TET4850 Eksperter i Team Smart Grids Muligheter og utfordringer med laststyring i Smarte nett med fokus på elbiler

TET4850 Eksperter i Team Smart Grids Muligheter og utfordringer med laststyring i Smarte nett med fokus på elbiler Gruppe 3: Jeanette Bøe Sarah Lasselle Christopher Gebs Anders Thoresen Sandnes 2. mai 2012

Sammendrag Innføringen av smart grids teknologi som AMS vil føre med seg muligheter for å spare både penger og miljø for aktørene knyttet til forbruk og produksjon av elektrisk energi. Dette krever imidlertid at man utnytter den nye informasjonen og styringsmulighetene som AMS stiller med. Denne rapporten tar sikte på å gi en innføring i noen av disse mulighetene og opplading av elbiler er brukt som det illustrerende eksempelet igjennom hele rapporten. Det vil være mulig å lage et system som benytter prisinformasjon gitt via AMS til å utføre opplading av elbil på en mest mulig økonomisk måte, og at dette systemet vil være tilstrekkelig autonomt til at forbrukeren ikke trenger å investerer noe særlig tid for å ta dette i bruk. Dette gjør at bruker vil kunne spare deler av strømregningen hvis prisvariasjonene er store. Fra leverandørene sin side er det i hovedsak reduksjon av effekttap under overføring i nettverkene som har vært i fokus, og det er tydelig at hvis smarte oppladingssystemer tas i bruk vil dette ha en gunstig effekt på toppbelastningen av nettet og dermed redusere tapene assosiert med dette. Slike smarte oppladingssystemer er også ventet å ha et gunstig utslag i miljøsammenheng når antallet elbiler blir stort nok. ii

Innhold 1 Om rapporten og problemstillingen 1 2 Innføring i utviklingen av produksjon og forbruk av elektrisk energi 2 3 Oppladbare biler 4 4 Motivasjon for innføring av AMS 6 4.1 Sluttbrukerens krav......................... 6 4.2 Nettselskapenes krav......................... 7 5 Kraftpriser 9 5.1 Det norske kraftsystemet...................... 9 5.2 Kobling mot resten av Europa.................... 10 5.3 Fremtidig utvikling i kraftmarkedet................. 11 6 Muligheter ved dynamisk pris 13 6.1 Formulering av oppladingsproblemet................ 13 6.2 Fortjeneste ved å benytte smart lading............... 15 6.3 Bruk av bilbatteri som buffer.................... 18 6.4 Styring av fleksibel last med dynamisk prising........... 19 6.5 Mulighet for dynamisk nettleie................... 19 7 Distribusjonsnettverket 22 7.1 Økt maksimumeffekt......................... 22 7.2 Samtidighetsfaktoren......................... 23 7.3 Harmonisk forvrengning....................... 24 7.4 Tiltak for å redusere problemene.................. 24 7.5 Kostnad av energitap ved økt nettbelastning........... 24 8 Miljøkonsekvenser 29 iii

8.1 miljøaspekter som må vurderes................... 29 8.2 Smart Grid komponentene...................... 30 8.3 Nettverkets effekt på miljøet.................... 30 8.4 Vehicle-to-Grid sin effekt på miljøet................ 31 8.5 Elbilens effekt på miljøet....................... 31 8.6 Oppsummering av miljøeffektene.................. 32 9 Videre Arbeid 33 10 Konklusjon 34 A Nordpool 37 B EEX 37 C Figurer 37 D Matlab script 43 iv

