reagere på prisvariasjoner, og om det økonomiske incentivet blir sterkt nok. Det er sannsynlig at fremtidens kraftsystem til å bestå av flere uregulerbare fornybare energikilder så for å sikre optimal drift vil man være avhengige av et fleksibelt kraftsystem. I 2010 utgjorde romoppvarming 64 % og oppvarming av varmtvann 15 % av en gjennomsnittlig husstands årlige energiforbruk (Lyse, 2010). Det betyr at nærmere 80 % av energiforbruket blir brukt til oppvarming av boliger. Dette er illustrert i Figur 6. Denne typen forbruk kan ansees som fleksibelt innen et visst tidsrom. 11

15 Romoppvarming 64% Varmtvann 15 % Belysning 6 % Kjøling 5 % Koking 2 % Vasking 3 % PC med tilbehør 2 % Elektronikk 3 % Figur 6 Energibruk i husholdninger i Norge [Lyse, 2013] 6.2 HVORDAN MOTIVERE TIL ENERGISPARING OG ENDRET BRUKSMØNSTER Hvordan mennesker konsumerer strøm er i de fleste tilfeller gitt av vaner. Strømforbruk inngår i hverdagslige aktiviteter vi ikke tenker over. For å endre slike vaner krever det at forbrukerne tar et bevisst valg. Dette innebærer å innse at (Fischer, 2008): 1. Man har et problem. Den vanlige løsningen er ikke tilgjengelig, funker ikke lenger, eller funker dårlig 2. De vanlige handlingene man gjør er relevante for problemet 3. Man kan påvirke handlingene sine og dets konsekvenser Deretter kan konsumentene ut fra ulike motiver gjøre et bevisst valg for å endre vaner slik at problemet blir løst. For å gå gjennom denne prosessen er det åpenbart nødvendig med et betydelig informasjonsgrunnlag. Kunden får i dag derimot svært lite informasjon om sitt strømforbruk. Regningen kommer kvartalsvis, med en pris basert på en forhåndsbestemt brukerprofil. Kunden aner ikke hvordan, når og av hvilke elektriske apparater strøm ble brukt, og vet heller ikke hvordan forbruket er sammenlignet med andre eller tidligere perioder. Kunden har dermed lite grunnlag for å vite om forsøk på å redusere strømforbruket har hatt noen effekt. Tilbakemelding på strømforbruk, en av mulighetene ved innføring av AMS, kan dermed være en metode for å motivere kunden til å endre måten og mengden strøm forbrukes. Tilbakemelding kan gi oppmerksomhet til strømforbruket, øke bevisstheten rundt konsekvensen av eget forbruk og sette fokus på hvor mye strøm hverdagslige aktiviteter og ulike elektriske apparater bruker (Fischer, 2008). Konsekvensen av dette, i sammenheng med kundens syn på strøm antyder at følgende faktorer bør være tilstede i løsninger som skal være energieffektiviserende: 1. De må fange kundens oppmerksomhet 2. De må knytte spesifikke handlinger til effekten på strømforbruket 3. De må tilfredsstille flere motiver for ulike forbrukergrupper, som kostnadsbesparelse, komfort og utslippsreduksjon (grønn profil) 4. De må gi nok informasjon slik at kunden forstår at motivet tilfredsstilles, og hvordan dette kan gjøres. 12

16 6.3 RESULTATER FRA UNDERSØKELSER KNYTTET TIL Å REDUSERE ELLER ENDRE HUSHOLDNINGERS STRØMFORBRUK Gitt at kunden har elektrisitetskostnad som motivasjon kan den endre forbruket sitt på bakgrunn av prissignal på 3 måter (Sæle & Grande, 2011): 1. Redusere forbruk under «peak-price» perioder 2. Flytte forbruket fra en periode med høy pris til en annen periode med lavere pris 3. Generere nødvendig strøm selv Ved å flytte forbruket av strøm fra når det er dyrest vil kunden få en lavere strømkostnad. Så lenge en slik lastforskyvning er priset inn i kraftmarkedet vil også andre kunder dra fordel av det, fordi gjennomsnittsprisen blir lavere, og utnyttelsesgraden i kraftproduksjonen øker. Videre vil resultater fra pilotprosjekter og undersøkelser knyttet til tiltak for å endre husholdningers bruksmønster av strøm, samt husholdningers oppfatning av slike tiltak bli presentert. Det tas utgangspunkt i pilotprosjekt knyttet til lastflytting, presentert av Sæle & Grande (2011) og en analyse av internasjonale erfaringer med å bruke tilbakemelding for å endre husholdningers strømforbruk, gjennomført av Fischer (2008) EFFEKT AV ULIKE METODER FOR Å REDUSERE ELLER ENDRE