TET4850 SMARTE NETT Smarte Hus. Gustav Martinsen Håkon Tranøy Krister Haugen Ole Johan Andersen Sindre Heimly Brun

Transkript

1 TET4850 SMARTE NETT Smarte Hus Gustav Martinsen Håkon Tranøy Krister Haugen Ole Johan Andersen Sindre Heimly Brun 25. april 2011

2 Sammendrag Den fremtidige utviklingen av smarte nett vil åpne store muligheter for kommunikasjon mellom forbrukere og produsenter av strøm. I denne sammenheng spiller smarthus en sentral rolle. Dette konseptet innebærer at husholdningene vil ha større mulighet til å overvåke og effektivisere sitt strømforbruk gjennom smarte komponenter i huset som kan kommunisere med en sentral styringsenhet og med kraftselskapene. Utstyr for lokal produksjon av strøm og muligheten for å sende overskuddet av denne ut igjen på kraftnettet omfattes også av begrepet smarthus. Nærmere undersøkelser av installasjoner som kan utnytte henholdsvis vindog solenergi viser at potensialet for egen produksjon av strøm i Trondheim er lite. Investeringskostnaden ved å sette opp små vindmøller og solcelleanlegg på bolighus er per dags dato for store i forhold til effekten disse kan levere. En datasimulering av produksjonen en vindmølle ville ha i Trondheim i 2010 viste at denne var altfor liten i forhold til kostnaden ved å sette opp møllen, selv i ideelle tilfeller. Inntil videre er solfangeranlegg, en innretning som produserer varme ikke strøm, den eneste effektive måten og utnytte solenergi for husholdningene. Når det gjelder utstyr på innsiden av et smarthus eksisterer det mange leverandører som tilbyr produkter med ulik grad av selvstyring. Felles for dem alle er at det gjøres enklere for husholdningen å justere forbruket og få oversikt over hva som brukes. Praktiske forsøk viser at selv enkle komponenter med lav investeringskostnad kan gi signifikant reduksjon av strømforbruket. Teknologien som er implementert i smarthus gir også muligheter for å endre profilen på forbruket gjennom dagen. Ideen er å flytte forbruket fra tider på døgnet da strømprisen er høy til tider med lav pris. Nærmere undersøkelser viser imidlertid at spotprisen på strøm i Norge varierer såpass lite gjennom dagen at slike tiltak ikke vil føre til vesentlige innsparinger for forbrukeren. Dette er igjen årsaken til at en nåverdianalyse av smarthus fra ulike leverandører viser at de mest avanserte husene fortsatt er for dyre til at man kan anbefale norske husholdninger å investere i disse. De billige alternativene vil imidlertid rask tjene tilbake investeringskostnaden og er derfor høyst aktuelle for norske forbruker å gå til innkjøp av. I

3 Innhold 1 Innledning 1 2 Teknologi for privat produksjon Vind og vindstyrke i Trondheim Fire kommersielle minimøller for privat bruk Montana 5kW Passaat 2,4kW Helix 2kW Rutland 250W Konklusjon Solenergi Solvarmeanlegg Deler av anlegget Potensialet i Trondheim Leverandører Solcelleanlegg Lagring av elektrisk energi Hydrogen Batteri Pumpekraftverk Superkondensator Svinghjul Komprimert luft/trykkluft Superleder Lagring av termisk energi Vann Salter og olje Lagring i grunnen Styring av smarthus Introduksjon Automatisk styring av elektriske artikler ZigBee framtidshuset.no Clas Ohlson Sammenkobling Lett og billig løsningen Balansert II

4 3.6 Avansert Smarthus i Trondheim Innledning Utførelse Resultat Utetemperatur Strømforbruk Innetemperatur Effektforbruk Feilkilder Kort forsøksperiode Høy varmekapasitet i murblokk Fluke PQA 43B Inkonsekvente hjemmerutiner Temperaturvariasjoner Økonomisk vurdering av forsøk Konklusjon på forsøk Simulering av energiproduksjon Fremgangsmåten Potensiell energiproduksjon under forsøksperioden Potensielle energiproduksjon i Konklusjon Finansiell analyse av smarthus Det nordiske kraftmarkedet Beskrivelse av økonomisk modell Finansiell analyse ZigBee Framtidshuset.no Clas Ohlson Konklusjon ZigBee Framtidshuset.no Clas Ohlson Konklusjon 57 7 Oppsummering 59 III

5 A Nåverdiberegninger 66 A.1 Sensitiviteter for ZigBee A.2 Sensitiviteter for framtidshuset A.3 Sensitiviteter for Clas Ohlson A.4 Solfanger A.5 Solcelle B Gjennomsnittlig vindhastigheter på Voll i IV

6 1 INNLEDNING 1 1 Innledning Gjennom de siste femti år har menneskeheten sett en teknologisk utvikling uten sidestykke. I løpet av denne perioden har data og IKT blitt implementert i alt fra biler til joggesko. Til tross for dette har ikke strømnettet sett de store endringene siden det ble satt opp tidlig på 1900-tallet. Dette er imidlertid i ferd ved å endre seg. Utbyggingen av såkalte smarte nett åpner nye muligheter for produsenter, distributører og forbrukere av strøm. Blant annet vil et smart nett føre til bedret kommunikasjon mellom aktørene i markedet. På denne måten vil kundene få bedre oversikt over sitt eget forbruk og mulighet til å tilpasse seg varierende strømpriser. Videre vil forbedret oversikt gjøre det lettere å identifisere hvilke strømsparende tiltak som fungerer og hvilke som ikke gjør det. For strømleverandørene vil smarte nett kunne lede til mindre variasjon i etterspørselen av strøm slik at de lettere kan unngå situasjoner der det blir knapphet på strøm. I denne rapporten er søkelyset rettet mot husholdningene, og hvilke incentiver disse faktisk har til å investere i smarthus. For at smarte nett skal bli en realitet kreves det store investeringer som delvis må komme fra husholdningene. Disse midlene vil ikke komme på plass uten at forbrukerne også ser at det er et potensial for å spare penger i form av lavere netto strømforbruk og lavere gjennomsnittlig strømpris. For å kunne avgjøre hvordan en privatperson burde tilnærme seg denne nye verdenen trengs en gjennomgang av hva smarthus er, hvordan ulike løsninger ser ut og hvordan kunden kan dra nytte av denne teknologien. Deretter kan man vurdere ikke bare om det er riktig å bruke penger på smarthus, men også hvilke aspekter ved dem som vil være lukrative. Begrepet smarthus er ikke entydig definert, men omfatter data- og informasjonsteknologi som er integrert i huset for å styre og overvåke strømforbruket. Micro Matic Norge AS definerer et smarthus slik: Et smarthus er en bolig der det er installert tekniske løsninger som kan styre hvordan lys, varme og andre elektroniske apparater i huset skal fungere. [16] For at forbrukerne skal ha en mulighet til å ta velinformerte avgjørelser i forbindelse med en eventuell oppgradering av sin bolig, så er det viktig å vite hva dette innbærer. Problemstillingen disse står overfor er: Hva innebærer smarthus og bør man investere i et? Rapporten gir først en gjennomgang av aktuelle teknologier for privat produksjon av strøm ved hjelp av vind- og solkraft samt en simulering av små vindmøllers potensial i Trondheim. Deretter er det sett nærmere på hva slags konfigurasjoner ulike leverandører kan komme med for smarthus. Her er det sett på komplette løsninger for å kontrollere og overvåke strømforbruket. Det er også gjennomført et praktisk forsøk der enkle smarthus lignende innrettninger er tatt

7 1 INNLEDNING 2 i bruk i en studenthybel. Til slutt er de økonomiske aspektene ved smarte hus og produksjon av strøm analysert for å vurdere lønnsomheten av slike investeringer for privatpersoner. Målsetningen med prosjektet har vært å se på hvor attraktivt et smarthus er sett gjennom forbrukernes øyne. I den situasjonen vi står overfor i dag finnes det et virvar av informasjon, som til dels er preget av at ulike spillere har ulike målsetninger. Et godt eksempel på dette er reduksjon av lasttopper. Dette vil ha veldig positive effekter for lønnsomheten til netteiere, men tiltaket må gjennomføres av forbruker, som muligens ikke kan oppnå de samme fordelene. Derfor er ønsket med denne rapporten å kunne legge frem de faktiske endringene og fordelene husholdningene vil få ved innføring av smarte nett og smarthus. Det er også lagt vekt på å tydeliggjøre hva smarthus faktisk innebærer for forbrukeren og hvilke alternativer som eksistere i markedet for smarthus.

8 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 3 2 Teknologi for privat produksjon I et smarthus vil en gjerne spare energi ved hjelp av avanserte styringssystemer. Men konseptet innebærer også at det skal være mulig å generere sin egen energi. Dette kan gjøres ved å generere strøm til eget forbruk og for salg, eller ved å generere termisk energi for eget forbruk. Ved produksjon av elektrisk energi eller varme er det ofte ønskelig å kunne lagre energien fra dag til dag eller fra sommer til vinter. Derfor vil noen løsninger for lokal produksjon av elektrisk energi, varme og lagring av elektrisk- og termisk energi bli forklart og vurdert med tanke på potensialet i Trondheim for økonomisk gevinst. Målet med den tekniske delen av rapporten er å finne et delvis eller helautomatisk system for å kunne styre når apparater skal tilkobles, og dermed få et lavere energiforbruk. 2.1 Vind og vindstyrke i Trondheim Vindmøller er en av de vanligste valgene for lokal produksjon. Det finnes flere mini-møller på markedet og her har 4 av dem blitt studert. Prisene er hentet fra Energy Bulletint[3] og kan derfor være endret siden september Energy Bulletint gjennomførte et studie i Nederland der en rekke vindmøller ble testet. Møllene ble satt opp langs kysten og energiproduksjonene i løpet av et helt år ble målt. Den gjennomsnittlige vindhastigheten gjennom året var 3,8m/s, til sammenligning var vindstyrken det siste året i Trondheim som vist i tabell 25 i B på side 71 og grafisk i figur 1 på neste side. Målingene er gjort på målestasjonen til metrologisk institutt på Voll. Hver verdi representerer en gjennomsnittsmåling for den aktuelle dagen i den aktuelle måneden. Dette gir en gjennomsnittlig vindstyrke i Trondheim på ca 2,4m/s noe som er 37 % lavere enn de hadde i Nederland under testen [12]. Hvis en fremstiller dette grafisk blir det lett å sammenligne med effektkurvene for vindmøllene.

9 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 4 Figur 1: Grafisk fremstilling av vindhastigheten på voll i Fire kommersielle minimøller for privat bruk Montana 5kW Figur 2: Montana: 5kW

10 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 5 Fakta: Pris: Ca euro [3] Makseffekt: 5kW Rotordiameter: 5 meter Årlig energiproduksjon med årlig gjennomsnittelig vindhastighet på 3,8m/s: 2691kWh Prisen på ca euro utgjør med dagens kurs litt over NOK. Det gjør den til den dyreste møllen omtalt her. Den årlige energiproduksjonen ble målt til 2691 kwh (307 W i snitt). Figur 3: Vind-kW karakteristikk for Montana 5kW Effektkarakteristikken til Montana i figur 3 viser at en må opp i ca 6, 5 m/s bare for å komme over 1 kw. Hvis en sammenligner dette med vindhastigheten målt på Voll i fjor ser en at sannsynligheten for at det blåser så sterkt over lengre tid på Voll er svært lav. Det vil med andre ord være dårlige forhold for kommersiell bruk av en slik vindmølle i Trondheim.

11 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON Passaat 2,4kW Figur 4: Passaat 2,4kW Fakta: Pris: Ca euro [3] Makseffekt: 2,4kW Rotordiameter: 3,72 meter Årlig energiproduksjon ifølge med årlig gjennomsnittelig vindhastighet på 3,8m/s: 578kWh [3] Prisen på nesten NOK (kurs 8,0) er ca. halvparten av det Montana koster. Rotordiameteren er 128 cm mindre, noe som gjør at den passer bedre inn i et boligstrøk. Dessverre leverer møllen under 1/4 av den elektriske energien Montana leverer i løpet av et år [3]. Som en ser av figur 5 på neste side trenger en her nesten 12 m/s for å generere 1 kw og med de vindhastigheten en måler på Voll genererer Passaat nesten ingenting.

