Nyhetsbrev fra DeVID - april 2013 Analyse av måledata fra Hvaler WP5 Smart Energi på Hvaler Hvaler kommune utenfor Fredrikstad i Østfold fylke er ett av demonstrasjonsområdene i DeVID. Området inkluderer 830 større og små øyer og holmer i Oslofjorden, hvorav fire større øyer har veiforbindelse til fastlandet. Størsteparten av Hvalers befolkning bor på disse. Ca. 4000 mennesker er fastboende på Hvaler. Om sommeren øker befolkningstallet til ca. 30.000. Trafikken øker fra omtrent 3000 biler i døgnet i januar til godt over 12000 på en solskinnsdag i juli. Området er et populært utfartssted både med bil og båt om sommeren. Per 2012 var det nesten 3000 husholdninger innenfor demoområdet. Det finnes en del mindre næring i kommunen knyttet bl.a. til fiske, håndverk og turisme, hvorav flere har sesongbasert drift. I tillegg er det registrert over 4300 hytter. Juni 2011 startet Fredrikstad Nett utrulling av 6800 AMS-tilpassede, smarte målere, noe som utgjorde første del av et omfattende program som Fredrikstad Energi (FEAS) har kalt «Smart Energi Hvaler». I nært samarbeid med ledelsen i Hvaler kommune, NCE SMART-nettverket og mange beboere søkes det å utvikle et pionérområde for utnyttelse av AMS-løsninger og utvikling av smarte nett. Fokus på utnyttelse av miljøvennlig småskala produksjon samt utnyttelse av regional forbrukerfleksibilitet står sentralt. Derfor er FEAS sentral i DeVIDprosjektet. Hvaler representerer et typisk stykke Kyst- Norge med hensyn til topografi, bosettingsmønster, infrastruktur og miljøpåvirkning. De forsøk som utføres her, har derfor relevans langt utenfor Østfold. WP5 Regional forbrukerfleksibilitet Arbeidspakke 5 (WP5) fokuserer på «regional forbrukerfleksibilitet». Utnyttelse av brukernes fleksibilitet kan bidra til å redusere eller flytte forbruk, spesielt i høylastperioder og ved spesielt høye energipriser. Alternativt kan egen produksjon utnyttes. Systematisk utnyttelse av brukernes fleksibilitet kan gi store økonomiske og miljømessig gevinster. Aggregert kan dette påvirke både drift og investeringer i hele forsyningssystemet, samt påvirke priselastisiteten i energimarkedet både på tilbuds- og etterspørselssiden. Mest interessant i DeVID er hvordan utnyttelse av regional fleksibilitet kan gi positive virkninger i forhold til distribusjonsnettet, med tanke på drift, investeringssituasjonen og planlegging knyttet til både vedlikehold og oppgradering. Flere sentrale Nyhetsbrev 1/2013 Side 1 av 6
spørsmål må besvares før det er mulig å realisere i større skala de mulighetene dette tilbyr. (1) Det er viktig å fastslå om det faktisk eksisterer et fleksibilitetspotensial og (2) hvor stort dette er. (3) Det må etableres insitamenter som gjør det interessant for brukerne å delta. Tradisjonelt har tilsvarende tilnærminger både i Norge og utlandet vært basert på rene rasjonelle, økonomiske kriterier. I DeVID er det avdekket ulike forhold som tyder på at andre typer insentiver som retter seg mot mer kvalitative og følelsesmessige forhold, kan være avgjørende. Relativt svært lave strømpriser i en årrekke, et liberalisert marked, en god forsyning og utbredt eierskap av egen bolig er blant de forhold som spesielt skiller Norge fra andre land og som fordrer en særskilt norsk og kanskje stedsrelatert tilnærming til problemstillingen. I tilknytning til insentiver blir dermed inndeling av forbrukere i grupper, såkalt brukersegmentering, et viktig element. Måledata og brukerundersøkelse Med dette som utgangspunkt er det utført en omfattende brukerundersøkelse og dataanalyse på Hvaler, basert på måledata med timesoppløsning fra november 2011 for over 6000 målere. Bearbeiding og krysskobling av data vil pågå gjennom hele prosjektet, men noen spørsmål har man allerede fått svar på. Første trinn av analysen omfattet vinteren 2011/2012 og de første 32 ukene i 2012. Et mål var å detektere