HUSHOLDNINGER STRØMFORBRUK Diverse pilotprosjekter og undersøkelser viser at tilbakemelding kan stimulere til energisparing. Tiltak rettet spesielt til lastflytting reduserte lasten i topplastperioder, men det reduserte forbruket i disse periodene ble ofte tatt igjen gjennom økt forbruk utenfor topplastperioder. Denne effekten ble illustrert i Kapittel Avvik fra disse resultatene er i hovedsak knyttet til kunder med lavere inntekt som bodde i små leiligheter. Kunder som allerede hadde lavt forbruk ble heller ikke motivert til å redusere forbruket ytterligere, men kunne derimot øke det dersom de fikk informasjon om hva som var normalen. Metoder som gav positiv effekt: o o o o o Var basert på tilbakemelding i form av data der kunden kunne velge eksempelvis forbruk over gitte tidsperioder, sammenligninger og belastning på miljøet Hadde et interaktivt element som engasjerte husholdningen Tilbød detaljert nedbrytning av forbruk for elektriske apparater Gav tilbakemelding på forbruk daglig eller oftere Var langvarige slik at de kunne forme og endre vaner Metoder som ikke gav effekt o o Gav tilbakemelding sjeldnere enn månedlig Sammenlignet forbruket med gjennomsnittlige kunder Pilotprosjekt knyttet til lastflytting (Sæle & Grande, 2011) viste at faktorer som kunne virke positivt i hovedsak var grundige informasjonskampanjer, merker på elektriske apparater om når strømmen var billig og dyr (når det er lasttopper), og enkle og forutsigbare måter for kunden å tilpasse strømforbruket sitt til markedsforholdene HUSHOLDNINGERS OPPFATNING AV TILTAK FOR Å REDUSERE ELLER ENDRE STRØMFORBRUK. 13

17 Hovedtrekket i de gjennomgåtte undersøkelsene er at kunder setter pris på at tilbakemelding på forbruk er mer detaljert og viser hvordan deres tiltak påvirker forbruket. Tilbakemeldingen bør også fortrinnsvis komme hyppig, og være basert på faktisk forbruk i en gitt periode, noe som ligger i forutsetningene til AMS. Kundene setter også pris på at forbruket er brutt ned i de ulike elektriske apparatene, og at de har mulighet til å sammenligne forbruket med tidligere perioder. Mange opplever også dagens strømregning som vanskelig å forstå, så en enkel og forståelig fremstilling av strømforbruk og relaterte kostnader er ønskelig. Viktig her er gode forklaringer på etiketter, tekniske uttrykk og komponentene i strømprisen. For å øke forståelsen er en grafisk fremstilling av data positivt. Generelle viktige faktorer for at kunden oppfattet energieffektivisering som positivt var primært den økonomiske fordelen og sekundært redusert strømforbruk. Kundene hadde ikke noe i mot at last ble kontrollert eksternt, så lenge dette ikke påvirket egen komfort. 6.4 ANBEFALINGER FOR Å MOTIVERE HUSHOLDNINGER TIL Å REDUSERE ELLER ENDRE STRØMFORBRUKET. Ut fra resultatene fra undersøkelsene er det en del generelle faktorer som bør være tilstede for å motivere kunden til å redusere strømforbruket sitt eller deler av forbruket til et annet tidspunkt. Kunden må i første instans ha mulighet til å overvåke sitt eget forbruk både akkumulert over en gitt tidsperiode og time for time, noe som kan være en direkte konsekvens av AMS inkludert et energipanel, se Kapittel 4.3. Husholdningen bør også ha mulighet for interaksjon med det aktuelle systemet, eksempelvis gjennom et panel, en app eller en nettside, der man kan velge ulike fremstillinger av strømforbruket. I denne sammenheng vil det være fordelaktig om kunden kan sammenligne forbruket sitt med tidligere forbruk, venners forbruk eller forbruk i samme geografiske område. Optimalt sett bør strømforbruket også brytes ned i de enkelte elektriske apparatene, som vaskemaskin, stekeovn og varmtvann. Hvordan forbruket blir presentert er også viktig, det må være både forståelig, enkelt og tiltalende. Et annet viktig moment som ikke er knyttet til tilbakemelding til kundens på dens strømforbruk er generell informasjon om hvorfor kunden bør redusere eller flytte strømforbruket. Dette er nødvendig for å gjøre kunden mer oppmerksom på konsekvensen av