12 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 7 Figur 5: Effektkarakteristikk Passaat 2, 4 kw

13 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON Helix 2kW Figur 6: Helix 2kW Fakta: Pris: Ca 9000 USD [3] Makseffekt: 2kW Rotordiameter: 1,21 meter Høyde: 3,3meter Helix er en vertikalakseturbin med en maksimal effekt på 2kW. Fordelen med en vertikalakseturbin er at den egner seg godt til bruk i boligstrøk, da den tar lite plass. Den fungerer også like godt fra alle vindretninger og må dermed ikke snus mot vinden slik en vanlig horisontalakseturbin må. Helix har ikke blitt testet slik som de to andre, men ut fra karakteristikken i figur 7 på neste side kan en med rimelig stor sikkerhet slå fast at heller ikke denne vil kommet særlig godt ut. Prisen

14 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 9 på 9000 USD eller ca NOK (kurs ca. 5,6) gjør den til den nest rimeligste møllen studert her. Figur 7: Effektkarrakteristikk Helix 2kW

15 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON Rutland 250W Figur 8: Rutland 250W Fakta: Pris: Ca 479,95 GBP [33] Makseffekt: 250W Rotordiameter: 0,91 meter Rutland er den minste møllen som har blitt studert her. Det er en minimølle som er ment for bruk om bord i fritidsbåt eller hytte. Den har en makseffekt på bare 250 W, og må i følge figur 9 på neste side ha en vindstyrke på over 18 m/s for å produsere denne effekten.

16 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 11 Figur 9: Effektkarrakteristikk Rutland 250W Konklusjon Konklusjonen av dette er at i en by som Trondheim er det svært lite potensial for å montere en minimølle på huset. En gjennomsnittlig vindstyrke på bare 2, 4 m/s er alt for lite for at en liten minimølle skal kunne generere en energimengde av betydning. Dersom man sammenligner generert elektrisk energi per krone investert er det liten tvil om at dette forholdet øker med størrelsen på vindturbinen. Generelt sett er det slik at jo større møllen blir jo kortere tid tar det å tjene inn investeringen. 2.3 Solenergi Potensialet for å utnytte solenergien i et smarthus har blitt undersøkt. Kyotopyramiden i figur 10 på neste side ser en at det tredje trinnet for passiv energidesign er å utnytte solenergi. Dette kan gjøres aktivt eller passivt. Passivt er å benytte solenergi til elektrisk energiproduksjon, oppvarming, belysning og kjøling. En kan da ha store vindusflater for å skape belysning og drivhus for oppvarming. Alle boliger vil ha en form for passiv oppvarming. Aktiv solvarme er å absorbere varmen fra solen, oppbevare den i et varmelager om nødvendig og utnytte varmen der den trengs ved hjelp av et varmefordelingssystem. Varmen kan utnyttes til romoppvarming, oppvarming av tappevann, oppvarming av svømmebasseng,

17 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 12 tørking av korn og elproduksjon ved hjelp av solvarme. Figur 10: Kyoto-pyramiden for passiv energidesign[28] Solvarmeanlegg Solvarmeanlegg produserer energi i form av varme/varmt vann i motsetning til solceller som produserer elektrisk energi. I Norge er det mest aktuelt å utnytte denne varmen som varmt vann i stedet for å benytte den til romoppvarming. Dette kommer av at varmtvannsbehovet er rimelig likt hele året, mens romoppvarmingsbehovet er størst når solinnstrålingen er på sitt laveste. Se figur 11 på neste side. Systemtyper Det finnes ulike typer systemer for solvarmeanlegg. Det vanligste er indirekte system. Indirekte er at en trekker ut varmen fra solpanelet ved hjelp av varmevekslere og direkte system er at vannet som varmes opp i solfangeren, er vannet som kommer i vannkranen. Et indirekte system tillater at en bruker en annen væske enn rent vann, for eksempel en blanding med lavere frysepunkt. [28] Deler av anlegget Solfangeren Et solvarmeanlegg består av flere deler. Den viktigste delen av solfangersystemet er solfangeren som omformer innstrålt solenergi til varme. Solfangere kommer

18 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 13 Figur 11: Måledata for en lavenergibolig i Oslo. Solinnstråling er for horisontalplanet [28] i forskjellige utforminger. Eksempler er plan solfanger, vakuumrør-solfanger, parabol-solfanger og trausolfanger. En solfanger består av absorbator og har som oftest et dekklag og isolasjon. Absorbatoren er den delen av solfangeren som omformer solenergi til varme og er farget sort for å absorbere mest mulig av solinnstrålingen. Dekklaget er vanligvis av gjennomskinnelig glass eller plast som gjør at solfangeren får en drivhuseffekt, ved at kortbølgede solstråler slipper inn og langbølgede solstråler hindres i å slippe ut. Se figur 12 på neste side. Solfanger uten dekklag brukes som oftest til oppvarming av svømmebasseng. [13] I Europa er den vanligste typen plan solfanger, mens i Kina, som utgjør mer enn 60 % av verdensmarkedet, er vakuumrørsolfanger dominerende. Vakuumrørsolfanger er dyrere å produsere og er derfor dyrere i pris enn plan solfanger. [7] Virkningsgraden til en plan solfanger er på sitt beste ca. 80 % siden en har ca. 20 % tap på grunn av refleksjon på dekkflaten. Dette går frem i figur 13 på neste side. Dette vil si at en kan ved 100kWh innstrålt solenergi utnytte maksimalt 80kWh til oppvarming. I eksempelet til løsning blir det gått ut ifra en virkningsgrad på 70 %, som da vil gi en maksimal differanse mellom solfangertemperatur og omgivelsestemperatur på 80 C. [7] [28]

19 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 14 Figur 12: Prinsippskisse av de termiske forholdene i en solfanger. Illustrasjon: Kim Brantenberg [7] Figur 13: Typiske virkningsgrad-kurver for ulike plane solfangere. Figuren viser også hvilke temperaturnivå som er typisk for ulike bruksområder. Illustrasjon: Tibe-T. [28]

20 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 15 Varmelager Varmelageret er der en lagrer solvarmen til en får bruk for den. Noen løsninger er å lagre varmen i fjell, jord eller vann. Det vanligste er å lagre varmen i vannlagre. Dette er da som en varmtvannstank der en i et indirekte system varmer opp vannet i beholderen ved varmeveksling fra det oppvarmede mediet fra solfangeren. En kan også varme opp vannet i vannlageret ved hjelp av andre kilder som for eksempel biokjel. Styring av pumpemedium Solvarmeanlegget trenger en styringsenhet til å stanse pumpen fra å pumpe mediet til solpanelet dersom temperaturen tilført solpanelet er høyere enn temperaturen til mediet i solpanelet, eller dersom det er fare for frysning av mediet. Da vil vanligvis mediet pumpes ut av omløpet. Med tanke på å miste minst mulig varme burde rørgaten fra solpanelet til varmelageret være kortest mulig og godt isolert Potensialet i Trondheim Mengden av solinnstråling i Norge varierer som en kan se av figur 14 under. For Trondheim viser figuren at solinnstrålingen er på ca W h/m 2 per dag i januar og at dette tallet er W h/m 2 per dag i juli. Figur 14: Solinnstråling mot horisontal flate i henholdsvis januar og juli. Illustrasjon: Endre Barstad [7] De mer detaljerte tallene fra NASA i tabell 1 på neste side stemmer overens med målingene i figur 14.

21 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 16 Tabell 1: Monthly averaged insolation incident on a horizontal surface (kwh/m2/day)[14] Leng 63 Lon 10 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 22-year Average Tallene fra NASA i tabell 1 gir en årlig solinnstråling på ca 890 kwh per m 2 per år for koordinatene breddegrad 63 lengdegrad 10 som Trondheim er innenfor. Med en virkningsgrad på 0,7 har vi da en årlig solinnstråling på 621 kwh per m 2. Miljøkonsekvenser ved produksjon Solvarmeanlegg og solcelleanlegg er veldig miljøvennlige energiteknologier. De bruker lite energi i drift, ingen skadelige utslipp/forurensning og det tar lite energi å produsere et panel. I Sverige er det regnet med at det går med ca 150kWh til å fremstille 1m 2 solpanel. Dette energiforbruket burde kunne være spart inn i løpet av mindre enn et år. [27] Produksjon av elektrisk energi ved hjelp av solvarme For dette bruker en dampturbiner drevet av damp fra vann oppvarmet av solen. Damptemperaturen må på 350 C for å oppnå høy effektivitet. For å få slike høye temperaturer må en bruke optiske prinsipper som paraboler eller lignende for å konsentrere solstrålene til et brennpunkt. Disse bygger på direkte sollys for å fungere og er ikke aktuelt i Norge, der store deler av innstrålingen kommer i form av diffus himmelstråling. En virkningsgrad, mellom innstrålt energi og unyttbar elektrisk utnyttbar på opp mot 30 % er blitt oppnådd [27]. Lønnsomhet Se vedlegg A.4 på side 69 der en løsning for solfangeranlegg fra ASV Solar er valgt. Denne pakken inneholder: solfangersystem er 10 kvm solfanger anlegg med 470 liter tank, differanse termostat, sol pumpe, tappevann, veggvarme system og 7 m rørgate til solfanger[29]. Nåverdiberegningen i figur 23 på side 69 viser at det vil være lønnsomt å installere dette solfangeranlegget. Innkjøpsprisen er på NOK og det er gått ut ifra støtte fra Enova på 20 %, altså 5575 NOK. Kostnadene på snekker-/rørleggerarbeid er ikke inkludert i innkjøpsprisen ved beregningen av nåverdien.

22 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON Leverandører Norsk Solfangerproduksjon AS Norsk Solfangerproduksjon AS produserer ASV Solar solfangere. De anslår levetiden til deres solpanel til 20år. En totalpakke inkludert i vurderningen av lønnsomhet koster ca kr. En solfanger på 2, 4m 2 koster ca. 4500kr fra Norsk Solfangerproduksjon AS. [29] Bettum solvarme Et alternativ til komplett pakke, men uten varmtvannstank, er et vakuumrør solfangeranlegg av merket FlexiHeat på kr. Leverandøren antyder en årlig produksjon på kWh i varmeutbytte og en levetid på 20-25år. [10] Scücho Scücho har en felles modul for både solpanel og solceller som gjør det lettere å bruke de i samme fasedesystem. Et solpanel med et kollektor-/effektivt areal på 2, 32m 2 koster ca. 8200kr. Dette kan ikke sammenlignes med ASV Solar solfangere på grunn av at leverandørene oppgir forskjellige opplysninger om deres solpanel. [30] Konklusjon Som lønnsomheten tilsier er solvarmeanlegg aktuelt, spesielt ved nybygg der en kan unngå rene kostnader, men heller en ekstrakostnad. I vårt eksempel vil en 11, 4m 2 solfanger koste kr [29], men en sparer kostnaden på 11, 4m 2 taktekking som vil koste 1710kr. [32] I tillegg vil det være ligge mer til rette til solvarme ved å planlegge å benytte vannbåren varme, når en prosjekterer bygget. Det er viktig å søke støtte fra Enova som dekker 20 % av dokumenterte kostnader for solfangeranlegg til bruk i bolig/husholdning, med inntil kr. [6] Solcelleanlegg Hvordan fungerer teknologien? Det fenomenet som skjer for å omdanne sollys til elektrisk energi kalles den fotovoltaiske/fotoelektriske effekt. En solcelle består av dopede halvledere der forsiden har overskudd på frie elektroner og baksiden har et underskudd, eller omvendt. Ved tilstrekkelig lys absorberer bundne elektroner i solcellen et foton, og blir frie elektroner. I laget/grensen mellom de to halvledermaterialene skapes et elektrisk felt som driver de frie elektronene rundt i den elektriske kretsen forsiden og baksiden av solcellen er tilkoblet. [7] [27]

23 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 18 Tabell 2: Forhold mellom lagerkapasitet og solcelleeffekt Solcellens virkningsgrad er utnyttbar elektrisk energi delt på energien til solinnstrålingen. Denne virkingsgraden er på oppimot 20 %, men vanligvis i mellom 7 15 %. [5] [27] Solcellepanel er oppgitt med en Wp som angir spisseffekt, for eksempel 100Wp. Tallet er for en solinnstråling på 1000W per m 2 og en celletemperatur på 25 C. Dette tallet kan benyttes til beregning av utbytte i løpet av et år. [27] Komponenter Solcellepanel En enkelt solcelle vil gi lite energi og en har derfor solcellepanel bestående av flere solceller. Disse har også beskyttelse av solcellene mot vær og vind. Solcellene er vanligvis seriekoblet for å oppnå ønsket spenning. Siden de er seriekoblet vil den solcellen med minst solinnstråling/strømstyrke begrense energiutbytte fra hele panelet. Et solpanel som er delvis skygget for, er derfor ikke ønskelig. [27] Batteri, regulator og kabling For lagring av energien, brukes som oftest et batteri. Denne dimensjoneres etter hva slags systemtype en har. Se tabell 2 for tommelfingerregel for forholdet mellom batteriet i Wh og solcellepanelene i Wp. Batteriet trenger en regulator for å sikre at batteriet lader riktig, ved å blant annet unngå overladning. Slik som solfangeranlegg trenger rørgater trenger solcelleanlegg kabler til å føre strømmen. Vekselretter Skal en benytte den elektriske energien i et AC-system eller tilkobles nettet må en ha en vekselretter. Med en vekselretter vil totalvirkningsgraden til solcelleanlegget gå litt ned siden en vekselretter har en virkningsgrad på ca %. Muligheter i Norge/Trondheim Dersom en bruker tallene tidligere utregnet basert på måledata fra NASA har vi med en virkningsgrad på 100 % ca 890kWh per m 2 i løpet av et år. Med en

