Hvordan påvirker nullutslippsbygg effektbruken i Norge? Debattinnlegg om Nullutslippsbygg (ZEB) Litteraturhuset, Oslo, 3.mai 2017 Karen Byskov Lindberg Senioringeniør Energiavdelingen, Seksjon for Energibruk og teknologier Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) PhD Institutt for Elkraftteknikk Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU)
Innhold 1. Effekt Hva er effekt? Effektkrevende utstyr 2. Nullutslippsbygg Hvordan er deres effektprofil? 3. Betydningen av oppvarmingsteknologi 4. Fleksibilitet 5. Virkninger for kraftsystemet Photo: private
Effektprofil, Lastprofil. 25 20 Norway Denmark GW 15 10 5 0 1 hour of the year Fig.1: National electric load profile 2014 (GW) 8760 3
Hva er effekt? En gjennomsnittsverdi effekt = energi tid Tidsenhet er viktig (time, minutt, sekund ) = kwh h = kw Per Time 1 kw 1,8 kw 4 kw Kilde: Rolf Erlend Grundt, Agder Energi Nett: «Effektutfordringer med plusshus», innlegg på NVEs KSU-seminar 2016 4
Effektkrevende utstyr Fleksible! Men er dette spesielt for nullutslippsbygg? 5
Nullutslippshus Hva er spesielt med det? Kilde: NVE/Multiconsult 6
W/m2 W/m2 Effektprofil i Nullutslippshus Varmebehov Romvarme & tappevann El-spesifikt behov Apparater, belysning, vifter&pumper ZEBs vs. eksisterende bygg: Topplast (-50 %) Topplast - liten endring (ca. -10 % for kontorbygg) Varme: ca 50-60 % lavere 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 KONTOR 1 25 49 73 97 121 145 Hour of the week HEAT demand Normal HEAT demand Passive 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 KONTOR 1 25 49 73 97 121 145 Hour of the week ELEC demand Normal ELEC demand Passive El-spesifikt: noe lavere Totalt: ca 40 % lavere 7
Betydning av varmeteknologi Panelovn, VP, biokjel eller fjernvarme? Isolasjon og tetting EFFEKTPROFIL EN KALD VINTERDAG Varmepumper Fjernvarme/biokjel W/m2 eksisterende hus med panelovn 40-50 % Vannbårne systemer Forutsetning for å dekke tappevann og all romvarme (inkl. gulv på bad) ZEB med panelovn ZEB med VP ZEB med bio 60-70 % ca. 80 % belysning og elektriske apparater hour 8
Fleksible bygg Økt isolasjon Lav tidskonstant muliggjør lastflytting Load shifting Load shaving Valley filling Lager Batteri DYRT Stort potensial for lastflytting Varmelager BILLIG (10-15 % av batterikostnad) Kun flytte el til varme mindre potensial 9
Price (øre/kwh) Virkninger for energisystemet Fleksibel vannkraft Elektrisitetspris (øre/kwh) tilpasser seg til daglige variasjoner i PV produksjon 50 Winter. NO2. 50 Summer. NO2. årlig vannkraftproduksjon uforandret 45 40 45 40 BAU ZEB i Norden 35 35 ZEB Lavere el-priser 30 30 Reduserte investeringer i vind 25 1 7 1319 1 7 1319 1 7 1319 25 1 7 1319 1 7 1319 1 7 1319 Nye forretningsmuligheter for Norge? Thursday Friday Saturday Thursday Friday Saturday 10
Oppsummering Kraftsystemet nyter godt av Lavere effekttopper Oppnås gjennom energieffektive og fleksible bygg Energieffektive bygg Godt isolerte bygg lavere effekttopper Varmepumper eller fjernvarme enda lavere effekttopper Vannbårne systemer Får ned effekttoppen Varmelager gjør bygget fleksibelt Øker betydningen av varmepumper på effektbruken Foto: privat 11
Takk til Karen Byskov Lindberg kli@nve.no Mer info: K. B. Lindberg, Impact of Zero Energy Buildings on the Power System. A study of load profiles, flexibility and system investments, Doctoral Thesis, Dept. of Electric Power Engineering, NTNU, submitted 18 Oct 2016, defence 3 Feb 2017 12
EKSTRA
1 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 W/m2 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 W/m2 Varme- og elspesifikt behov Passivbygg Varme Reduksjon av både effekt (- 50 %) og energi (- 60 %). 60 50 40 30 20 10 0 Varmebehov Kontor NORMAL Kontor PASSIV Skole NORMAL Skole PASSIV Bolig NORMAL Bolig PASSIV El-spesifikt Lite endring (ca. - 10% for kontor) 60 50 40 30 20 Elspesifikt behov Kontor NORMAL Kontor PASSIV Skole NORMAL Skole PASSIV Bolig NORMAL 10 Bolig PASSIV 0 15
GWh/day Effektprofil for Østlandet i 2030 Varmeteknologi avgjørende for effektbehovet 100 50 % ZEB bygg i 2030, Normalt klimatisk år, El-lastprofil for bygg i NO2 90 80 70 BAU 60 DIR (ZEB m/panelovn) 50 40 HP (ZEB m/varmepumpe) 30 20 OTH (ZEB m/annen varmeteknologi enn el) 10 0 1 41 81 121 161 201 241 281 321 361 Day of the year 16
export import W/m2 Effektbruk med lokal produksjon 350 250 nobio ZEB zeroco2 med VP 150 50-50 -150-250 -350-450 35 25 15 nozero Passivskole (HP) med VP 100% ZEB zeroco2 med VP (HP) Maks last = 80 W/m2 Maks eksport = 40 W/m2 W/m 2 5-5 -15-25 -35 Hour 8760-45
Bygninger i kraftsystemet Fornybar kraftproduksjon Elektrisitet må brukes idét det produseres Makslast er dimensjonerende for nettet forbruket må tilpasse seg produksjon og kapasitet i nettet Load shifting Load shaving Valley filling Integrert del av det fremtidige energisystemet produserer el og bruker el fleksibel drift 18