forbruket sitt. Slik informasjon kan inkludere både miljømessige fordeler knyttet til reduserte utslipp, økonomiske fordeler knyttet til reduserte strømkostnader, samt informasjon om problemer knyttet til overbelastning av strømnettet. Grunnet politiske vedtak vil innføring av AMS være et faktum for alle norske husholdninger i løpet av få år (NVE, 2013). Dette betyr nødvendigvis ikke at alle husholdninger vil utnytte de potensielle fordelene ved AMS for å redusere eller flytte sitt strømforbruk. I denne sammenheng er det relevant å se på hvordan ny teknologi blir akseptert og tatt i bruk av ulike kundegrupper. Hvordan ulike kundegrupper forholder seg ulikt til ny teknologi på bakgrunn av sine demografiske og psykologiske karakteristikker ble presentert allerede i 1969 av Everett Rogers i hans bok Diffusion of Innovators. Hans modell, som er blitt allment akseptert og anvendt i diverse sammenhenger, deler potensielle kunder i 5 grupper avhengig av hvor tidlig de aksepterer en ny teknologi, som vist på Figur 7. 14

18 Figur 7 Everett Rogers diffusjonsteori om adopsjonsraten (Rogers, 1995) For at innføring av AMS skal få en faktisk effekt på belastningen i strømnettet er det nødvendig at en stor del av norske husholdninger endrer forbruket sitt. Forutsatt at den nødvendige teknologien er tilgjengelig innebærer dette i første omgang å overbevise husholdningene som faller innenfor den andre og tredje gruppen i modellen, henholdsvis tidlige brukere og den tidlige majoriteten. Tidlige brukere er på utkikk etter nye produkter som kan gi dem en sosial eller økonomisk fordel, og har tid og penger til å investere. De liker å bli ansett som ledere, og tar i bruk en ny teknologi på bakgrunn av sosial prestisje. Denne gruppen er ikke vanskelig å overbevise, men selv om den er relativt liten, er den også svært viktig både fordi de skaper oppmerksomhet rundt produktet og fordi de kan brukes for å prøve ut og forbedre produktet så det kan markedsføres til massene (Rogers 1995, referert av Robinson, 2009). I sammenheng med strømsparing kan denne gruppen motiveres ut fra et miljømessig objektiv. Muligheten til å kunne si at de er miljøbevisste og samtidig sparer penger til sine naboer vil være en viktig driver for dem. De bruker dermed gjerne litt ekstra tid på å selv kontrollere strømforbruket sitt. I en tidlig fase før automatiserte systemer eventuelt blir innført vil det dermed være viktig å nå ut til denne gruppen. Den tidlige majoriteten er mer sensitive for kostnader, og ser etter en enkel og bedre måte å gjøre noe på. De krever at teknologien fungerer problemfritt, og de vil bruke minst mulig tid og energi på det (Rogers 1995, referert av Robinson, 2009). De vil altså ha en brukervennlig løsning, som de helst kun trenger å slå av og på. I sammenheng med AMS bør denne gruppen dermed motiveres ved å fokusere på potensielle tids- og kostnadsbesparelser. De vil også foretrekke et automatisert system som ikke krever noen innsats fra deres side for å redusere eller flytte strømforbruket deres. 15

19 7. KONSEKVENSER AV AMS FOR KRAFTMARKEDET I DAG OG I FREMTIDEN I det nordiske kraftmarkedet foregår krafthandel hovedsakelig mellom kraftprodusenter og kraftleverandører gjennom en felles kraftbørs, Nord Pool. Det finnes i hovedsak tre ulike markeder for krafthandel, og disse gjelder for krafthandel innenfor forskjellige tidsrammer. Spotmarkedet beregner og setter kraftprisen 24 timer før første driftstime. Prisingen er basert på salgs- og kjøpsinnmeldinger fra kraftprodusenter og kraftleverandører. Elbas er et intra-day marked der produsenter og leverandører kan handle kraft inntil en time før driftstimen. Hensikten med dette markedet er å jevne ut større ubalanser i tilbud og etterspørsel på kraftmarkedet. Regulermarkedet er styrt av Statnett, og har som hensikt å sikre balanse mellom produksjon og forbruk av kraft på systemnivå. På dette markedet blir prisen bestemt i driftstimen ved at systemansvarlig bestemmer hvor stort behov det er for opp- eller nedregulering (nve.no, 2013). I denne delen av rapporten diskuteres det hvordan man kan skape, levere og fange opp verdien av AMS i kraftmarkedet. Ulike forretningsmodeller blir presentert og analysert. Innføring av konseptet «Smarte Nett» og smarte strømmålere åpner muligheten for «aktive forbrukere». Det er antatt at kunden gjennom smarte målere kan få tilgang til nøyaktig forbruk og hyppige avlesinger. Kunden bør også få tilgang til prisen direkte på engrosmarkedet (For tekniske løsninger, se Kapittel 4). En slik eksponering for kraftprisen kan gi større incentiv for å redusere eller endre forbruket enn dagens løsninger. I dagens system vil ikke forbrukeren ha nevneverdig nytte av å redusere forbruket sitt i en høylasttime, siden strømregningen bare oppgir en gjennomsnittspris over flere måneder. Å kunne utnytte fleksibiliteten som innføring av AMS gir er avgjørende for at kraftmarkedet i fremtiden skal fungere optimalt. Fleksibilitet hos sluttbrukere vil spesifikt være et virkemiddel for å kunne øke andelen av uregulerbar fornybar kraft. 7.1 ETABLERING AV ET «SANNTIDSMARKED» En av mulighetene som innføring av AMS gir er etablering av et marked nærmere sanntid. I det europeiske forskningsprosjektet «EcoGrid» (Eu-ecogrid.net, 2013) skal et slikt marked implementeres på den danske øya Bornholm. Hovedmålsettingen med dette prosjektet er å tilrettelegge for en høy andel uregulerbar, fornybar kraftproduksjon. Sanntidsmarkedet i «EcoGrid» er en utvidelse av det veletablerte nordiske kraftmarkedet. Med mye ny uregulert kraft på vei er det behov for at regulermarkedet blir tilgjengelig for flere aktører. I dag er det bare produsenter som er større enn 10 MW som kan delta i regulermarkedet (Eu-ecogrid.net, 2013). På sanntidsmarkedet er det ønskelig at mindre aktører kan delta. I sanntidsmarkedet skal prisen oppdateres i 5-minutters intervaller. Dette kan føre til en utnyttelse av hele fleksibiliteten til systemet og redusere avvikene mellom forbruk og produksjon. Prisen på spotmarkedet er veiledende for prisen i sanntidsmarkedet, og de vil følge hverandre så lenge det ikke er ubalanser i systemet. Hvis det på et gitt tidspunkt er underskudd av kraft vil en økt sanntidsmarkedspris utnytte kortsiktig fleksibilitet hos både forbrukere og produsenter av regulerbar kraft. For eksempel er prognoser på sol- og vindkraftproduksjon befestet med unøyaktighet, og et sanntidsmarked kan muliggjøre større andel av sol og vind uten at det påvirker sikker kraftsystemdrift. 16

20 I Kapittel 8 om forretningsmodeller tas det utgangspunkt i at et sanntidsmarked er etablert. Figur 8 illustrerer kraftmarkedet etter etablering av et sanntidsmarked. Figur 8 Kraftmarkedet etter etablering av et sanntidsmarked 17

21 8. FORRETNINGSMODELLER FOR FREMTIDENS KRAFTMARKED Med utgangspunkt i tekniske muligheter ved innføring av AMS og prognoser for hvordan forbrukerne vil forholde seg til disse, er det foreslått fire ulike forretningsmodeller for fremtidens kraftmarked. 1. Automatisert prisreaksjon fra forbruker rettet mot Spotmarkedet 2. Automatisert prisreaksjon fra forbruker rettet mot Sanntidsmarkedet 3. Enveiskommunikasjon fra forbruker til kraftleverandør gjennom forbrukskontrakter 4. Toveiskommunikasjon mellom kraftleverandør og forbruker ved laststyring fra kraftleverandør En av hovedforskjellene mellom modellene er i hvor stor grad forbruker er involvert i sitt eget energiforbruk. En forbruker kan være aktiv, passiv eller en blanding av disse. En aktiv forbruker er en forbruker som manuelt styrer forbruket sitt etter et incentiv. Et incentiv for å styre forbruket kan for eksempel være økonomi eller miljøhensyn. En passiv forbruker er en som bruker energi uten hensyn til pris eller tilgang. En forbruker som både er aktiv og passiv er en forbruker som lar en tredjepart styre en del av forbruket. Resultatet er at forbrukeren i seg selv er passiv, mens husstanden som en helhet er aktiv. I modell 1 har forbrukeren mulighet til å se og reagere på prisen på Spotmarkedet. Forbrukeren