24 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 19 Tabell 3: Soltimer virkningsgrad på 15 % for solcelleanlegget får vi da 133,5 kwh per m 2 per år. Her er det ikke tatt hensyn til at solinnstrålingen kan være sterkere enn det som trengs for at solpanelet skal nå sin peakeffekt-verdi, og derfor er det noe av solinnstråling som ikke blir utnyttet. Med en soltid på gjennomsnittlig 23,4 soltimer i januar vil panelet i følge tabell 3, gi en gjennomsnittlig solinnstråling på 211W per m 2 per soltime. For juli er dette tallet 801,1W per m 2 per soltime. For å finne solpanelenes Wp må en vurdere innkjøpspris opp imot sparte penger ved økt energiproduksjon i løpet av året. Lønnsomhet Tallene over er bedre enn det en kan forvente siden det blant annet ikke er tatt hensyn til skygger. Tallene for forventet energiproduksjon er hentet fra Skjølberg Energiteknikk sin hjemmeside som sier: Et panel på 100Wp (Wp = spisseffekt) vil kunne gi ca 75kWt pr år om det har optimal vinkel i forhold til sola. Et anlegg på 2kWp (ca. 20m 2 mulikrystlline moduler) vil altså kunne yte ca.1500 kwt pr år. [5] Anlegget har komponenter fra Alternativenergi.no og består av: et Solcellepanel (100Wp Sunpower LA100 53x104cm), et batteri (12cs11ps 12Volt 503Ah), et regulerbart stativ for solcellepanelet, en batterilader (Power 90A 12V 3trinn) og en sinus-inverter (MobilePower 1000W). Solcelleanlegget har en samlet innkjøpspris på kr og i denne prisen er ikke kostnaden på kabling og snekker- /elektrikerarbeid inkludert. Vedlegg A.5 på side 69 viser at dette anlegget ikke vil lønne seg siden utbyttet i kwh fra solcelleanlegget for lavt til å dekke innkjøpskostnadene.[2]

25 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 20 Leverandører Alternativ Energi AS Alternativ Energi AS leverer solcellepanel fra ET- Solar, Chinsun og Gallivare PhotoVoltaic AB i Sverige. De har eksempelvis et solcellepanel på 120Wp fra GPV til 5900kr. Den har en modulvirkningsgrad på 18,1 %. De selger en komplett pakke til 47500kr. Denne pakken inneholder: 2 stk 90 watts solcellepanel, Victron vekselretter, Steca regulator og en batteripakke på 1590Ah. [2] Hytte og Bolig Selger solcellepanel fra NQ Solar, blant annet en på 130Wp solcellepanel til ca. 5000kr. [25] Hyttetorget Selger solcellepanel og komplette pakker. Den komplette pakken består av: 2 stk 80W paneler m/veggfestebraketter, 4 stk 140A AGM batterier, 20A styringstavle, 50 meter monteringskabel (2, 5m 2 ), 10 meter kabel fra panel til styringstavle, 2 stk koblingsbokser, 4 støpsler, 4 stk kontakter, 200 stk ledningsklips, batterikabler og en lampepakke med LED-belysning. Denne pakken koster ca kr. Et solpanel på 120Wp kan kjøpes for ca. 9000kr. Merket på solcellepanelene er ikke oppgitt. [11] Konklusjon Solcelleanlegg er mest aktuelt for bebyggelse der det er vanskelig å bli tilkoblet nettet eller for mobile enheter. Dette er for eksempel hytter, fritidshus, fyrtårn og campingvogner. For et hus tilkoblet nettet vil solceller ikke være økonomisk forsvarlig dersom en ikke får kraftig støtte. Det vil heller ikke være aktuelt å bruke solcelleanlegg til oppvarming i Norge. For å utnytte solen for å spare energi/penger kan det å ha solvarmeanlegg for utnytte solen til aktiv oppvarming og solcelleanlegg til lavvolts belysning og elektroniske apparater vil være en løsning. [5] 2.4 Lagring av elektrisk energi Hydrogen Produserer hydrogen fra fossilt brensel, i hovedsak naturgass. Det er forhåpninger om å kunne ta i bruk fornybare energikilder til å produsere hydrogen. Slik vil hydrogen bli en ren energikilde, altså lite forurensning av for eksempel CO 2. Hydrogengassen kan lagres til en får bruk for den. Når en vil ta i bruk hydrogen til produksjon av elektrisk energi igjen, føres den inn i en brenselcelle som igjen driver en gassturbin. Det er mye forskning på området med hydrogen blant annet som drivstoff til biler. En brenselcelle med en virkningsgrad på % ansees som

26 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 21 bra. Konkurrenten til hydrogen som drivstoff til biler, i tillegg til fossilt brennstoff, er for eksempel Litium-ion batterier som blir nevnt senere. [8] [23] Batteri Batterier lades opp ved hjelp av elektrokjemiske reaksjoner slik at en kan lagre elektroner. Disse elektronene kan benyttes i en krets tilkoblet batteriet. Batterier er vanlige i biler med forbrenningsmotor, mobiler, lommelykter og ladbare biler. På grunn av blant annet økt aktivitet fra bilfabrikanter på å produsere ladbare biler, forskes det på å utvikle billigere og lettere batterier. Batterilagring har en virkningsgrad på ca %, men er dyr på pris. Derfor blir det ofte for dyrt å bruke batterier til å lagre store energimengder. Litium-ion batterier er den typen batterier som har best lagringskapasitet i forhold til vekt og størrelse, og er populær i ladbare hybrider. [7] [8] Pumpekraftverk Pumpekraftverk er den typen energilagring som har best mulighet for å lagre store mengder energi. Energien lagres i form av vann i et vannmagasin i stor høyde, som har blitt pumpet opp. Et pumpekraftverk har en turbin som kan kjøres begge veier, og en generator som også kan gå i motordrift. I Norge er det vanlig å lagre energi fra sommer til vinter som er tilfellet i et pumpekraftverk Saurdal i Rogaland. Ellers brukes kraftverket til produksjon av elektrisitet om dagen og vann pumpes opp i høyden igjen om natten. Det er teoretisk mulig å ha en virkningsgrad på 80 % ved å bruke 10Wh til å pumpe vann opp i høyden. Da kan en få igjen 8Wh ved å føre den samme vannmengden ned igjen til kraftverket for produksjon. [7] Superkondensator I kondensatorer lagres energi i form av et elektrisk felt ved at en kondensator tilføres likestrøm. De tåler mange flere ladesykluser enn batterier (opptil en million ganger mens batterier kan et par tusen sykluser). De har lav lagringskapasitet i kwh og lades opp og utlades veldig fort. Dette kan være en fordel i forhold til batterier som ikke må lades opp eller ut for fort (overlades). De anvendes i dag mest til nødstrømsforsyning og elbiler. De har høy virkningsgrad og er dyre på pris. Det forskes på å få prisen ned og kvaliteten opp.[8] Superkondensatorer tåler tøffe værpåkjenninger og trenger lite vedlikehold. Superkondensatorer kan være godt egnet i elektriske biler, siden det der er hurtige oppladninger(regenerativ brems) og utladninger (akselerasjon). [18]

27 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON Svinghjul Energien lagres i form av en roterende skive tilkoblet en motor som også kan gå som en generator. Mengden energi som kan lagres er avhengig av svinghjulets masse, radius og hastighet. Svinghjul har samme bruksområde som superkondensatorer da begges tilførsel og utnyttelse skjer veldig hurtig. Det er mulig å gjenvinne 90 % av energien som blir lagret. Levetiden er ca 20 år og den tåler flere titalls ladesykluser. Svinghjul brukes vanligvis til nødstrømsforsyning mens et nødstrømsaggregat med lengre oppstarttid startes opp. Svinghjul finnes i noen busser der svinghjulet settes i bevegelse under bremsing og utnyttes under den påfølgende akslerasjonen. [7] [8] Komprimert luft/trykkluft Slik som vannkraftverk lagrer vann i et basseng med en stor høyde forskjell og derfor stor potensiell energi, lagres her energien i form av trykkluft. Lagringen av energi gjøres ved at en elektrisk motor driver en kompressor som komprimerer luften/skaper luft under trykk. For å utnytte den lagrede trykkluften føres luften til en gassturbin som driver en generator. Det er mulig å gjenvinne % av den lagrede energien. Komprimert luft til energilagring er ganske kostbart og er mest aktuelt dersom tiden mellom lagring og utnyttelse er kort. [8] Superleder Energien lagres ved å skape et magnetfelt som senere kan omdannes til elektrisitet. Som superledere i seg selv er dette på forskningsstadiet. De fleste superledere trenger lav temperatur og derfor et avkjølingssystem. Behovet for avkjølingssystem minker naturligvis superlederes virkningsgrad som energilagrer. Magnetfeltet kan lades opp og ut fort, og med høy effekt. [7] [8] 2.5 Lagring av termisk energi Vann Vann er et godt lagringsmedium og er som nevnt tidligere viktig i solfangeranlegg for å kunne lagre termisk energi fra dag og natt. For å være økonomisk smart og sesonglagre termisk energi fra sommer til vinter må lageret ha store mengder vann og må derfor være tilknyttet et fjernvarmesystem. [7] Salter og olje Ved soltermisk energiproduksjon får lagringsmediet en temperatur på mer enn 100 C. De er det bedre å benytte andre medier enn vann, som smeltet salt og

28 2 TEKNOLOGI FOR PRIVAT PRODUKSJON 23 oljer. Ulike saltlegeringer har ulik smeltetemperatur og kan derfor også brukes ved lave temperaturer. Da er det varmeutvekslingen ved faseforandringen fra fast stoff til væske som utnyttes. [7] Lagring i grunnen Både oppvarming og avkjøling kan hentes fra grunnen. Det er veldig smart å lagre varme i grunnen om sommeren og utnytte denne varmen om vinteren. Avkjøling skjer ved at når det er varmt i bygget utnyttes den kaldere temperaturen i grunnen til byggets kjøleanlegg. Overskuddsvarme sendes ned til grunnen igjen. Solfangeranlegg og spillvarme slik som varmekabler (til snøsmelting) kan også lagres i grunnen. Spillvarme ved industri kan ha stort overskudd i spillvarme slik at dette kan utnyttes av nærliggende bebyggelse i form av fjernvarme. For å minke tapene i grunnen til nærliggende områder burde lageret ha et stort volum. [7] [34]

29 3 STYRING AV SMARTHUS 24 3 Styring av smarthus 3.1 Introduksjon Betegnelsen smarthus, beskriver en bolig som har evne til å regulere seg selv utifra parametere gitt av beboer og netteier. Disse parameterne trenger ikke bare å være pris i kr/kwh, men kan også være maksimalt strømforbruk (målt i Ampere), som indirekte gir kontroll av effektforbruket (kw). En av de største utfordringene med smarthus vil være at mange produsenter skal levere løsninger uten en felles plattform eller standard. Man kan tenke seg at en produsent vil utvikle sin egen standard, hvor alle produktene vil kommunisere glimrende med hverandre, men om alle produsenter velger å gjøre det samme, vil kommunikasjon på tvers av produsenter bli vanskelig, og dermed hindre fri konkurranse. Det er mange eksempler på slike standardiseringskriger, noen har blitt løst av teknologiske fortrinn CD vs. Laserdisk, andre av monopol (operativsystem til PC). Det er allerede i dag en standard tilgjengelig på markedet, som ønsker å bli den standarden alle skal bruke til trådløs kommunikasjon mellom mange enheter til en lav pris samlet under betegnelsen ZigBee. 3.2 Automatisk styring av elektriske artikler I dette avnsittet vil de bli gitt en gjennomgang av mulige tekniske løsninger for automatisert styring av elektriske artikler i en privatbolig ZigBee ZigBee [1] er en organisasjon som samler elektronikkprodusenter som benytter deres protokoll for trådløs overføring, ZigBee. ZigBee er en protokoll som opererer på 2.4GHz, og som støtter 2-veis kommunikasjon. På ZigBee.org, kan man få en oversikt over alle produkter som benytter deres standard. Det finnes mange mulige kombinasjonsmuligheter. Her oppsummeres et par enkle eksempler. You arrive home from a long day at work. As soon as you use your digital key to unlock the door, your house adjusts the lighting, heat, and window blinds to your liking and puts on your favorite CD in the kitchen. While you were at work, the house fed the cat, turned off the space heater your kids accidentally left on in the basement, and recorded motion-triggered video from security cam- eras around the property. Your refrigerator detected an almost empty milk carton and

30 3 STYRING AV SMARTHUS 25 added a gallon of two percent to the shopping list that it will to you on Friday. Your house was ready to detect water or gas leaks, freezing pipes, and fire and could have called you, the fire department or a plumber. [4] Aktuelle produkter Alle produktene under er hentet fra [1]. 4Home s ControlPoint En enhet som benytter ZigBee standarden for kommunikasjon, og som med sin egen SDK, åpner veien mot avansert GUI og kommunikasjon mot kilder på internettet. Dette kan være enheten som samler inn alle måledata og skrur av og på apparater etter behov. Figur 15: 4Home s Control Point Adhoco.S1 For styring av eksisterende stikk på vegg. Kommunikasjon vil da være enten internt i huset via ZigBee, eller via en VPN-forbindelse over Internett. Adhoco tilbyr enheter for styring av lys, persienner, radiatorventiler og sensorer for bevegelse. lys, temperatur og luftfuktighet. Figur 16: Adhoco.S1 Centralight s ON/OFF Light Dette er en On/Off bryter, den kan styres av en sentral, eller lokalt. På den måten kan den brukes til å overstyre husets automatiske innstillinger.