1 Om rapporten og problemstillingen Denne rapporten er produktet fra vårt prosjekt i Eksperter i Team ved NTNU. Landsbyens tema var Smart Grids, men problemstilling innenfor dette temaet var valgte vi selv. Gruppa vår besto av fire medlemmer: Jeanette Bøe Energiplanlegging og miljøanalyse lisbebo@stud.ntnu.no Christopher Gebs Elektrisk Energiteknikk gebs@stud.ntnu.no Sarah Lasselle Industriell Økologi lasselle@stud.ntnu.no Anders Thoresen Sandnes Teknisk Kybernetikk andsa@stud.ntnu.no Vi ville ha en problemstilling som var relatert til alle medlemmers faglige bakgrunn. Da vi skulle diskutere mulighetene kom det frem at ingen av oss egentlig viste hva problemene knytte opp mot Smart Grids var. Derfor endte vi opp med en problemstilling som reflekterer nettopp dette og den er som følger: Muligheter og utfordringer med laststyring i Smarte nett med fokus på elbiler. Denne rapporten er ment som en introduksjon til ulike aspekter ved Smart Grids knytte til denne problemstillingen, og er beregnet på lesere som er interesserte i temaet, men ikke nødvendigvis har bakgrunn fra fagfeltet. Noen av hoveddelene i rapporten er av en mer teknisk karakter, mens innledninger og konklusjoner skal være tilgjengelig også for lesere uten bakgrunn fra tekniske fag. 1

2 Innføring i utviklingen av produksjon og forbruk av elektrisk energi Denne seksjonen er ment som en innføring i den utviklingen som har skjedd og er forventet å skje i forhold til produksjon og forbruk av elektrisk energi i Norge, og hvilke rolle elbiler spiller i denne sammenhengen. AMS enheter skal erstatte alle private strømmålere i Norge innen utgangen av 2016. AMS betyr avanserte måle- og styringssystem. Innføringen av denne teknologien gir forbrukeren mange nye muligheter. "AMS gjør at strømkundene får bedre informasjon om kraftforbruket sitt, mer nøyaktig avregning og mulighet for automatisk styring av forbruket. AMS gir strømkundene mulighet til å ta styringen over strømforbruket, og vil kunne bidra til en bedre fordeling av strømforbruket og et mer fleksibelt kraftmarked. [16]" Historisk sett har elektrisitetsforbruket i Norge vært høyt, og økende i takt med den økonomiske veksten. Denne økningen har stagnert noe med høyere fokus på energieffektivisering samt høyere kraftpriser. På tross av dette er det forventet at det totale kraftforbruket vil fortsette å øke på grunn av økte komfortkrav, økt arealbruk, flere boliger og økt bruk av elektriske apparater. AMS har ikke som hovedhensikt å senke energiforbruket, men å gi mer hensiktsmessig styring av for eksempel oppvarming av vann vil kunne spare noe energi. Det største potensialet til smart grid ligger som NVE 1 påpeker i muligheten til å styre forbruket slik at effekttoppene dempes. Derfor er det interessant å se litt på aktuelle fleksible laster. Altså forbruk som kan skje en eller annen gang i løpet av dagen, men ikke nødvendigvis med en gang den kobles til. Eksempler på slike laster er oppvarming av vann, vasking og tørking av tøy og opplading av elektrisk utstyr. For at arbeidsmengden i dette prosjektet ikke skal bli for stor ble opplading av elbiler valgt som fokusområde. Tanken bak er at elbilen er en stor fleksibel last og den er lite utbredt i dag slik at den vil komme i tillegg til dagens forbruk. Klimaforliket har et mål om at 10 % av Norges bilpark skal være elektrisk innen 2020. I begynnelsen av 2010 var andelen elektriske biler bare 0.1 % av bilparken. Politiske beslutninger har de senere årene gitt elbiler mange økonomiske og praktiske fordeler, og etter at flere av de store bilmerkene introduserte sine elbiler i 2011 har salget tatt seg opp betraktelig. Med denne utviklingen virker ikke målet om 10 % elbiler innen 2020 uoppnåelig. Energi Norge antar at om vi når 200.000 elektriske biler (noe under 10 %) innen 2020, da også inkludert oppladbare hybrider, vil det økte energiuttaket tilsvare kun 0,6 % [26] av dagens normalproduksjon i Norge. En slik økning gir 1 Norges Vassdrags- og Energidirektorat 2