har en aktiv rolle i styring av eget forbruk. I modell 2 lar forbrukeren AMS enheten styre den delen av forbruket som den anser som fleksibelt. I et slikt tilfelle vil forbrukeren være både aktiv og passiv. I modell 3 inngår forbruker kontrakter med kraftleverandøren, for eksempel basert på forbrukshistorikk. En gitt type forbruk vil danne grunnlag for en gitt type kontrakt og en gitt kraftpris. Dersom forbruket ikke er sammenfallende med den kontrakten som er inngått kan forbrukeren bli straffet i form av høyrere kraftpris eller overforbrukspåslag. I modell 4 kan kraftleverandøren styre forbruket til de husstandene den leverer energi til, selvsagt iht. til kontrakt med forbruker. Forbrukeren selger den delen av forbruket som er fleksibelt til kraftleverandøren, og blir derfor ansett som både aktiv og passiv også i denne modellen. Fordeler og ulemper for forbruker, kraftleverandør og andre aktuelle aktører på kraftmarkedet knyttet til de ulike forretningsmodellene blir diskutert i detalj i de neste avsnittene. 8.1 FORBRUKER BRUKER SIN FLEKSIBILITET DIREKTE MOT MARKEDET I dagens system har ikke husholdninger noen form for direkte interaksjon med kraftmarkedet. AMS og tilhørende teknologier åpner muligheter for at kunden selv får ta del i markedet, uten at all informasjonsutveksling må gå via en kraftleverandør. Gjennom tekniske løsninger skal sluttbruker ha mulighet til å styre sin egen fleksibilitet mot markedet. I denne delen av rapporten presenteres to forretningsmodeller som oppnår dette: Automatisert prisreaksjon rettet mot Elspotmarkedet Automatisert prisreaksjon rettet mot Sanntidsmarkedet AUTOMATISERT PRISREAKSJON RETTET MOT ELSPOTMARKEDET Gjennom et kontrollpanel installert i hver husstand (se Kapittel 4.3) kan sluttbrukeren få informasjon om pris og mulighet til å regulere forbruket sitt etter denne. Modellen er illustrert i Figur 9. Prisen på elspotmarkedet er bestemt dagen før, og kunden har derfor tid til å reagere på prisprognosen. På 18

22 den måten kan forbrukeren planlegge og optimalisere forbruket dagen før. En slik ordning stiller høyere krav til forbrukerne. For å fange opp effekten av AMS forventes det at forbruker har en viss forbrukerfleksibilitet, og at forbruker er interessert i å tilpasse seg etter den informasjonen den får tilgjengelig. Det er derfor mest realistisk at prisreaksjonen skjer automatisk gjennom forhåndsprogrammerte handlinger basert på kundespesifiserte restriksjoner. Disse restriksjonene kan for eksempel være hvilke deler av forbruket som lar seg styre og til hvilke tider av dagen de kan styres. En slik ordning stiller også høye krav til kraftleverandørene. For at forbrukerfleksibiliteten ikke skal skape ubalanse i markedet, må leverandørene kunne forutse hvordan forbrukeren vil reagere på prisprognosen. Det enkleste ville vært å la forbrukere få reagere direkte på spotprisen en dag i forveien. På denne måten vil forbrukeren effektivt styre unna pristopper og få en tilsvarende redusert strømregning. Dette er imidlertid utfordrende for kraftsystemet, og kan bidra til økt påkjenning i stedet for avlastning. Hvis alle skal reagere på det samme prissignalet vil det bare føre til en forskyvning av effekttoppene. Det er mer hensiktsmessig å definere et system hvor forbrukerfleksibiliteten i større grad kommer kraftsystemdriften til gode. I alle tilfeller må det sendes ut et prissignal som stimulerer til å øke/redusere forbruk. Et slikt markedsdesign vil være komplisert å utarbeide, og ligger utenfor fokusområdet til denne rapporten. Siden denne modellen ikke forutsetter involvering av en tredjepart, antas det at nettselskapene vil være hovedpådriver for å tilby teknologiske løsninger. Denne modellen vil være fordelaktig hovedsakelig for nettselskapene og forbrukerne. Det å la forbrukerne optimalisere forbruket sitt etter prisvariasjonene vil ikke nødvendigvis føre til at forbruket går ned, men det vil mest sannsynlig bidra til å redusere belastningen på nettet (peak shaving). Figur 9 - Automatisert prisreaksjon rettet mot Elspotmarkedet I Kapittel 6.1 ble forbrukerfleksibilitet diskutert og definert. Det ble konkludert med at den delen av forbruket som er fleksibelt er stort sett varmelasten, for eksempel oppvarming av gulv eller 19