31 3 STYRING AV SMARTHUS 26 Dimensjonen for opp til 1000 W, slik at den kan brukes til det meste av lysinstallasjoner. Figur 17: Centralight s ON/OFF Light Develco ZHDR201 ZHDR201 er et DIN Rele med støtte for kommunikasjon over ZigBee standarden, eller via SMS eller GPRS. Det gir muligheten for å styre apparater med høyere effekt, som en varmtvannstank. Det er også mulig å styre grupper med apparater, isteden for å styre hvert apparat individuelt. Figur 18: Develco ZHDR201 Atmel Key Remote Controller Kontroller for fjernstyring av en ZigBee sentral framtidshuset.no Framtidshuset.no er en komersiell aktør som har sin egen komplette løsning. De har utviklet sin egne moduler, som de kaller x10, disse modulene kan settes i eksisterende stikkontakter eller som DIN brytere for mer effektkrevende utstyr. Det er mulig å ha x10 modulene oppsatt med hver sin adresse, eller flere moduler med samme adresse. x10 modulene kommuniserer via strømnettet. Alle produktene under er hentet fra [9].

32 3 STYRING AV SMARTHUS 27 Figur 19: Atmel Key Remote Controller Aktuelle produkter ActiveHome PC interface CM15 USB En avansert styringshenhet for x10 moduler. Enheten kobles til PC via USB, og har innebygd x10 sender og mottaker. Programeringsmulighetene innkludere timer og betingete krav. Pris: 934,00 Kr Figur 20: ActiveHome PC interface CM15 USB Mikromodul AW12 For montering i eksisterende stikk, kan tildeles unik adresse eller dele adresse med flere andre enheter. Finnes også med dobbel adresse, der en enhet kan operere to uavhengige stikk. Pris: 496,00 kr. Utstyrsmodul AD10 For styring av utstyr med høyere effekt, monteres på DIN skinne. Pris: 455,00

33 3 STYRING AV SMARTHUS 28 Figur 21: Mikromodul AW12 Kr. Figur 22: Utstyrsmodul AD10 Fasefilter FD10 Muliggjør styring av utstyr som er koblet på flere faser. Hindrer også at x10 signalene kommer ut på nettet. Pris: 429,00 Kr. Figur 23: Fasefilter FD10 Veggkontroll SS13E For overstyring av mikromoduler, kan styre opp til 3 x10-adresser. Pris: 362 kr. Fjernkontroll SH624 For kontrollering av inntil 4 x10 adresser, kan også brukes til å operere alarmsystem og panikk knappen. 4 adresser er noe lite, med tanke på å styre et helt hus. Alarmsystem og panikk knapp er funksjonalitet som ikke er relevant for denne rapporten.

34 3 STYRING AV SMARTHUS 29 Figur 24: VeggkontrollSS13E Figur 25: Fjernkontroll SH Clas Ohlson Alle produktene under er hentet fra [26]. Aktuelle produkter Forprogrammert fjernkontroll med energisparefunksjon Den medfølgende modulen gjør det mulig å slå på/av støpseltilkoblede apparater med fjernkontrollen (kan styre opp til 16 ulike moduler). Rekkevidde ca. 10 m. Pris 299,-. Figur 26: Forprogrammert fjernkontroll Modul Ekstra modul som gjør det mulig å styre flere elektriske apparater fra fjernkontrollen over. 3.3 Sammenkobling I et typisk hus vil det være naturlig å benytte en sentral, eventuelt med en fjernkontroll. Med en Adhoco.S1 i hver stikkkontakt og Develco ZHDR201 på

35 3 STYRING AV SMARTHUS 30 Figur 27: Modul det mer effektkrevende utstyret, vil det være mulig å kontrollere alle elektriske apparater i huset. Tilsvarende vil smarthus.no sin x10 løsning gi de samme mulighetene, men benytter strømnettet for overføring av informasjonen. Det som derimot er litt mer vanskelig er å fjernstyre hvitevarer til å starte når man slår på spenningen, selv om spenningen tilkobles betyr ikke det at vaskemaskinen starter. De fleste vaskemaskiner i dag kommer med en timerfunksjon, der det er mulig å utsette starten av vaskeprogrammet. Selv om dette gjør det mulig å starte en maskin på nattestid, gir det ikke mulighet for intelligent styring, der vaskemaskinen starter når strømprisen er optimal. Systemet beskrevet her fungerer utmerket til å slå lys av og på, kutte spenning til TV eller komfyr når ingen er hjemme etc. Det er mulig å skru varme av og på, men ikke effekten. I det ideelle scenarioet kan temperaturen på varmeovnen justeres, og ikke bare skru den av og på. Scenarioene er beskrevet utifra en 200m 2 enebolig, hvor det bor en familie på 4. Det er ikke gjort en grundigere analyse av hva en typisk familie har av elektriske artikler, men det er antatt at de har det som kan regnes som vanlig i Norge. 3.4 Lett og billig løsningen Den billigste og enkleste løsningen baserer seg i dette scenarioet på teknologi beskrevet i på forrige side. Motivasjonen her er lavterskel, det skal være enkelt å anskaffe og enkelt å bruke. Familien i dette eksemplet har gått til anskaffelse av enkle løsninger fra Clas Ohlson. Disse komponentene kommuniserer ikke med hverandre, men er mulig å programmere på tid. Dermed vil det være mulig å skru av elektriske apparater på nattestid og på dagtid når familien ikke er hjemme. Dette vil gå etter et fast mønster og det vil ikke kunne tilpasses etter prisvariasjoner. Det er heller ikke mulig å logge forbruket til de ulike artiklene for å kartlegge hvor det brukes mest strøm når. Flytting av lasttopper gjøres ved at familien passer på å starte vaskemaskin på nattestid og unngår å bruke vannkoker og kokeplater akkurat under de verste pristoppene, men det er lite trolig at familien er villig til å endre mye på sine vaner. Kostnadene ved det utstyret som kreves kan anslåes til 300 NOK for

36 3 STYRING AV SMARTHUS 31 fjernkontroll og 150 NOK per stikk. Totalt 2700 NOK for et anlegg med minimum av funksjonalitet. 3.5 Balansert For den litt mer bevisste forbruker, motivasjonen her er å finne en balanse mellom kostnader og nytte. Familien har i dette eksempelet valgt å gå for en løsning beskrevet i på side 26, der de har satt styringsenheter i de kontaktene som bruker noe strøm selv i stand-by (TV, PCer osv). Med en slik komplett løsning vil familien kunne skru av og på alle de største lastene etter tidspunkt på døgnet, men vil også kunne velge ulike moduser som hjemme, borte, på ferie etc. Det mangler derimot muligheter for å regulere forbruket basert på strømpris. Her er kostnaden ved dette anslått til 9000 NOK. Løsningen gir begrenset mulighet for logging og er relativt enkel å etterinstallere. 3.6 Avansert I dette scenarioet er det tenkt at familien tar inn alt av mulige realistiske løsninger for automatisk styring av installasjoner, investeringskostnad er ikke sett på som en begrensning. Eneste begrensning ligger i at utstyret må være tilgjengelig i dag. Ved å bruke utstyret beskrevet i på side 24 kan familien koble opp en sentral som styrer alle apparater og samtidig måler strømforbruket kontinuerlig. Sentralen er mulig å sette opp til å ta hensyn til og logge mange parametere i tillegg til tid på døgnet, som pris på strøm, lysintensitet og temperatur. En egen SDK gjør det enkelt å utvikle programvare som muliggjør oppkobling mot desktop, nettbaserte eller mobile løsninger. Dermed har man mulighet til å automatisk regulere både over døgnet og etter behov. Og man kan aktivt flytte lasten utover døgnet, for å unngå pristopper. Med hvitevarer som støtter samme protokoll, vil sentralen kunne sette på vaskemaskin når strømprisen er lavest. Sentralen kan også skru av varmtvannsbereder når strømprisen er høy, slik at den ikke skal skru seg på. Kombinert med en temperaturføler i varmtvannstanken kan det være en betingelse at vannet uansett skal være klart til et bestemt tidspunkt, i de tilfeller der strømprisen blir værende høy lenge. Kostnader ved et slik komplett anlegg i en enebolig er anslått til rundt kr.

37 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 32 4 Smarthus i Trondheim 4.1 Innledning Det har blitt gjort et forsøk der temperatur, energi- og effektforbruk i en leilighet i Trondheim har blitt målt, heretter bare kalt Nardovegen. Målingene har blitt gjort i to omganger. Hensikten har vært å måle forskjellen mellom ubevisst energibruk"og bevisst energibruk. Beboerne i Nardovegen er et samboerpar der begge er studenter. Leiligheten er 39 m 2 og ligger i 3. etasje i en boligblokk bygget i Det er en toppleilighet og den får derfor mye varme fra leilighetene rundt. Eneste flater som vender ut i friluft er en av langsidene samt taket. I uke 1, skulle beboerne leve så normalt som overhode mulig. De skulle prøve å være gjennomsnittlig energibevisste, og ikke spare nevneverdig på strømmen. I uke 2 ble det installert komponenter fra Clas Ohlson for enkelt å kunne bruke nattsenking, slå av og på komponenter som ovn, ventilasjon, lys og elektriske apparater på standby. Nardovegen har en konveksjonsoven i stuen på 800W og varmekabler på badet på 400W. Leiligheten har ingen annen installert varme. For å kunne varme opp leiligheten fort ble det også investert i høyere varmeeffekt i form av en elektrisk vifteovn på 2kW. 4.2 Utførelse Det ble brukt en Fluke Power Quality Analyzer 43B for å måle effekt i forsøksperioden. Denne ble montert i sikringsskapet der den målte spenningen på en av kursene samt strøm til hovedsikringen. Gjennomsnittlig effekt per 2048 sekunder ble logget og er fremstilt som grafer i kapittel på side 35. Den analoge måleren fra elverket ble også lest av hver kveld klokken 23:00 og innetemperatur ble logget over hele perioden. Som kontrollenheter ble det brukt to hybler som også logget forbruket sitt klokken 23:00 hver dag de to ukene. Den første uken ble termostaten på konveksjonsovnen i stuen satt på en fast temperatur og det ble ikke lagt særlig vekt på å slå av lys i rom der det ikke oppholdt seg noen. Termostaten på varmekablene på badet sto på en fast verdi. Ellers prøvde forsøkspersonene å leve så normalt som mulig. Den andre uken ble det kjøpt inn et trådløst styresystem fra Clas Ohlson med moduler som ble koblet mellom de elektriske apparatene og stikkontakten. Slik kunne en enkelt slå av og på de forskjellige elektriske artiklene med fjernkontrollen. Dette tilsvarer en manuell styring på lik linje med det et smarthus vil kunne gjøre automatisk, enten ved å benytte en tidsstyring, sammenligne strømpriser eller som fjernstyring fra e-verket. Fjernkontrollen kunne også programmeres, men denne funksjonen ble ikke benyttet i dette forsøket. Konveksjonsovnen ble koblet fra og den eneste varmekilden i leiligheten var en 2kW varmluftsvifte som kunne startes med fjernkontrollen. Dermed kunne leiligheten

38 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 33 enkelt varmes opp når det var folk til stede. 4.3 Resultat Utetemperatur Da de to ukene var gått ble dataene samlet inn og bearbeidet. Utetemperaturen ble hentet fra meterologisk institutts målestasjon på Voll og fremstilles i figur 28. Hver søyle i diagrammet viser snittemperaturen den aktuelle dagen i C. Figur 28: Utetemperatur målt på Voll Denne figuren viser at det ble et værskifte akkurat i mellom de to forsøksukene. Snittemperaturen gikk fra å være -6,8 C i uke 1 til å bli +1,8 C i uke 2.. Dette er selvfølgelig en stor feilkilde i målingene og er diskutert mer i avsnitt 4.4 på side Strømforbruk Målerstandene til Nardoveien som ble lest av hver kveld klokken 23:00 er fremstillt i et søylediagram i figur 29 på neste side. Figuren viser at forbruket er tydelig lavere i uke 2 enn i uke 1. Snittforbruket i uke 1 er 38,43kWh mens i uke 2 ble det 27,14kWh. Det er altså en nedgang på 29 %. Det totale ukesforbruket gikk ned fra 269kWh til 190kWh. Dette er et godt resultat med tanke på strømsparing, men dessverre er det vanskelig å si hvor mye av denne forbedringen som kommer av mindre varmebehov på grunn av den økte utetemperaturen. Dette diskuteres videre i avsnitt 4.4 på side 39. De to kontrolleilighetene leste også av strømmen hver kveld klokken 23:00 og disse resultatene er fremstillt sammen med avlesningene