ikke i seg selv store problemer, men det potensielt høye effektbehovet som kan gi problemer. I følge Statnett vil ikke en slik økning ha særlig effekt på sentralnettet med mindre hurtiglading blir utbredt. Siden lite tyder på at hurtiglading vil bli tilgjengelig i en gjennomsnittlig norsk husstand vil ikke dette bli vektlagt i denne rapporten. På fordelingsnettet vil det økte effektbehovet kunne føre til problemer. Det er mest aktuelt å fokusere på større byer, siden Oslo og Akershus i 2010 hadde 62 % av alle Norges elbiler [12]. Det er de store byene med høyest befolkningstetthet som mest sannsynlig først vil få et høyt antall elbiler. Flere norske nettselskaper melder allerede om overbelastede fordelingsnett på kalde vinterdager. Hvis det da kommer mange elbiler som skal lades omtrent samtidig vil fordelingsnettet få økte tap i kablene og i verste fall bryte sammen hvis lasten blir for stor. Lasten fra en elbil, omlag 16A, vil være en betydelig del av en privatpersons effektbehov da en typisk hovedsikring i en enebolig er på omlag 50A [10]. Denne lasten tilsvarer da 25 30% av kundens tilgjengelige effekt. Det er mulig at smart-styring av bilopplading kan hjelpe til med å forebygge konsekvensene av denne ekstra lasten. Dette ville gjøre overgangen fra en transportsektor som er basert på fossile brensler til en som er basert på strøm lettere for kraftsystemet. Å bruke smart grid-teknologi i kombinasjon med bilopplading kan gi muligheten for forbrukeren og strømleverandøren til å spare penger. Det kan også være konsekvenser forbundet med fordelingsnettets levetid og påvirkning av miljøet som ikke like lett kan konkretiseres i verdier. En del slike konsekvenser vil også blir undersøkt. Denne rapporten har som mål å gi ett innblikk i hvordan privatpersoner og kommersielle aktører kan tjene penger på smart opplading av elbiler, utforske hvilken påvirkning elbillast og AMS kan ha på fordelingsnettet, og kartlegge hvilke andre konsekvenser smart opplading av biler kan ha for samfunnet og miljøet. 3

3 Oppladbare biler Med oppladbare biler, eller elbiler, sikter man til biler som har mulighet til å lagre elektrisk energi i ett batteri og benytte dette til fremdrift istedenfor å bruke fossilt drivstoff som bensin. De fleste har hørt om elbiler, men siden de ikke er veldig utbredt er det ikke naturlig å anta at leseren har inngående kunnskaper om de forskjellige aspektene ved slike biler. Det vil derfor bli gitt en kort innføring i noen av de viktigste aspektene ved elbiler. Oppladbare biler deles stort sett inn i tre kategorier: fullstendig elektriske biler; serie hybrid kjøretøy, en bil som drives av en elektrisk motor som får strøm fra en forbrenningsmotor; og oppladbare hybrid kjøretøy, en bil med en elektrisk motor med batterier som kan lades fra kraftnettet og en forbrenningsmotor for lange turer [27]. De to typene som er mest relevant i en norsk sammenheng er fullstendig elektriske biler, derav elbiler, og oppladbare hybrid kjøretøy. I Norge får de som kjører fullstendig elektriske biler fritak fra mange avgifter og andre utgifter. Disse tiltakene har blitt iverksatt av den norske regjeringen for å lage insentiver for å kjøpe elbiler. Hybrider får noen fordeler på grunn av lave utslipp, men langt fra like mange. Elbiler er for eksempel fritatt for engangsavgiften, mens det bare er gitt lettelse i avgiften for hybridbiler [7]. I tillegg er elbiler fritatt fra merverdiavgiften, men ikke hybridbiler [1]. Disse økonomiske tiltak gjør at elbiler har blitt forholdsvis populær i Norge, mens hybridbiler dominerer i andre land [27]. Hybridbiler er likevel viktige å ta med siden disse bilene har andre fordeler som kunder opplever som attraktive. De er et kompromiss mellom en fullstendig elektrisk bil og vanlig bensinbiler. Oppladbare hybridbiler kan kjøres på bensin eller elektrisitet, dermed har de den samme rekkevidden som en bensinbil. Samtidig tilbyr de elbilens miljøfordeler når bilen bruker energi fra batteriet for å kjøre mindre avstander. Siden hybridbiler behøver et mindre batteri koster de også mindre fordi batteriet er den mest kostbare delen av en oppladbar bil [27]. Fremtidig mangel på fossile brensler og bekymring for klimagass som slippes ut av transportsektoren har gjort oppladbare biler til et populært valg blant miljøbevisste kunder. I Norge i dag slippes det ut 17 millioner tonn CO 2 fra transportsektoren hvert år. Regjeringen har som mål å redusere disse utslippene med 2,5-4 millioner tonn innen 2020 [28]. Den oppladbare bilen blir ofte nevnt som et nødvendig tiltak for å oppnå dette målet fordi den har veldig lite utslipp i driftsfasen. Den norske regjeringen har iverksatt flere tiltak som skal gi norske bilkjøpere sterke insentiver for å kjøpe elbiler. I dag er det omtrent 6 000 oppladbare biler i Norge, og tallet er forventet å øke mye fram mot 2020. Målet for 2020 reflekterer regjeringens ønske om en elektrifisering av transportsektoren. Hvis dette skal bli en realitet må elektrisitet være en lett tilgjengelig energikilde for disse bilene. Derfor er det viktig å fastslå hva slags belastning oppladbare biler kan ha på nettet og om smart grids kan gjøre den ekstra belastningen mer overkommelig. I et Smart grid vil en oppladbar bil være interessant fordi den er svært fleksibel i forhold til når, og med hvor høy effekt den må lades. Komfyren i en husstand 4