eventuelle underliggende strukturer i datasettet som kunne bidra til å avdekke distinkte grupperinger blant abonnentene. Følgende tre distinkte strukturer har utkrystallisert seg i analysen; Nærmere analyser viste at majoriteten av målingene knyttet til de ulike strukturene stammet henholdsvis fra husholdninger, hytter og næring. Målinger med tilknytning til boligenheter registrert som hytter, men som i analysen ble klassifisert som husholdninger benyttes dermed i stor grad som en helårsbolig, mens eneboliger med profiler lik hytter fungerer i praksis som sommerhus. Siden WP5 har fokus på brukere, er brukeratferd relatert til energiforbruk sentralt. Resultatene over viser at analysene gir oss svar som regulære databaseoppslag i kunderegisteret ikke vil gi. Man kan gjenkjenne husholdningenes dobbeltpuklete forbrukssignatur, den enkle «sukkertoppen» midt på dagen for næring, mens hytter i gjennomsnitt har størst forbruk i de Nyhetsbrev 1/2013 Side 2 av 6
senere timer. Siden tallene gjelder målinger for 32 uker i 2012 slår atferd om sommeren sterkt inn for hytter. Diagrammene viser bare det relative bidraget til forbruket per time. Siden ca. 3000 husholdningsenheter dominerer forbruket om vinteren, gjenkjenner vi den dobbelpuklete signaturen i innmatingen på Hvaler i vintermånedene. Årsforbruket for husholdningene på Hvaler ligger på landsgjennomsnittet (ca. 16000 kwh). Snittforbruket for hytter og næring er langt lavere, men med relativt stor variasjon. tilsvarende mindre grad. For hytter er denne tendensen enda sterkere. Her finner vi et brytningspunkt rundt påske, som gir seg utslag på forbruket med en betydelig topp rundt påskeaften. FEAS har erfaringer med at tidlig påske med lave temperaturer gir en kombinasjonseffekt som medfører forbruk som kan sammenlignes med de kaldeste dagene i de typiske vinterukene. Tilsvarende utslag er også identifisert for juleperioden med meget stort forbruk rundt julaften og nyttårsaften. Fra spørreundersøkelser utført vet man at hyttene på Hvaler benyttes i disse høytidene. Bidraget fra hyttene er derimot størst i påsken dersom man sammenligner med julen. Et annet poeng er at flere næringer på Hvaler er sesongbaserte, og at flere av disse våkner til liv rundt påske. Det er også sammenlignet gjennomsnittsforbruket fra hytter og husholdninger på en typisk vinter- og sommerdag. Fra månedsskiftet januar-februar og i en periode på 14 dager i fjor var den kaldeste perioden på Hvaler for sesongen. 6.februar 2012 varierte temperaturene mellom -6 C til - 9 C. Den gjennomsnittlige døgnprofilen for husholdninger og hytter for dette døgnet er vist i figuren under. Ikke uventet er det utetemperatur og boligens bruk som dominerer forbruket. Korrelasjonen mellom forbruk og utetemperatur i løpet av vintermånedene er rundt 80% (negativt korrelert). Utover våren avtar korrelasjonen fordi utetemperatur påvirker forbruket i Nyhetsbrev 1/2013 Side 3 av 6
Forbruket 6. februar er sammenlignet med tilsvarende kurver fra 26.juli, en typisk norsk sommerdag. Vintertemperaturens innflytelse på forbruket er tydelig. Siden vi antar at de fleste ikke benytter kjøling eller varme om sommeren, kan forskjellen på ca. 2 kw tilskrives oppvarming om vinteren. For hytter er pådraget for 6.februar nærmest konstant på rundt 1 kw. Om sommeren følger hyttene stort sett husholdningenes profil, dog med noe lavere pådrag, sannsynligvis fordi daglig liv i hus og hjem flyttes til hytter om sommeren. Om vinteren er det sikring som gjelder, ved at det står på litt lys og varme for å hindre frost i rør og lignende. Når utetemperaturene blir tilstrekkelig lave over lengre perioder, vil selv termostatstyrte enheter kunne stå på med et konstant bidrag gjennom hele døgnet. Dette støttes av komplementære analyser som er gjort på logger som er mottatt fra DEFA og som viser aktiviteter knyttet til bruk av deres «Hytta