39 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 34 for Nardoveien i tabell 4 og 5. Når en sammenligner nedgangen i strømforbruk mellom disse tre leilighetene ser en at det må være flere faktorer enn de smarte komponentene til Clas Ohlson som har innvirkning. Prosentvis nedgang er vist i tabell 6 på neste side. Figur 29: Strømforbruk per dag i kwh for hele perioden Figur 29 viser forbruket fremstillt som et søylediagram for lett å sammenlikne med temperaturene i tabell 28 på forrige side. Måleverdiene for dagene mellom de to forsøksukene er her også tatt med. Strømforbruket til de to kontrolleilighetene er fremstillt i tabell 4. Tabell 4: Strømforbruk i Nardoveien og de to kontrolleilighetene uke 1 Kontroll 1 [kwh] Nardoveien [kwh] Kontroll 2 [kwh] SUM

40 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 35 Tabell 5: Strømforbruk i Nardoveien og de to kontrolleilighetene uke 2 Kontroll 1 [kwh] Nardoveien [kwh] Kontroll 2 [kwh] SUM Tabell 6: Nedgang i % i kontrollhyblene og i Nardovegen Nedgang i % Nardoveien 29 Kontroll 1 43 Kontroll 2 26 Det mest påfallende i tabell 6 er at kontroll 1 har hatt en nedgang på 43% uten å ha innført strømsparingstiltak. Dette er vanskelig å forklare og gjør at det blir vanskelig å trekke noen konklusjon om virkningen av strømsparingen Innetemperatur Temperaturen i leiligheten ble logget gjennom hele perioden. En datamaskin lagret momentanverdien av temperaturen hvert femte minutt. Gjennomsnitt av alle målingene i uke 1 gir en gjennomsnittstemperatur på 21 C. I uke 2 var gjennomsnittlig innetemperatur 21,7 C, altså en økning på 3,5%. Betyr at strømsparingen ikke har gått på bekostning av komforten Effektforbruk Effekten gjennom hovedsikringen i leiligheten ble logget ved hjelp av en Fluke power quality analyzer 43B. Med en oppløsning på 2048 sekunder lagret den gjennomsnittverdi, toppverdi og bunnverdi gjennom dette intervallet. Dette datagrunnlaget finns fremstillt i diagrammer som i figur Resultatet av disse målingene var at leiligheten ikke hadde den typiske lastkurven som forventet. Stor

41 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 36 variasjon av antall timer tilbragt hjemme per dag, sammen med en relativt lav grunnlast og lavt effektforbruk, gjør at denne boligen vil ha effektkurver som ser svært forskjellige fra dag til dag. Figurene fremstilles her i par for lettere sammenligning. Figur 30: Mandagene i de to ukene Figur 31: Tirsdag i de to ukene

42 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 37 Figur 32: Onsdager i de to ukene Figur 33: Torsdager i de to ukene Figur 34: Fredagene i de to ukene

43 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 38 Figur 35: Lørdagene i de to ukene Figur 36: Søndagene i de to ukene Det mest påfallenden er at effektforbruket i uke 1 er mye jevnere enn i uke 2. Uke 1 har en grunnlast på ca 1kW og effekttopper på den tiden av døgnet beboerne kommer hjem fra skolen. I uke 2 er grunnlasten mye lavere, og med tydeligere hopp når en kommer hjem fra skolen. "Taggene"i grunnlasten skyldes varmtvannstank og varmekabler som slås inn med jevne mellomrom. En annen ting som er viktig å legge merke til er lasttoppene. I et hus med nattsenkning og andre energisparende tiltak vil en normalt forvente at lasttoppene blir høyere enn ved et ikke-energisparende hus. Dette kan sees av figur 30, 31, 32, 33, 34, 35 og 36 at stemmer for mange dager, men ikke for alle. Dette skyldes at det var flere dager der varmluftviften rett og slett ikke var i bruk på grunn av det milde været. De dagene der vifteovnen var i bruk kan en se store svingninger i effektkurven når en står opp om morgenen og når en kommer hjem fra skolen. Figur 30 er et typisk eksempel på dette. På grafen fra uke 1 ser en at lastnivået ligger ganske jevnt over hele døgnet mens i uke 2 ligger lasten langt lavere om natten og toppene ved oppvarming av leiligheten om morgenen og kvelden er mye mer fremtredende. Dette illustrerer også et viktig poeng, nemlig at denne typen energisparing fungerer

44 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 39 godt for studenter som har et varierende døgnmønster og arbeidstid. En kan spare mye på å holde effektnivået lavt de timene en ikke er hjemme for så å varme fort opp ved hjelp av en vifteovn eller to. 4.4 Feilkilder Kort forsøksperiode På grunn av begrenset tid på prosjektet var det bare tid til å gjøre en svært kort test av strømforbruket i leiligheten. Kun 14 dagers tidsperiode ble satt av til den totale forsøksperioden. Dette er dessverre alt for lite for å kunne få et pålitelig datagrunnlag for analyse. Ideelt sett burde nok perioden gått over to år, men selv da kunne en godt ha fått forskjellige dominerende temperaturer. Hvis en sammenligner med de to kontrollhyblene som ikke gjorde noen energibesparende endringer i perioden kan en se at også de har hatt en kraftig reduksjon av energibruk i denne perioden. Dette fremgår av tabell 4 på side 34 og tabell 5 på side Høy varmekapasitet i murblokk Det faktum at bygningen som ble brukt i testen er en betongbygning fra 1965 gjør også at veggene har en høy varmekapasitet, og dermed høy termisk treghet. Dette gjør at det blir vanskelig å benytte nattsenkning da temperaturen stort sett ikke rekker å synke gjennom natten. Ved å starte uke 2 fem dager etter at uke 1 var ferdig var poenget å unngå at det lå mye varme lagret i veggene fra uke en når målingene for uke 2 startet. Spørsmålet om dette var lang nok tid er også en kilde til feil i måleresultatene Fluke PQA 43B Strømtangen som måler effektforbruket i leiligheten ble byttet ut til en mindre nøyaktig tang etter at uke 1 var over. Dette skjedde fordi tangen som ble brukt i uke 1 ble ødelagt og det lyktes ikke å få tak i en lik. Dette førte til at effektverdiene målt i uke to ble veldig lave. Dette ble oppjustert med en faktor på 1,95 ved å anta en lineær sammenheng mellom strøm og effekt, og tilpasse dette etter den energimengden i kwh målt i samme periode Inkonsekvente hjemmerutiner Det faktum at begge personene som bodde i leiligheten er studenter gjør at det forekom en del variasjon i både døgnrytme og antall timer hjemme per dag. Det ble for eksempel bare lagd middag hjemme ca halvparten av dagene i forsøket. Andre

45 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 40 rutiner som dusjing om morgenen var også varierende ettersom begge personene trener flere ganger i uken og dermed dusjer på treningssenteret. Det var også stor forskjell fra dag til dag hvor mange timer som ble tilbrakt hjemme, og i perioden til og med hadde den ene personen også ferie og var mye hjemme. Dette påvirker naturligvis målingene i denne perioden Temperaturvariasjoner For å gjøre analysen så presis som mulig er det avgjørende å justere tallene for temperaturforskjellene som gjorde seg gjeldende under forsøksperioden. Figur 37 på neste side viser at temperaturen falt betydelig i den andre uken av forsøket, samtidig med at sparetiltakene ble iverksatt. Dette gjør at de positive konsekvensene av å legge om forbruksmønsteret blir overvurdert dersom det ikke korrigeres. Ser man kun på gjennomsnittlig antall kilowattimer som er brukt i uke 2 kontra uke 1, er reduksjonen på 29 % fra 38 kwh per døgn til 27 kwh per døgn. For å eliminere denne feilkilden må det estimeres hvor mye av forbruksreduksjonen som skyldes temperaturøkningen. Dette er gjort ved å finne et tilnærmet uttrykk for forbruket og temperaturen. Ved en nærmere titt på datagrunnlaget er det ikke med en gang enkelt å finne sammenheng mellom temperatur og strømforbruk. Ser man på de to måleperiodene isolert (dvs. med og uten sparing) er korrelasjonen mellom de to parametrene neglisjerbar. Forskning fra SSB [24] viser imidlertid at denne normalt er så høy som -0,97. En analyse av hele datasettet sett under ett gir en korrelasjon på rundt -0,7, og virker dermed å ligge tettere opp mot virkeligheten. Dette er naturlig i og med at utvalget er dobbelt så stort. Videre ble dette brukt for å finne en estimert ligning for strømforbruk som en funksjon av temperatur ved lineær regresjon vist i likning 1. kwh/ dgn = 31, 1 0, 959 T (1) Forskjellen mellom det faktiske forbruket og det forbruket som er estimert av formelen over kan sees i figur 37 på neste side. Disse dataene danner grunnlaget for den økonomiske analysen som følger under Økonomisk vurdering av forsøk Gjennom å utføre et forsøk der smart forbruk av strøm ble utført i en studenthybel ble det synliggjort hvordan fremtiden til smarthus kan bli seende ut i praksis. Som en del av den totale evalueringen av forsøket er de økonomiske effektene blitt estimert. Dette har blitt gjort ved å gjøre en nåverdiberegning av investeringskostnadene og innsparingene i forbindelse med reduksjon av strømforbruk. Positive konsekvenser ved å flytte lasttoppene til tider av døgnet der strømprisen er lav er ikke en del av analysen fordi dette ikke var gjennomførbart

46 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 41 Figur 37: Grafen viser temperaturutviklingen over forsøksperioden (blå), hvor mye strøm som er brukt for hvert døgn (rød) og et regresjonsestimat av hvordan forbruk ser ut som en funksjon av temperaturen. med det utstyret som har vært brukt. Selv om en slik endring av forbruksmønster vil være lettere å gjennomføre med et fullt funksjonerende smarthus er det viktig å presisere at de direkte privatøkonomiske konsekvensene av en slik forbruksutjevning er veldig begrenset. For mer informasjon se kapittel 5.1 på side 48 om det nordiske kraftmarkedet og strømpriser. Grunnet den begrensete datamengden som er tilgjengelig (kun to uker med data totalt) er det vanskelig å komme med bastante konklusjoner. Tallene kan likevel gi en pekepinn på hvordan virkeligheten ser ut. Ved første øyekast er det tydelig av figur 37 at den faktiske forbrukskurven tenderer til å ligge over regresjonsestimatet for uke 1 av forsøket, mens den ligger noe under for uke 2. Dette vitner om at det har vært en effekt ved å installere strømsparende utstyr som ikke kun kan tilskrives mildere temperaturer. En nærmere titt på tallene viser at forbruket den første uken i snitt ligger 1,1 kwh over estimatet mens tilsvarende tall er 0,9 kwh under for uke 2. Dette gir et temperaturjustert avvik mellom de to på ca. 2 kwh. Totalt er dette en forbruksreduksjon på 6,3 % i forhold til det gjennomsnittlige forbruket på 31,7 kwh i døgnet for perioden. For å vurdere verdien av investeringen er det gjennomført en enkel nåverdiberegning av å kjøpe og ta i bruk utstyret som ble brukt i forsøket. De fremtidige kontantstrømmene er funnet ved å se på differansen mellom

47 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 42 strømforbruket slik det var i 2010 og et forbrukt der det er trukket fra de 6,3 prosentene som forsøket viste det kan være mulig og oppnå. Det er også regnet med en 2 % reduksjon i strømforbruk per år. Dette er et tall SSB opererer med [31]. Videre antas levetiden for utstyret å være 10 år, prisstigning på 2, 5 % (i henhold til Norges Bank inflasjonsmål) og en diskonteringsrente på 10 %. Sistnevnte er en standard diskonteringssats som ikke nødvendigvis stemmer med den faktiske risikoen til investeringen. Med overnevnte antagelser er nåverdianalysen vist i tabell 7. Tabell 7: Tabellen viser kroneinnsparingen av å benytte Clas Ohlson spareutstyr i en student hybel. I kolonne 5+ er terminalverdien av å benytte utstyret evig beregnet, justert for kostnaden ved å vedlikeholde utstyret. Som tabell 7 illustrerer gir investeringen en solid avkastning på nærmere 50 % per år, og den er i solid pluss fra et nåverdisynspunkt. Det må likevel påpekes at utgifter forbundet med å sette opp utstyret ikke er regnet med. For å få full effekt av systemet kreves det også at forbrukeren selv er bevisst på sin strømbruk. Det er ikke gjort forsøk på å estimere hva dette innebærer av utgifter i kroner og øre. Til tross for dette er det solide resultatet mer en stort nok til å marginalisere disse kostnadene. Til slutt må det igjen presiseres at denne økonomiske vurderingen baserer seg på et noe begrenset datagrunnlag. Dersom det faktiske sparepotensialet viser seg å være forskjellig fra 6, 3 % vil dette ha stor påvirkning på konklusjonen over. 4.5 Konklusjon på forsøk Gjennom de to ukene forsøket ble gjennomført gjorde de store temperaturvariasjonene at dataene var noe vanskelige å analysere. Uken da strømsparingen ble iverksatt ble været vesentlig mildere og dermed ble forbruket redusert. Utfordringen var å identifisere om endringen i strømbruk kun skyldtes høyere temperaturer, eller om sparetiltakene hadde hatt en effekt. I tillegg til dette var måleperioden i utgangspunktet kort for den typen målinger som er utført. Likevel kan noen interessante konklusjoner, om enn tentative, trekkes.