må kunne brukes når det er tid for middag, men man kan normalt vente med å lade bilen. Normalt vil en oppladbar bil stå i garasjen hele natten. Den kan derfor lades på tidspunkter der nettet ikke er tungt belastet uten at forbrukeren opplever dette som et dårligere tilbud. Men siden en gjennomsnittlig forbruker ikke er interessert i å bruke store deler av fritiden sin på utvikling i strømpriser og nett belastning, må dette kunne skje automatisk. AMS åpner for muligheter til å gjennomføre dette, noe som er diskutert nærmere i seksjon 6. En oppladbar bil kan også fungere som et midlertidig lager for energi. Når uforutsigbar begivenheter oppstår, som gjør at det er plutselig mangel på elektrisitet i et område, kan oppladbare biler kobles til nettverket for å forsyne området med strøm. Dette er noe som kalles for vehicle-to-grid technology, eller V2G-teknologi. Kombinert med smart grid-teknologi kan oppladbare biler både ta imot og avgi store mengder energi når de ikke er i bruk. Dette vil gi ytterligere muligheter til å styre flyten i nettverket noe som fører til et mer stabilt nettverk, som igjen betyr at det blir mindre usikkerhet rundt tilgangen på energi. 5

4 Motivasjon for innføring av AMS Tanken bak smart grids er i utgangspunktet god, men for at den skal bli godt mottatt og utnyttet maksimalt er det viktig at forbrukere og ulike leverandører er villige til å tilpasse seg endringene. Før man kan begynne å fastslå hvilke fordeler og konsekvenser smart grid-teknologi kombinert med elbilbruk kan ha, er det derfor viktig å presisere hvilke krav de ulike aktørene som er innblandet har til en slik teknologi. For de fleste (for eksempel strømprodusenter og selgere) vil motivasjonen her stort sett være direkte knyttet til priser for kjøp og salg av elektriskenergi. Siden energibehovet i seg selv ikke forandres med innføring av AMS, vil mulighetene her i hovedsak dreie seg om hvordan man kan ta seg betalt for denne energien. Utover muligheten til lettere å styre forbruket er det særlig muligheten til å koble spottprisene i kraftmarkedet til forbrukernes faktiske forbruk som er nytt. Dette gjør forbrukeren mer følsom for prisendringer, men gir også en mer rettferdig regning. For eksempel vil det å kutte forbruket i perioder med høy pris nå gi en reell effekt på regningen. Siden dette allerede er krav som er satt til AMS teknologien vil ikke disse bli diskutert ytterligere. De følgene avsnittene diskuterer derfor kun noen av de aspektene som er unike for sluttbrukere og nettleverandører. 4.1 Sluttbrukerens krav Privatpersoner vil i stor grad kunne velge å ignorere endringene, noe som er uheldig siden det tross alt er sluttbrukeren som vil bruke de nye tjenestene som leveres via AMS. Derfor er det viktig å kartlegge deres behov, slik at produktene som foreslås faktisk vil kunne appellere til de som skal bruke dem. En sikker strømforsyning er viktig i dagens samfunn, da elektrisitet er en nødvendighet. Større og varige strømbrudd skjer sjelden i det norske kraftsystemet, men når det først oppstår kan det få store konsekvenser. Et strømbrudd kan føre til store økonomiske tap for sluttbrukeren. Direkte kostnader som tapte billettinntekter ved for eksempel trikkestans er relativt enkle å beregne. Indirekte kostnader kan også oppstå som en følge av et strømbrudd og kan være svært kompliserte å beregne. Eksempler på dette kan være brukerens nyttetap ved stans i for eksempel kommunikasjonsmidler og betalingssystemer. Den store usikkerheten i beregningene av de totale kostnadene ved et strømbrudd fører til at det også er vanskelig å beregne den faktiske verdien av en sikker strømforsyning. Hovedfokuset i denne rapporten er imidlertid privatpersoner og normale husstander hvor slike tapsberegninger uansett ikke er veldig aktuelle. Feil i nettet eller store variasjoner i lasten kan føre til spenningsdipp der spenningen er lavere enn normalt. En tilkobling av mange elbiler vil kunne føre til spenningsdipp, særlig for husstander lengst unna transformatoren. Slike dipp kan få store konsekvenser for kundene da det kan føre til feil på sensitivt utstyr i hjemmet. Eksempelvis kan datamaskiner restarte og prosesser stoppe. En 6