mi» eller «Ring Hytta Varm» konsept på Hvaler, et fjernstyringssystem typisk benyttet for å regulere elektriske varmekilder opp og ned i tråd med ønsket bruk av hytta. Loggene viser minimal aktivitet i første kvartal sammenlignet med sommer, høst og jul. Det understøttes av at hytter på Hvaler står ubenyttet i de typiske vinterukene og at pådraget da kun skyldes en eller annen form for sikring. Bruk av innsikt som måledataene gir Flere detaljerte analyser er utført og flere vil det bli. Bl.a. sammenlignes nå Hvaler med tilsvarende forhold på Steinkjer. I tillegg krysskorreleres forbruksdata med trafikkdata for å danne et bilde av kombinasjonen hytter og el-biler. Faren for å flytte køen på veiene "inn i distribusjonsnettet" på Hvaler en hektisk utfartsdag før pinse og St.Hans er reell. Arbeidet så langt viser at AMS-dataene gir et rikelig opphav til gode analyser. Energiforbruk er et uttrykk for livsførsel gjennom døgnet, uken og året, og må forstås bedre dersom man skal kunne identifisere tiltak som kan bidra til å redusere eller flytte forbruk. Dessuten vil det hjelpe til med å identifisere insentiver som bidrar til å realisere dette, uten å påvirke livsutfoldelse eller privatliv på negative måter. Analysen på Hvaler har så langt også skapt et grunnlag for å bestemme hvilke demoer som bør rettes mot hvem. Videre har dette sammen med spørreundersøkelsen som er gjennomført, gitt økt innsikt i hvordan vi bør kommunisere energieffektivisering og laststyring med ulike befolkningsgrupperinger. Enkelte offentlige bygninger som kommunehuset og skoler kan spille en betydelig regulatorrolle i det lille Hvalersamfunnet. I tillegg kan hytter som står ubenyttet mesteparten av høsten og vinteren representere et betydelig fleksibilitetspotensial selv med relativt små belastninger. Idéen er attraktiv fordi utnyttelse av den latente fleksibiliteten vil i liten grad påvirke menneskers bruk og liv siden disse boligene står ubenyttet store deler av vinteren. Hvis man kan hente ut 800 watt i snitt fra ca. tusen hytter (tilsvarer ca. hver 4. eller 5. hytte) ville det være tilstrekkelig til å jevne ut en gjennomsnittlig ettermiddagstopp i innmatingen på Hvaler i desember. Hvis tilsvarende enheter ble utstyrt med en batteripakke som kunne levere tilsvarende bidrag i topplastperioder med varighet på to til tre timer, ville FEAS kunne håndtere de virkelig store utslagene på kaldeste dag eller i julen - uten andre tiltak. Batteripakker som typisk brukes om bord i båter vil være tilstrekkelige for formålet, og vil ha en lav kostnad. De kan lades opp i lavlastperioder om natten eller ved Nyhetsbrev 1/2013 Side 4 av 6
hjelp av sol og vind. Styringen kan f.eks. skje gjennom bruk av «Hytta Mi»-konseptet. Det forberedes nå et opplegg sammen med DEFA og FEAS som kan håndtere dette og rulles ut til høsten til et utvalg hytteeiere og enkelte eneboliger. Det vil utgjøre en av flere demoer som bygger på den analysen som er utført med de første timemålingene fra Hvaler. forbruksdata fra Hvaler har blitt importert til NetBas og benyttet i nettberegninger. Kunnskapen fra dette arbeidet har allerede påvirket investeringsbeslutninger på Hvaler. Under vises et eksempel på hvordan estimert last (rød) avviker fra målt last (svart) i en enkelt trafokrets over ett år. Kort oppsummering av andre WPer i DeVID WP1 Smart grids referansearkitektur og use case Fokus i WP1 er på det overordnede rammeverket for beskrivelse av Smart Gridfunksjonalitet, hvor use case står sentralt. I prosjektet deltar vi i det internasjonale arbeidet med å standardisere use casebeskrivelser - både på europeisk nivå gjennom CENELEC og mandat 490 samt arbeidet i til IEC (TC8) som er verdensomspennende. En use case template vil bli sendt ut til kommentarer i regi av IEC til våren og i DeVID vil man til rettelegge disse resultatene for norske forhold. WP2 Smartere