48 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 43 Et av de sentrale tiltakene for å spare strøm var å sørge for å holde innetemperaturen lav om natten og i perioder da ingen var hjemme. Dette førte til høyere effekttopper enn da ingen sparetiltak var iverksatt, noe som ikke er forenelig med den typiske smarthus tankegangen, som sier at man skal unngå høyt forbruk om morgen og ettermiddag. Grunnen til at dette var lønnsomt var at innsparinger i antall kwh er viktigere enn når på døgnet disse blir kjøpt inn fordi svingningene i strømprisen er relativt små. Dette understreker hvor vanskelig det i mange tilfeller kan være å flytte forbrukernes lasttopper. Det er mange forslag som går ut på at blant annet hvitevarer og varmtvannstank kan tilpasse strømbruken sin etter strømprisen, og dermed unngå pristoppene om morgenen og ettermiddagen. Dette vil imidlertid ha liten effekt dersom oppvarming, som står for den største andelen av strømforbruket, skjer på disse tidspunktene. Videre viste forsøket at det til tross for mye usikkerhet så ut som det var en positiv effekt ved å benytte utstyret for å spare strøm. Ved å justere strømforbruket for temperatureffektene viste det seg at det hadde vært en reduksjon på ca. 6 % fra uke 1 til uke 2. Dette resultatet ble også understøttet av at temperaturen inne i leiligheten ble redusert om natten i uke 2 i stede for konstant fyring slik som i uke 1. Ved å holde leiligheten oppvarmet kun da det var beboere til stede er det naturlig å tro at strømforbruket var lavere. Videre er spørsmålet om disse resultatene lar seg overføre til ordentlige smarthus som opereres året rundt. Selv om det i dette forsøket har blitt benyttet nokså enkel teknologi, har graden av menneskelig styring vært så høy at mange av fordelene ved smarte hus har blitt simulert. Derfor bør resultatene la seg overføre i nokså stor grad. Når det gjelder selve innsparingsanslaget er dette veldig usikkert. Det vil sannsynligvis variere mye med klimaforholdene hva man faktisk kan spare inn ved å benytte smarthus. Konklusjonen man likevel kan ta med seg fra denne analysen er at tallene tyder på at det er en positiv effekt. Selv om den nøyaktige verdien for denne er ukjent, kan det foreløpig antas at den er signifikant. 4.6 Simulering av energiproduksjon I forbindelse med dette prosjektet så har det blitt gjort noen simuleringer av energiproduksjon ved hjelp av vind. Disse tar utgangspunkt i vindmøllen Montana, som beskrevet i figur 2 på side 4, ettersom denne vil ha best effekt sammenliknet med innkjøpsprisen. Simuleringene kan sies å være veldig optimistiske med tanke på at det kun har blitt tatt hensyn til den gjennomsnittlige vindhastigheten time for time i den aktuelle perioden. Faktorer som f.eks vindretning og temperatur ikke blitt tatt med i beregningen, pluss det faktum at man i dette tilfellet har en vindmølle med en rotordiameter på 5 meter på taket. Hensikten med simuleringen er å kunne avgjøre om det i det hele tatt vil være aktuelt for en vanlig strømkunde i Trondheim å investere i en vindmølle,

49 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 44 sett med veldig optimistiske øyne. Hvis resultatet viser til lav lønnsomhet, så kan man enkelt se bort ifra denne muligheten uten å måtte gjøre noen mer nøyaktige utregninger Fremgangsmåten For å regne ut den antatte produksjonen i kwh, så har det blitt fremstilt en matematisk funksjon for å beregne Montana sin effekt. Denne er basert på effektkarakteristikken i figur 3 på side 5. Funksjonen er vist i likning 2, hvor x er vindhastigheten i meter per sekund og y er energi i kwh. y =1, x 6 + 1, x 5 0, x 4 + 0, x 3 0, x 2 + 0, 28964x 0, (2) Vinddataene har blitt hentet fra [15], og inneholder gjennomsnittlig vindhastighet for hver time. Dermed vil man få en grei antagelse om hvor mye strøm som kan bli produsert per time Potensiell energiproduksjon under forsøksperioden Forsøket strakk seg over to perioder, den ene ifra 17. februar til 24. februar, den andre ifra 2. mars til 9. mars. For å ha en formening om hvor mye strøm som kunne ha blitt produsert under de nevnte periodene, så har det blitt kjørt simuleringer ved å hente inn vindata ifra disse to periodene. Den første perioden ga følgende graf, der det totale resultatet ble 15,48 kwh, noe som tilsvarer rett over 2 kwh per dag.

50 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 45 Figur 38: Strømproduksjon 17 til 24 februar, time for time. Venstre y-akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon Den andre perioden viste seg å gi en betydelig høyere strømproduksjon, totalt 95, 30 kwh, noe som gir nesten 14 kwh per dag Potensielle energiproduksjon i 2010 Simuleringene under forsøksperioden vil ikke gi en god representasjon for den generelle produksjonen, både med tanke på lengden på forsøksperioden, og årstid. Derfor så har det blitt kjørt en tilsvarende simulering med måledata ifra et helt år. Resultatet ble kwh for et helt år, noe som tilsvarer ca 3.5 kwh per dag. Dette vises på følgende graf, dag for dag.

51 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 46 Figur 39: Strømproduksjon 2. til 9. mars, time for time. Venstre y-akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon

52 4 SMARTHUS I TRONDHEIM 47 Figur 40: Strømproduksjon med vinddata ifra 2010, dag for dag. Venstre y-akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon Konklusjon Vindkraft blir ofte trukket frem som en av teknologiene som er aktuelle for at smarthus skal kunne generere sin egen strøm, og eventuelt sende overskuddet av dette ut på strømnettet i tidsperioder da egen etterspørsel er lav. Derfor er det viktig å finne ut om denne energikilden lar seg utnytte lønnsomt. Ved å se på vinddata for Trondheim og simulere kraftproduksjonen til en relativt stor vindmølle, kalt Montana, er det tydelig at dette er et dyrt alternativ til å kjøpe strømmen fra sentralnettet. Selv om en uke med målinger gruppen selv noterte viste at Montana kunne levere opp mot 14 kwh per dag, ble tilsvarende tall 3.5 kwh per dag ved å bruke gjennomsnittet for et helt år. Når strømprisen ligger rundt en krone per kwh sier det seg selv at dette er en lite lukrativ investering. I tillegg gjør det faktum at det i simuleringen er antatt nokså ideelle forhold, samt at vindmøllen vil være i største laget for å benyttes på vanlige eneboliger, at konklusjonen er negativ i forhold til å bruke vindmøller på smarthus i Trondheim.

53 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 48 5 Finansiell analyse av smarthus 5.1 Det nordiske kraftmarkedet I debatten om smarte hus og smarte nett blir det ofte trukket frem fordelen ved å kunne endre forbruket fra tider med høy total belastning på nettet til tider der det er lav belastning. Argumentasjonen går ut på at dette både kan lede til billigere strøm for enkeltforbrukere, samt at det vil redusere kapasitetsbehovet til strømnettet. For å kunne gjøre en kvantitativ vurdering av denne påstanden, og spesielt om den holder for det nordiske kraftmarkedet, følger en gjennomgang av hvordan kjøp og salg av strøm i Norden fungerer. Det er også gjennomført en simulering der en gjennomsnittsforbruker endrer forbruksmønster for å tilpasse seg den variable strømprisen. Kjøp og salg av strøm i Norden foregår primært på strømbørsen Nord Pool, der ca. 70% av alt forbruk i regionen blir handlet [19]. Aktørene som handler i dette markedet er store og mellomstore industribedrifter og regionale strømdistributører[20]. Produksjonen utgjøres primært av vannkraft (56,9 %), kjernekraft (21,0 %) og kull & gass (10,2 %)[21]. De fleste private forbrukerne er indirekte knyttet til dette markedet ved at lokale kraftselskap handler strøm i spotmarkedet på Nord Pool for deretter å selge denne videre, enten til fastpris eller variabelpris. Ved å se på den historiske spotprisen for elektrisitet på Nord Pool i figur 41 på neste side er det tydelig at de daglige svingningene er relativt moderate. Variasjonene intradag utgjør sjelden mer en 2 eurocent per kwh, og med unntak av vintermånedene ligger prisen stort sett mellom 4 og 5 eurocent per kwh. Ved å se på månedlig gjennomsnitt mister man de ekstreme utslagene i prisen, eksempelvis da strømprisen var oppe i over 12 kroner i desember Disse spesielle tilfellene har imidlertid liten effekt på utgiftene til forbrukeren fordi de inntreffer sjelden og når de først inntreffer varer de kun i korte tidsperioder. For best å illustrere hva slags effekt lastflytting vil kunne ha for en gjennomsnittlig forbruker følger det i figur 42 på neste side et eksempel på prisforskjeller en tilfeldig dag i februar Den utvalgte dagen ligger pristoppen på pluss minus 5 % av snittprisen for dagen. Hvis man sammenligner et typisk forbruksmønster [22], der tidspunktene mest effekt blir tatt ut samsvarer med pristoppene, med et scenario der man har konstant forbruk hele dagen utgjør innsparingene under 1 prosent. Tabell 8 på side 50 viser tallene som ligger bak figur 42 på neste side. De fete tallene nede til venstre er et tydelig bevis på de marginale effektene ved å flytte på lasttopper. Selv i minimum kost tilfellet der det gjennomføres en relativt kraftig tilpassning av forbruket etter prisene er innsparingen kun 20 øre per døgn. Med så små marginer er det åpenbart at en investering i kostbart utstyr som kan brukes til

54 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 49 Figur 41: Gjennomstnittelig månedlig strømpris Strømforbruk for referansescenario kw 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Klokkeslett NOK/MWh Forbruk, kwh Snittforbruk, kwh Min Kost, kwh Strømpris, 23.02, NOK Figur 42: Figuren viser Strømprisen for hver time (lilla) og ulike forbruksmønstre. Blå graf er forbruksmønsteret hentet fra en undersøkelse av forbrukere, rød graf er forbruket for det samme utvalget dersom det var konstant gjennom døgnet og grønn graf er forbruksmønsteret dersom de utvalgte personene hadde minimert kostnaden ved å bruke totalt sett like mye strøm per døgn (forutsatt at lasten til en hver tid måtte ligge mellom 2 og 3 kilowatt).