sluttbruker forventer å kunne slå på sine elektriske apparater til enhver tid og at de fungerer som de skal. Et annet selvfølgelig forbrukerkrav er at strømprisene ikke skal være for høye. Selv om både kraftprisene og avgiftene for strøm normalt er lavere i Norge enn i resten av Europa, hender det at strømregningen kan by på en overraskelse for forbrukerne, spesielt om vinteren. Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) setter et tak for hvor høy nettleien kan være, men forbruket må den enkelte forbruker selvsagt styre selv. Det kan være et problem for en forbruker å vite nøyaktig når strømprisene er høye og tilpasse forbruket etter dette. Smart Grids med AMS kan dermed være en mulighet for forbrukeren til å slippe å konsentrere seg om nettopp dette, i tillegg til å slippe unna overraskende og kanskje ubehagelige strømregninger i vinterhalvåret. Dette kan vise seg å være ekstra gunstig om man har en såpass høy og langvarig last som for eksempel en elbil. Det siste forbrukerkravet som må vurderes er hvorvidt et nytt system er automatisk og brukervennlig. Smart grids med AMS må helst fungere uten at sluttbrukeren må bruke mye tid på å drifte systemet. De nevnte kravene vil fungere som en guide for å avgjøre hvorvidt smart-lading av oppladbare biler kan være gunstig for sluttbrukeren. 4.2 Nettselskapenes krav Distribusjonsnett er de lokale nettene som vanligvis sørger for distribusjon av kraft til sluttbrukerne, som husholdninger, tjenesteyting og industri. Distribusjonsnettene har normalt spenning opp til 22 kv, men spenningen transformeres ned til 230 volt for levering til vanlige strømbrukere [17]. Nettselskapenes inntekter kommer først og fremst fra overføringstariffene, kjent som nettleie. Betalingen for overføringen av kraft kommer i form av punkttariffer. Tariffene settes av Nve og er koblet til netteieren i de ulike områdene. Kunden betaler nettleie basert på hvor han bor. Nettleien går dermed til kundens lokale nettselskap, uavhengig av hvilken kraftleverandør han benytter. Kostnadene knyttet til regionalnettet inkluderes i regnskapet når nettleien i distribusjonsnettet skal beregnes. En hendelse som er friskt i minne for de fleste er ekstremværet Dagmar (desember 2011), som ga over 570.000 sluttbrukere korte eller langvarige strømavbrudd. NVE har estimert at nettselskapene er skyldig 450 millioner kroner etter disse herjingene. Et insentiv for nettselskapene til å ta hensyn til kundenes avbruddskostnader er KILE-ordningen (Kvalitetsjusterte inntektsrammer ved Ikke Levert Energi». Dette representere kostnadene som kundene har hatt som resultat av strømbrudd. Dette kompenseres for i nettleien. Smart Grids kan hjelpe nettselskapene med å hurtigere finne ut hvor feilen ved slike hendelser er, f.eks hvor et tre som har falt over en linje er, og dermed gi nettselskapet muligheten til å raskere rette feilen slik at strømbruddet blir kortest mulig. Dette vil også føre til at forbrukerne vil unngå eller begrense både direkte og indirekte kostnader. Denne typen fordeler har imidlertid ingen innvirkning på elbilopplading som er problemet som diskuteres i denne rapporten. 7