nettdrift Flere arbeidsmøter har blitt arrangert for å kartlegge hvilke nytteverdier som kan hentes ut av en smartere nettdrift. Nettselskap og leverandører har møttes og utvekslet kunnskap og erfaringer om hvordan distribusjonsnettet driftes i dag og hvilke muligheter som finnes i ny teknologi. Arbeidet har blant annet resultert i en samling Use Case som beskriver prosessene og funksjonaliteten som kreves for å få nytte av ny teknologi, spesielt AMS. Til nå har blant annet innsamling av data via AMS-kommunikasjonen blitt testet ut og Den nærmeste tiden skal flere Use Case implementeres i demomiljøene på Hvaler og Steinkjer. I Smart Energi Hvaler skal det testes ut hvordan smarte nettstasjoner og AMSmålere kan brukes fra driftssentralen for å få bedre oversikt over avbrudd. I den forbindelse installeres et Distribution Management System (DMS) i demomiljøet hos Fredrikstad Energi. I Demo Steinkjer skal det gjøres forsøk med deteksjon og lokalisering av jordfeil ved hjelp av AMS-målerne. Hensikten med å prøve ut disse use casene er å kartlegge hvilken nytte slike funksjoner kan gi og utfordringer en støter på for å få ut disse nytteverdiene. WP3 Smartere planlegging, vedlikehold og fornyelse 4. april arrangerte WP3 i samarbeid med SmartRegions 1 -prosjektet, en workshop for å presentere og diskuterer scenariorapporten, nettplanlegging og vedlikehold av nettstasjoner. Scenariorapporten ble omtalt i 1 www.sintef.no/smartregions Nyhetsbrev 1/2013 Side 5 av 6
Energiteknikk og på nettsidene til smartgridssenteret: http://smartgrids.no/fire-scenarioerfor-utvikling-av-smartgrid-i-norge /. Den vil også bli presentert i et paper på CIRED konferansen i juni. Det arbeides nå med use case for vedlikehold av nettstasjoner som, etter planen, skal testes ut på Demo Steinkjer. Det er planlagt å jobbe videre med kost/nyttevurderinger for overvåkning av nettstasjoner. I samarbeid med Demo Hvaler og Powel skal use case for bruk av AMS i nettplanlegging testes ut. WP4 - Informasjonssikkerhet og personvern WP4 har utgitt første versjon av rapporten "Informasjonssikkerhet og personvern: Støtte til risikoanalyse av AMS og tilgrensende systemer." Rapporten støtter gjennomføringen av en risikoanalyse av AMS og tilgrensende ITsystemer hos et nettselskap hvor fokus for analysen er informasjonssikkerhet og personvern. Rapporten gir sjekklister og anbefalinger som nettselskapene kan bruke i sine egne risikoanalyser. Det er valgt å bygge på en metodikk som mange nettselskap er kjent med fra før, og som anbefales benyttet av NVE og Energi Norge. Sjekklistene og anbefalingene skal evalueres gjennom risikoanalyser hos utvalgte nettselskap. WP6 Empiri og use case database I WP6 jobbes det med ferdigstilling av en programvareplattform som skal demonstrere ulike sider ved "use casene" som utarbeides i prosjektet. Plattformen består av en "Use Case Browser" og editor, dvs at det blir mulig å legge inn, redigere og dele use case på tvers av prosjektet. Etter hvert skal dette bli en åpen publiseringsplattform for use casene fra DeVID. Det er laget detaljerte spesifikasjon for et use case som i korthet handler om å sende forespørsler til 3. parts utstyr ute hos forbrukerne, om å redusere effektforbruket dersom nettstasjoner eller trafoer er i ferd med å bli maksbelastet. Informasjon om kapasitet hentes fra nettinformasjonssystemet (NIS). Nettopologien hentes også fra NIS, dvs hvilke forbrukere som er koblet sammen i trafoer og nettstasjoner. Data om forbruk skal aggregeres løpende fra AMS-målerne, dvs. etter hvert som data overføres mer og mer i "nær-sann-tid". Prosjektet har også begynt å implementere andre use som bruker AMStallene til nettplanlegging og beslutningsstøtte. Kontaktinfo For mer informasjon om DeVID, gå til prosjektets hjemmeside. Kontaktperson: Prosjektleder Hanne Sæle, SINTEF Energi AS. Nyhetsbrev 1/2013 Side 6 av 6