55 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 50 Tabell 8: Strømpris time for time med 3 ulike scenarioer

56 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 51 å endre på forbruksmønsteret ikke vil kunne lønne seg i det nordiske markedet per dags dato. Eksempelet over tar også utgangspunkt i at forbrukeren har en såkalt "first mover advantage", altså at de positive effektene til dels skyldes at kun et fåtall husstander foretar endringen. Dersom hele populasjonen hadde fulgt etter ville nemlig strømprisen fulgt prinsippet om tilbud og etterspørsel og økt der hvor mesteparten av strømmen ble brukt. I praksis hadde dette ledet til flatere forbruksog priskurve. En konsekvens av dette kunne vært at kravet til maksimalkapasitet på nettet hadde blitt mindre, men effekten på nettleien ville sannsynligvis være relativt beskjeden på grunn av de små variasjonene som finnes i utgangspunktet. Dermed kan det konkluderes med at husholdningene i Norden ikke har et vesentlig potensial for å spare penger ved å justere forbruket etter timeprisen på strøm. 5.2 Beskrivelse av økonomisk modell For å kunne avgjøre om smarte hus faktisk vil være lønnsomme å sette opp, og hvilke aspekter ved husene som er mest effektive, er det satt opp en nåverdimodell for å beregne verdien av kontantstrømmene knyttet til et slikt prosjekt. Modellen baserer seg på et referansescenario som er hentet fra en undersøkelse utført av SINTEF energiforskning og Enova[22] i forbindelse med EU-prosjektet REMODECE (Residential Monitoring to Decrease Energy Use and Carbon Emissions in Europe). I denne undersøkelsen ble strømforbruket i norske husstander kartlagt samt hvordan dette fordeler seg over ulike elektriske apparater. Tallene er hentet fra 2006 og utviklingen i forbruk er funnet ved å anta en reduksjon på 2 % i året. Årsaken til dette er klimaendringer som fører til mindre behov for oppvarming, samt generelt bedre isolerte boliger. Ser man på data som SSB har hentet inn [31] er dette tall som er representative for utviklingen på 2000-tallet. Ut ifra informasjon fra den teknologiske delen av rapporten er det deretter beregnet en forventet innsparing av strøm for de store gruppene av strømkonsumerende apparater (oppvarming, varmtvann, belysning, annet). For å ta høyde for usikkerheten forbundet med den anslåtte strømsparingen er det satt opp tre scenarioer med ulike investeringskostnader. Det billige scenarioet medfører relativt små investeringer i mindre avansert utstyr, og dermed nokså moderate reduksjon i strømforbruk i forhold til referanseforbruket. I det avanserte scenarioet er det høye oppstartskostnader og tilsvarende høy grad av effektivisering, mens det siste scenarioet er en mellomting. Se også teknologidelen for en utfyllende beskrivelse av de tekniske løsningene i de ulike konfigurasjonene. Nåverdimodellen er laget ved å anslå strøminnsparinger og produksjonsinntekter for fem år frem i tid. Deretter er det fra år 5 og fremover funnet en terminalverdi ved å benytte kontantstrømmen i år 5 og forventede kapitalkostnader for å vedlikeholde systemet. I og med at kontantstrømmene blir neddiskontert for hvert år minker effekten av inntekter langt frem i tid. Dette er i henhold til grunnleggende prinsipper for

57 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 52 finansiell analyse av investeringer. Antagelser og feilkilder i modellen: Etter at det er fastsatt hvilke innsparinger som kan forventes i kwh, konverterer modellen disse til kroner ved å benytte forventede fremtidige strømpriser. Prisene er funnet ved å benytte verdiene på forward-kontrakter [17] som handles på Nord Pool. Prisen per kwh for nettleien er funnet fra historiske priser for Sør-Trøndelag. Begge disse verdiene vil kunne variere fra det som er estimert, men det er lite sannsynlig at variasjonen vil være så stor at det vil føre til en vesentlig endring av sluttresultatet Kontantstrømmene er neddiskontert ved å bruke en kapitalkostnad på 10 %. Det er knyttet stor usikkerhet til både strømpriser og faktisk kapitalkostnad. Derfor ligger det vedlagt en sensitivitetsanalyse som viser hvordan konklusjonene vil endre seg dersom disse parametrene har andre verdier. Investeringskostnadene som benyttes i de ulike scenarioene er hentet fra leverandørene av det utstyret den tekniske delen av gruppen fant passende for hvert enkelt tilfelle. Ved nærmere kontakt med disse ble det også estimert en forventet levetid for utstyret. På den måten ble det fastsatt en avskrivningsperiode samt en forventet vedlikeholdskostnad. Strømsparingspotensialet er funnet ved å se på hva som ble gjort i det praktiske forsøket som står omtalt tidligere i rapporten. I tillegg er de enkelte leverandørenes egne estimater for innsparing tatt i betraktning. I og med at kommersielle interesser utvilsomt har en effekt på sistnevnte er det benyttet de mer konservative delene av innsparingsanslagene. 5.3 Finansiell analyse For fullstendig utskrift av bakgrunnsdata fra Excel som understøtter analysen som følger, se appendix A på side 66. Under er de tre scenarioene som er beskrevet i kapitel 4 analysert økonomisk. I alle tilfeller er det gjort en nåverdiberegning som viser verdien av strømsparende utstyr. For de to mest avanserte konfigurasjonene er det også tatt med en separat beregning som inkluderer de strømproduserende innretningene som er funnet å være mest effektive. Tabell 9 på neste side viser hvilke input-data som er brukt. Raden som viser priser for kjøp av strøm er summen av salgsverdiene, som er hentet fra Nord Pool, og nettleien. Det er for øvrig ikke tatt høyde for eventuelle transaksjonskostnader i analysen da disse er små. For ytterligere informasjon se avsnitt 5.2 på forrige side.

58 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 53 Tabell 9: Input parametere ZigBee I følge tall oppgitt av ZigBee selv, ligger det totale energisparingpotensialet til systemet i spekteret 10 % - 40 % [35]. Dette tallet inkluderer også gass. I og med at denne rapporten kun omhandler elektrisitet er det benyttet innsparinger på 15 % i forhold til referansescenarioet for å beregne nåverdien. Dette gir en noe konservativ vurdering, men praktiske erfaringer som er gjort gjennom forsøk viser at man ikke bør forvente mer enn dette. Det ble i første omgang gjort en beregning uten å legge til strømproduserende apparater. Resultatet kan sees i tabell 10. Tabell 10: Scenario 1, NPV (uten egen prodkusjon) Som bunnlinjen tydelig viser er investeringen lite lønnsom. Selv om forventede innsparinger settes så høyt som 40 %, som er øvre del av spekteret ZigBee selv har anslått, er nåverdien negativ (NOK -8991). Dette resultatet gjelder for en gjennomsnittlig stor bolig, og det er naturlig og tro at det eksisterer vesentlige stordriftsfordeler dersom systemet benyttes i større boliger. Likevel er det ut ifra disse tallene vanskelig å se at investeringen vil være lønnsom selv i et stort hus. Tabell 11 på neste side viser Zigbee konfigurasjonen med vindmøllen Passaat og en solfanger. Dette er som resultatet viser en veldig dårlig investering, primært på grunn av høy investeringskostnad for vindmøllen.

59 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 54 Scenario 1, NPV (med egen produksjon) År Total Totale innsparinger 5623, , , , ,32 Investeringer i utstyr Andre utgifter Total , , , , ,68 Diskonteringsfaktor 1 1,10 1,21 1,33 1,46 0,16 Nåverdi , , , , , ,10 Tabell 11: Scenario 1, NPV (med egen prodkusjon) Framtidshuset.no For Framtidshuset er innsparingspotensialet satt til 8 %. Dette er noe over det som ble observert i det parktiskeforsøket i studentbolig, fordi utstyret er mer avansert. Tabell 12 viser resultatet. Tabell 12: Scenario 2, NPV (uten egen produksjon) Selv om resultatet er negativt også her er det vesentlig mer sensitivt til noen av de usikre inputene enn tilfellet var for scenario 1. Dersom innsparingene settes til mellom 10 % og 11 % går investeringen i null. En reduksjon av diskonteringsraten på noen få prosentpoeng har samme effekt. For nærmere opplysninger se vedlegg A på side 66. Scenario 2, NPV (med produskjon) År Total Totale innsparinger 4368, , , , ,02 Investeringer i utstyr ,6 Andre utgifter Total , , , , ,42 Diskonteringsfaktor 1 1,10 1,21 1,33 1,46 0,16 Nåverdi , , , , , ,31 Tabell 13: Scenario 2, NPV (med egen produksjon) Ved å inkludere kun en solfanger til Framtidshuset viser tabell 13 at resultatet

60 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS 55 blir vesentlig bedre. Dette tyder på at solfanger per dags dato er et av de bedre alternativene husholdningene har når det gjelder å generere egen strøm Clas Ohlson For utstyret som er kjøpt inn på Clas Ohlson er det regnet med innsparinger på 4 %. Dette er lavere enn forsøket viste fordi usikkerheten ved måledataene er relativt stor. For øvrig er også investeringskostnaden større enn den var i forsøket, fordi det i dette scenarioet er tatt utgangspunkt i en større bolig og fordi systemet er noe mer omfattende. Tabell 14 viser likevel at investeringen har positiv nåverdi. Tabell 14: Scenario 3, NPV Ettersom det over er tatt utgangspunkt i nokså konservative tall er det lite sannsynlig at resultatet over blir negativt selv om konklusjonen er ganske sensitiv til endring av inputene. Det eneste unntaket er selvsagt hvis det viser seg at utstyret i virkeligheten ikke gir noen vesentlig reduksjon av strømforbruket. I et slikt tilfelle vil naturlig nok investeringen være ugunstig. 5.4 Konklusjon Det er tydelig at avkastningen på investeringene går ned jo mer avanserte systemer som benyttes. Potensialet for hvor mye som kan spares uten mer strukturelle endringer av boligene er begrenset. Dermed blir marginalnytten av de tilføyningene de dyre konfigurasjonene gir liten. Dette forsterkes også av at kostnadskuttene ved å flytte lasttopper er liten i det nordiske markedet. Hadde det vært større variasjoner i strømprisene i løpet av døgnet ville fordelene ved å bruke et system som ZigBee vært vesentlig større. Med de klimaforholdene som er i Trondheim viser det seg også at egenproduksjon av strøm ikke er verdt investering. Dette skyldes blant annet at mesteparten av solinnstrålingen sammenfaller med perioder da oppvarmingsbehovet (og dermed strømforbruket se kapittel 2.3 på side 11) er lite samt at vindmøller fortsatt er for dyre til å forsvare kostnadene. Videre følger konklusjoner for hvert enkelt scenario:

61 5 FINANSIELL ANALYSE AV SMARTHUS ZigBee Med dagens situasjon, og utviklingen slik den antas å være i nærmeste fremtid, er investeringskostnaden ved at å sette opp et system fra ZigBee for stor til at det vil være noen reell sjanse til å gå i pluss fra et elektrisitetssparingsperspektiv. Det er likevel viktig å presisere at dette systemet har andre fordeler, blant annet er det veldig lettvint å bruke, som ikke er en del av denne analysen Framtidshuset.no Til tross for at den primære analysen av Framtidshuset ga et negativt resultat gir kun små endringer i enkelte parametre positiv nåverdi. Derfor er det vanskelig å avvise denne konfigurasjonen fullstendig. Sannsynligvis vil disse installasjonene være lønnsomme i enkelte tilfeller og ulønnsomme i andre. Tar man med de positive miljøgevinstene, som denne analysen ikke inneholder, er det gode muligheter for at Framtidshuset som helhet viser seg å være en attraktiv investeringsmulighet. Denne analysen har imidlertid tatt utgangspunkt i en privatøkonomisk vurdering av om forbrukerne er tjent med å installere systemet. Dermed kan det ikke gis en entydig anbefaling Clas Ohlson Dette alternativet viser seg å være det sikreste alternativet når det gjelder å spare inn de investeringskostnadene som går med for å sette opp systemet. Årsaken er åpenbart at det er så billig at selv minimale innsparinger er tilstrekkelig. Det trekker noe ned at utstyret fra Clas Ohlson muligens har noe kortere levetid en de andre alternativene. Det stilles også noe høyere krav til forbrukeren med denne konfigurasjonen. Det er noe skuffende at konklusjonen for smarte hus generelt er at en enkel variant fra Clas Ohlson kommer ut som vinneren. Det vil utvilsomt bli en stor utfordring for kraftselskapene og flytte kostnadene forbundet med å etablere smartere strømforsyning over på kundene alene. Ved en analyse av alle sider ved smarte nett vil det utvilsomt dukke opp mange flere positive effekter en de som er gjennomgått i dette kapitelet. Imidlertid vil disse trolig være av en mer samfunnsøkonomisk art. Dermed må staten være forberedt på å bære deler av kostnadene.