Nettbelastning derimot er et aktuelt problem i elbilsammenheng. Nettselskapene har et ønske om å holde seg innenfor en viss belastning på sitt distribusjonsnett. En økning i lasten på nettet kan føre til ekstrakostnader for nettselskapet i form av økte tap i de strømførende kablene og fare for sammenbrudd øker. Det kan derfor være gunstig å jevne ut forbruksprofilen og lasttoppene. Hvis AMS skal vekke interesse i denne sammenheng er det derfor viktig at teknologien kan brukes til å motivere endringer i forbruksmønsteret til sluttbrukerne. Seksjon 6 går nærmere inn på hvordan denne motivasjonen kan oppnås, og effekten av dette (reduserte tap) er diskutert i seksjon 7.5. 8

5 Kraftpriser Endringer i forbruksmønster hos privatpersoner vil i hovedsak være økonomisk motivert. Det samme kan sies om investeringene som gjøres av kommersielle aktører. I smart grids sammenheng er det derfor relevant å se på hva som er venten å skje med strømprisene i tiden fremover, og hvordan disse påvirkes av forbruket. Det er ikke alltid like lett å se at man sparer penger. Et eksempel på dette er at et jevnere effektbehov fører til at forventet levetid til transformatorer i nettet øker uten at forbrukeren må bruke mindre energi. Siden NVE baserer nettleien mye på hvilke utgifter nettselskapet har vil også forbrukeren kunne spare penger på dette. Hvor mye det er mulig å spare på bedre holdbarhet er vanskelig å konkretisere. Derfor kan dette fort bli et svakt argument ovenfor kundene. Hvis det er prisvariasjonen iløpet av en dag kan dette gi en konkret gevinst for forbrukeren. Siden kraftprisene varierer med etterspørselen i markedet vil et jevnere forbruk også gi en konkret økonomisk gevinst. Hvor stor denne gevinsten blir er usikker, og siden utflating av effekttopper også gir en jevnere etterspørsel vil prisvariasjonene bli mindre ved bedre last fordeling. Samtidig er marginalkostnadene i det norske kraftmarkedet ganske like for de fleste produsentene. Dette føre ofte til små prisvariasjoner i forhold til termisk dominerte kraftsystemer som er mer vanlig i resten av verden. Det er derfor interessant å se på hvordan prisvariasjonene faktisk er i Norge, og hvordan en stadig sterkere kobling mot nærliggende kraftsystemer som Tyskland vil kunne påvirke prisvariasjonene i framtiden. 5.1 Det norske kraftsystemet Det norske kraftsystemet har i dag normalt små prisvariasjoner i løpet av en dag. Bare i perioder med spesielt høy last og eller lite vann i magasinene blir det store svingninger. Dette framgår av spottprisene på den nordiske kraftbørsen Nordpool 2. I kalde perioder om vinteren med generelt høyt forbruk vil kraftprisene være følsomme for endringer i forbruket (figur 12 3, mens prisene om sommeren med mye vann i magasinene og relativt lavt forbruk ikke er like sensitive. Spotprisene om sommeren endrer seg normalt lite på dagen, men i perioder med liten last kan prisene bli veldig lave. begrensninger i overføringskapasitet kan også gi høye priser og forskjell mellom ulike områder, et eksempel på dette er vist i figur 13 og 14, samt figur 15 hvor begrensninger i nettet mellom nord og sør gir forskjeller i kraftprisene i Trøndelag og Oslo i timer med høyt forbruk. Prisvariasjonene kan noen dager gi store innsparingsmuligheter ved bruk smart lading, men de fleste dagene og særlig om sommeren er prisvariasjonene i Norge så små at det blir lite å spare. Som det framgår av figur 15 er kraftprisene om sommeren ofte lavere tidlig på morgenen. Resten av dagen er prisen normalt veldig stabil og hvor mye billigere 2 Nordpool er beskrevet i vedlegg A 3 Alle nevnte figurer ligger i appendiks C). 9