23 varmtvann. For å illustrere besparingspotensialet på strømutgiftene ved enkle tiltak er et enkelt regnestykke satt opp. Regnestykket viser hva man kan spare ved å flytte deler av forbruket, i dette tilfellet energi til oppvarming av varmtvann, til tider tide av døgnet der belastninger- og derav prisener mindre. Disse antagelsene er lagt til grunn i analysen: En gjennomsnittlig enebolig bruker omtrent kwh per år [SSB, 2013] Oppvarming av varmtvann utgjør 15 % av dette, se Figur 10 Forbruket som går til oppvarming av varmtvann er uavhengig av årstid og har ikke døgnvariasjoner Forbruker har mulighet til å reagere direkte på spotprisen et døgn i forveien. I realiteten vil det være et annet prissignal å reagere på, se diskusjonen på forrige side. Det ble tatt utgangspunkt i en prisserie hentet fra Nord Pool Spot i perioden Prisvariasjonene er vist i Figur 10, der hver kurve representerer en dag og prisen er gitt som funksjon av time etter midnatt. Figur 10 En prisserie fra Nord Pool Spot ( ) Det er tydelig fra figuren at det finnes to pristopper en om morgenen og en om kvelden. Disse sammenfaller med maksimal belasting på nettet. En smart forbruker vil redusere forbruket sitt i de periodene når prisen er høyest. Det er derfor laget to forbruksprofiler en «smart» og en «dum». Dagsforbruket av varmtvann er fordelt slik: 70 % er fordelt på fire timer på morgenen 25 % er fordelt på seks timer på ettermiddagen 5 % går med til å dekke varmetap og er fordelt på de resterende timene Den «dumme» forbruksprofilen trekker mest effekt når prisen er høyest og omvendt. Den «smarte» profilen har samme totalforbruk, men forbruker er forskjøvet slik at makslast ikke treffer makspris. De to profilene er vist i Figur

24 Figur 11 Forbruksprofiler med og uten lastforskyvning Resultatet fra en enkel utrekning av strømutgiftene for de to profilene basert på prisene fra Nord Pool er vist i Tabell 1. Totalforbruket er estimert basert på snittkostanden for de to ukene. Dagsforbruk [NOK/dag] Totalforbruk [NOK/år] Opprinnelig profil 4, ,85 Forskjøvet profil 3, ,48 Differanse 0,79 289,37 Tabell 1 Strømutgiftene for profilene i Figur 11 Resultatet viser at det er mulig å spare 18,25 % av kostnadene ved varmtvannsoppvarming ved å forskyve forbruksprofilen som vist i Figur 11. Det kan tenkes at det ved å optimere forbruksprofilen er muligheter for ytterligere besparelser. I tillegg tar dette eksempelet bare utgangspunkt i at 15 % av forbruket er fleksibelt, i realiteten vil det kunne være mer. Dette vil også kunne føre til større besparelser AUTOMATISERT PRISREAKSJON FRA FORBRUKER RETTET MOT SANNTIDSMARKED Sanntidsmarkedet som har blitt nevnt innledningsvis i dette kapittelet gjør det mulig å oppnå en hyppigere krafthandel helt ned til hvert femte minutt. Vi skal i denne forretningsmodellen ta utgangspunkt i at vi har et tilgjengelig sanntidsmarked og en toveiskommunikasjon med dette, hvilket gjør det mulig for kunden å handle strøm i tilnærmet realtid. Videre antas det at dette kan gjøres automatisert ved hjelp av teknisk utstyr i samspill med en smart måler. Sluttbrukeren kan ved hjelp av denne typen utstyr tilpasse forbruket til endringer i kraftprisen uten at sluttbrukeren selv til en hver tid er oppdatert på den aktuelle kraftprisen. Det er også tenkelig at en slik teknologi vil kunne styre deler av forbruket til sluttbrukeren, for eksempel termostater til romoppvarming eller varmtvannstank. På denne måten kan hver husstand optimalisere sitt forbruk i henhold til tilbud og etterspørsel på kraftmarkedet. Det er antatt at forbrukerne er villige til å inngå kontrakter med utkobling av visse typer forbruk. Dette er en forretningsmodell som ikke nødvendigvis krever aktivt engasjement fra forbrukerne, og heller ikke store investeringene, men 21