62 6 KONKLUSJON 57 6 Konklusjon Smarthus er et omfattende begrep som omtaler teknologi med mange anvendelsesområder. Det kan derfor i mange tilfeller være vanskelig å gi en kvantitativ vurdering av nytteverdien. Til tross for dette er det ikke til å komme utenom at en ombygging av strømnettet blir vanskelig å gjennomføre uten at det påvises innsparingsmuligheter i kroner og øre. Denne rapporten har kartlagt hvilke muligheter som eksisterer i markedet for smarthus og gitt en vurdering av disse. Det er viktig å understreke at dette er status per i dag og at utviklingen av billigere og mer effektive løsninger går fort. En gjennomgang av teknologi for produksjon av strøm i smarthus ved hjelp av vind- og solkraft viser at det fortsatt er et stykke igjen til denne er lønnsom. I markedet for vindmøller eksisterer det flere ulike varianter som egner seg å sette opp på privatboliger. I følge spesifikasjoner fra produsentene er det møllen Montana som leverer flest kwh per krone. En datasimulering av hvor effektiv denne ville vært i Trondheim med vindforholdene slik de var i 2010 viser imidlertid at investeringskostnadene foreløpig er alt for høye til at man kan spare penger ved privat produksjon av vindkraft. Når det gjelder solkraft viser det seg at det i et land som Norge, med relativt lite solinnstråling, ikke er stort nok kraftpotensial til å forsvare installasjon av solcellepanel på smarthus. Selv om disse teknologiene kan ha mye for seg i områder der det er dårlig eller fraværende strømnett, er de foreløpig ikke aktuelle investeringer for forbrukere som er tilknyttet et moderne smartnett. Solfanger derimot, en innretning som produserer varme ikke elektrisitet, var det eneste apparatet som viste seg å levere et tilfredsstillende antall kwh i forhold til prisen. Uten elektrisitetsproduksjon vil denne imidlertid ikke kunne kobles til det smarte nettet, og muligheten for en kombinert forbruker og produsent er derfor ikke til stede. Når det gjelder det som er på innsiden av et smarthus, det vil si utstyr for å kontrollere strømbruken, er det et vidt spekter av produkter å velge mellom. Et viktig fellestrekk er at alle konfigurasjonene har muligheten til å justere forbruket etter når beboere er hjemme, mens det varierer hvor enkle systemene er å håndtere og hvor enkelt det er å justere lasttopper etter strømprisen. Det mest avanserte smarthuset som er analysert hadde en prislapp opp mot kr, mens den billigste løsningen kostet under kr. Det ble også gjennomført et forsøk der noen enkle komponenter som ligner på dem man vil finne i et smarthus ble installert i en studentbolig. Dette ble gjennomført for å gi en pekepinn på hvor mye strøm det vil være mulig å spare for smarte forbrukere og hvordan flytting av lasttopper vil fungere i praksis. Resultatene peker mot at det er for tidlig å forvente positiv avkastning for veldig avanserte smarthus i Norge. Spesielt viser det seg at flytting av lasstopper gir lite

63 6 KONKLUSJON 58 verdi for forbrukeren. Det vil dermed være mest lønnsomt og kun implementere de enklere systemene, som primært skaper verdi ved å redusere strømforbruket. Denne rapporten har tatt utgangspunkt i hvordan smarte hus, og teknologien i disse, kan skape verdi for forbrukeren. Selv om flere av konklusjonene viser at det enda ikke er lønnsomt å investere i avansert utstyr er det ikke dermed sagt at det fra et samfunnsmessig synspunkt er ugunstig. Mange kraftselskaper har allerede installert smarte målere hos sine kunder. Nettselskapene vil utvilsomt kunne effektivisere sine operasjoner ved å gjøre forbrukerne mer avanserte. Blant annet vil en reduksjon av lasttopper føre til lavere behov for maksimalkapasitet. Det er likevel viktig å være bevisst på hvor de positive effektene blir tatt ut. For eksempel vil det være vanskelig å forsvare at kundene må kjøpe inn kostbare smarte målere dersom verdiene disse skaper primært tilfaller kraftselskapene. Det er også lite trolig at forbrukerne vil være villige til å tilpasse strømbruken sin etter svingninger i strømprisene dersom dette kun sparere dem noen tiere i året, selv om innsparingen til nettselskapene er av en vesentlig større størrelsesorden.

64 7 OPPSUMMERING 59 7 Oppsummering Eksperter i team er et fag som kun strekker seg over et semester. Tiden har derfor vært en sterkt begrensende faktor for arbeidet som er gjort rundt temaet smarte hus og ikke minst på forsøket. For videre arbeid er det interessant å gjøre et liknende forsøk over lenger tid. Dette for å minske usikkerhet generelt og spesielt rundt utetemperatur. Det kunne også være interessant å se på de tekniske og økonomiske utfordringene for et fullt utstyrt smarthus der alle løsninger som er aktuelle for norsk klima er implementert. Slike løsninger innebærer for eksempel varmeveksler for avløpsvann, selvforsynt vannbåren varme, solfanger, varmepumpe, elbil og akkumulatortank. Et slikt hus finnes på Lade i Trondheim og skulle vært avlagt et besøk. Huset er bygget med støtte fra NTE av Per Ciljan Skjelbred og hadde en merkostnad på 1,5 millioner på grunn av de smarte løsningene. Rapporten har verdi for folk som er interessert i å bygge smarthus eller for videre forskning. Det blir her satt fokus på de tekniske og økonomiske utfordringene rundt konseptet. Lastflytning er et mye diskutert tema og det er viktig å få satt lys på de små økonomiske fordelene dette har for byggherren. Det er identifisert utfordringer for nettselskapene ved manglende incentiver for lastflytting.

65 REFERANSER 60 Referanser [1] ZigBee Alliance. ZigBee. Website, AboutTechnology/ZigBeeTechnology.aspx. [2] Alternativ Energi AS. Website, default.htm. [3] Energy Bulletint. Website, [4] First glimpse, home awareness systems. Website, articles/2005/y0205/51y05/51y05.asp&guid=. [5] Skjølberg Energiteknikk. Website, Solcelle.htm. [6] ENOVA. Tilskudd fra enova Website, enova.no/default.aspx. [7] NVE ENOVA. En informasjonsressurs for fremtidens energisystemer. Website, [8] Senter for fornybar energi. Energilagring for fornybar energi. Website, [9] framtidshuset.no. Smarthus X10. Website, no/catalog/default.php?cpath=16_42. [10] Flexi Heat. Website, Flexi50.html. [11] Hyttetorget. Website, articleid=4266. [12] Meteorologisk institutt. Website, [13] Fritjof Salvesen Liv Bjørhovde Rindal. Solenergi for varmeformål snart lønnsomt? Technical report, KanEnergi. [14] NASA Surface meteorology and Solar Energy. Website, larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/register.cgi. [15] met.no. eklima.no. Website,

66 REFERANSER 61 [16] Micromatic. Website, [17] NASDAQ. Website, marketprices/. [18] Nesscap. Website, [19] Noorpool. Website, [20] Noorpool. Website, power%20market/The%20Nordic%20Electricity%20Exchange%20Nord% 20Pool%20Spot%20and%20the%20Nordic%20Model%20for%20a%20Liberalised% 20Electricity%20Market.pdf. [21] Noorpool. Website, Production_split/. [22] Noorpool. Website, Nyhetsbrev/Ny%20kunnskap%20om%20fordeling%20av%20str%C3%B8mforbruket. pdf. [23] Store norske leksikon. Brenselcelle. Website, brenselcelle. [24] Torgeir Ericson og Bente Halvorsen. Kortsiktige variasjoner i strømforbruket i alminnelig forsyning. Website, rapp_200850/rapp_ pdf. [25] Hytte og Bolig. Website, [26] Clas Ohlson. Clas Ohlson Elektro. Website, no/product/categorydisplay.aspx?id= &_path=251882; [27] Rutland. Website, wind-turbines/rutland-913-wind-turbine/. [28] SINTEF. En introduksjon til planlegging av solvarmeanlegg for lavenergiboliger og passivhus. Website, Publikasjoner/SB_prosjektrapport_22.pdf. [29] ASV solfanger. Website, [30] Solkraft. Website, [31] SSB. Website,

67 REFERANSER 62 [32] Taksenteret. Website, [33] Wind Trap. Website, generate-electricity/wind-turbines/rutland-913-wind-turbine/. [34] Norges Geologiske undersøkelse. Energilagring. Website, ngu.no/no/hm/georessurser/grunnvarme/energilagring/. [35] ZigBee. Website,

68 FIGURER 63 Figurer 1 Grafisk fremstilling av vindhastigheten på voll i Montana: 5kW Vind-kW karakteristikk for Montana 5kW Passaat 2,4kW Effektkarakteristikk Passaat 2, 4 kw Helix 2kW Effektkarrakteristikk Helix 2kW Rutland 250W Effektkarrakteristikk Rutland 250W Kyoto-pyramiden for passiv energidesign[28] Måledata for en lavenergibolig i Oslo. Solinnstråling er for horisontalplanet [28] Prinsippskisse av de termiske forholdene i en solfanger. Illustrasjon: Kim Brantenberg [7] Typiske virkningsgrad-kurver for ulike plane solfangere. Figuren viser også hvilke temperaturnivå som er typisk for ulike bruksområder. Illustrasjon: Tibe-T. [28] Solinnstråling mot horisontal flate i henholdsvis januar og juli. Illustrasjon: Endre Barstad [7] Home s Control Point Adhoco.S Centralight s ON/OFF Light Develco ZHDR Atmel Key Remote Controller ActiveHome PC interface CM15 USB Mikromodul AW Utstyrsmodul AD Fasefilter FD VeggkontrollSS13E Fjernkontroll SH Forprogrammert fjernkontroll Modul Utetemperatur målt på Voll Strømforbruk per dag i kwh for hele perioden Mandagene i de to ukene Tirsdag i de to ukene Onsdager i de to ukene Torsdager i de to ukene

69 FIGURER Fredagene i de to ukene Lørdagene i de to ukene Søndagene i de to ukene Grafen viser temperaturutviklingen over forsøksperioden (blå), hvor mye strøm som er brukt for hvert døgn (rød) og et regresjonsestimat av hvordan forbruk ser ut som en funksjon av temperaturen Strømproduksjon 17 til 24 februar, time for time. Venstre y-akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon Strømproduksjon 2. til 9. mars, time for time. Venstre y-akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon Strømproduksjon med vinddata ifra 2010, dag for dag. Venstre y- akse representerer vind, mens høyre y-akse viser strømproduksjon Gjennomstnittelig månedlig strømpris Figuren viser Strømprisen for hver time (lilla) og ulike forbruksmønstre. Blå graf er forbruksmønsteret hentet fra en undersøkelse av forbrukere, rød graf er forbruket for det samme utvalget dersom det var konstant gjennom døgnet og grønn graf er forbruksmønsteret dersom de utvalgte personene hadde minimert kostnaden ved å bruke totalt sett like mye strøm per døgn (forutsatt at lasten til en hver tid måtte ligge mellom 2 og 3 kilowatt)

70 TABELLER 65 Tabeller 1 Monthly averaged insolation incident on a horizontal surface (kwh/m2/day)[14] Forhold mellom lagerkapasitet og solcelleeffekt Soltimer Strømforbruk i Nardoveien og de to kontrolleilighetene uke Strømforbruk i Nardoveien og de to kontrolleilighetene uke Nedgang i % i kontrollhyblene og i Nardovegen Tabellen viser kroneinnsparingen av å benytte Clas Ohlson spareutstyr i en student hybel. I kolonne 5+ er terminalverdien av å benytte utstyret evig beregnet, justert for kostnaden ved å vedlikeholde utstyret Strømpris time for time med 3 ulike scenarioer Input parametere Scenario 1, NPV (uten egen prodkusjon) Scenario 1, NPV (med egen prodkusjon) Scenario 2, NPV (uten egen produksjon) Scenario 2, NPV (med egen produksjon) Scenario 3, NPV Diskonteringsrate på 5 % Diskonteringsrate på 5 % og innsparinger på 35 % Diskonteringsrate på 5 %, strømpriser på 1,5 kr og innsparinger på 20 % Diskonteringsrate på 5 % Strømpris på 1,3 kr Innsparinger på 10,8 % Innsparinger på 3 % Diskonteringsrate på 15 % Nåverdiberegningen for solfangeren Nåverdiberegningen for solcellen Gjennomsnittlig vindhastigheter på Voll i

71 A NÅVERDIBEREGNINGER 66 A Nåverdiberegninger I dette appendix følger det en gjennomgang av hvordan investeringene vil se ut dersom noen av inputparameterne viser seg å ha andre verdier enn det som er antatt tidligere i rapporten. A.1 Sensitiviteter for ZigBee Vist i tabell 15 med 5% diskonteringsrate. Tabell 15: Diskonteringsrate på 5 % På grunn av negativ terminalverdi, vist i tabell 16, vil ikke endring av diskonteringsraten alene kunne gjøre nåverdien positiv. Tabell 16: Diskonteringsrate på 5 % og innsparinger på 35 % Tabell 17 på neste side viser tydelig at alle inputer må ligge i den mest positive enden av skalaen for å gjøre investeringen attraktiv Spesielt høyere strømpriser vil være vesentlig for denne investeringen

72 A NÅVERDIBEREGNINGER 67 Tabell 17: Diskonteringsrate på 5 %, strømpriser på 1,5 kr og innsparinger på 20 % A.2 Sensitiviteter for framtidshuset Tabell 18: Diskonteringsrate på 5 % Tabell 19: Strømpris på 1,3 kr De tre tabellene 18, 19 og 20 på neste side tegner et tydelig bilde av at denne investeringen vil få positiv nåverdi dersom kun enkelte av inputparameterne endres alene.

73 A NÅVERDIBEREGNINGER 68 Tabell 20: Innsparinger på 10,8 % A.3 Sensitiviteter for Clas Ohlson Tabell 21: Innsparinger på 3 % Tabell 22: Diskonteringsrate på 15 % Til tross for den solide avkastningen på investering dette scenarioet har, vist i tabell 21 og 22, vil det med opprinnelig input kun mindre endringer føre til negativt resultat. Det er likevel viktig å understreke at det er konservative verdier som er brukt i utgangspunkt, og dette bør sees på som en rimelig sikker investering.