det er på morgenen varierer mye. Hvis prisen er relativt høy kan den dempes av lavere priser i for eksempel Tyskland. Prisene i Tyskland går sjelden under 30 EUR/MWh. Priser under dette kommer gjerne fra mye tilgjengelig vann eller midlertidig overproduksjon i trege termiske kraftverk som har begynt å øke produksjonen så de er klare til å møte den økte etterspørselen noen timer senere. Høy vannføring fører til stor produksjon fra kraftverk som ikke kan lagre mye vann, og de med reservoarer som frykter at det skal renne over senere hvis de ikke brukte mer vann med en gang. Det er også tydelig at en del prisvariasjoner er begrenset til bare noen markedsområder. Disse prisvariasjonene kommer av begrensninger i overføringsnettet mellom områdene. eksempler på denne effekten fremgår av figur 13, 14 og 15. Om vinteren er prisene mer følsomme og særlig prisvariasjoner som kommer av begrensninger i nettet er vanlige. Trøndelag har ikke alltid tilstrekkelig overføringskapasitet til områdene lenger sør hvor det meste av strømproduksjonen fra vannkraft utvinnes, men er sterkere koblet mot det svenske markedet. Derfor vil ikke Trøndelag alltid ha priser i henhold til produksjonen lenger sør. Samtidig kan de andre ganger ha lavere priser enn lenger sør på grunn av lavere priser i Sverige. I noen perioder med moderat etterspørsel som for eksempel figur 18 er prisvariasjonene veldig små. Samtidig er det ikke sånn at prisvariasjonene har en spesiell fasong i lange perioder. figur 18 er spottprisene 23 juli 2011, men bare tre dager senere var prisene nesten 4 ganger høyere i høylast perioder enn den var om natten. Alle data om kraftpriser i Norge er hentet fra Nordpool spot sine hjemmesider [18], nevnte eksempler ligger vedlagt i appendiks. 5.2 Kobling mot resten av Europa Husholdninger i resten av Europa bruker i dag betydelig mindre elektrisitet per person enn Norge [8][25]. Dette kommer av at strøm alltid har vært dyrt i resten av Europa. Derfor er store laster som komfyrer, varmtvannsberedere, og annen oppvarming ofte drevet av gass, eller fjernvarme. En konsekvens av dette er at distribusjonsnettet ikke er dimensjonert for store laster som en elbil. Dette stemmer overens men de tidligere nevnte studiene om elbilens innvirkning på distribusjonsnettet. Samtidig er kraftprisene hele året mer følsom i forhold til etterspørsel. Se figur 11 og særlig den grå grafen som viser snittet for de siste 200 dagene. Siden innsparingsmulighetene er bedre og behovet i forhold til det svake nettet vil det være mer attraktivt å lade elbilene til gunstige tider. En oppladbar bil vil også utgjøre en mye større prosentvis last av det totale effektbehovet til en husholdning. Dermed vil mer av nettet kunne få problemer med den ekstra lasten, og nettselskapene og samfunnet vil kunne tjene mer på tiltak som begrenser brukernes effekttopper. På de fleste felter vil smart oppladning av elbiler i f.eks. Tyskland sitt kraftsystem i dag gi de samme innsparingsmulighetene som de vi har diskutert for det norske kraftsystemet, men potensialet er større for både forbruker og distributør. 10

5.3 Fremtidig utvikling i kraftmarkedet I løpet av de neste tiårene vil det bli bygget ut mye fornybare energikilder i Europa. Mye av den nye effekten vil komme fra vindmøller og noe fra solcellepaneler [21]. Felles for begge disse kildene er at de ikke kan justeres opp hvis spenningen i i nettet faller. De er avhengige av at det blåser eller at sola skinner på dem. Dette er noe produsentene ikke kan styre. Denne diskontinuiteten i produksjonen gir en betydelig økning i prisvariasjon [29]. I tillegg kommer utgiftene til alle de eksisterende og fremtidige termiske kraftverkene som vil måtte stå klare til å ta over de dagene det ikke blåser. I følge [21] vil vindkraft maksimalt kunne erstatte et sted mellom 10 og 16% av dagens installerte effekt. Denne utviklingen vil gi større incentiver for smart ladning i form av større variasjoner i kraftprisene. Samtidig vil noe av forutsigbarheten i fremtidige kraftpriser øke. Denne effekten kommer av at prisen i mindre grad styres av etterspørselen og mer av hvor mye det blåser. Dette vil gi nye utfordringer for hvordan smart oppladning skal fordele lasten. Denne effekten har størst effekt i områder nær produksjonen, men vil også kunne påvirke de norske kraftprisene. En sammenkobling av flere markeder burde totalt sett gi lavere priser siden sannsynligheten for problemer som skaper veldig høye priser blir mindre når man sprer risikoen. Eller sagt på en annen måte vil et utfall av et atomkraftverk i Sverige gi mindre prisøkning hvis koblingen til Tyskland er sterk nok til at den lavere produksjonen i Sverige kan balanseres av flere produsenter. I dag er koblingen mellom det nordiske og det sentraleuropeiske kraftmarkedet EEX 4 ikke sterk nok til at markedene normalt er balansert (se figur 13 og 14) eller med andre ord at kraftprisene blir like. Spesielt fra Nordpool sitt område og til EEX sine områder er det ofte for lite overføringskapasitet. Til tider er det også problemer andre veien [2]. Overføringskapasiteten vil økes i de neste tiårene, men samtidig vil behovet for reguleringskraft i Sentral-Europa øke [21][29]. Dette sammen med den planlagte utbyggingsplanen [2] vil ikke gi tilstrekkelig overføringskapasitet til at kraftmarkedene balanseres, men variasjonene i Europa vil påvirke prisene i Norge. Dette vil kunne gi større variasjoner i kraftprisene i Norge og det mest innlysende incentivet for smart oppladning består selv med bedre sammenkobling av systemene som i utgangspunktet burde gitt mindre variasjoner. Ut ifra de periodene som er undersøkt er det tydelig at det norske kraftmarkedet ikke har de samme faste periodiske prisvariasjonene som gjør smart opplading av elbiler veldig økonomisk gunstig i for eksempel Tyskland. De jevne prisene i Norge tyder også på et system som normalt har tilstrekkelig kapasitet tilgjengelig i både produksjon og overføring. Dette vil neppe endres nevneverdig hvis mange elbiler lader samtidig, men det er også perioder med store svingninger. Ut ifra dette virker det som det i Norge ikke alltid vil være mye å spare på prisvariasjoner med smart opplading. Siden kraftprisene er avhengig av tilbud mot etterspørsel og tilstrekkelig overføringskapasitet vil kraftsystemet på mange måter selv justere hvor mye last som styres etter behov. Det kan også være aktuelt å øke prisene kunstig i visse perioder om samfunnet sparer mye på dette uten at dette reflekteres godt nok i kraftprisene. Det noe begrensede innsparing- 4 European Energy Exchange er beskrevet i vedlegg B 11

potensialet for forbrukeren gjør det viktig at styring av aktuelle laster verken koster forbrukeren nevneverdig med tid eller penger. 12