Av Petter Solberg Efskin (NTNU), Hans Wigen Finstad (NTE Nett) og Jan Andor Foosnæs (NTE Nett/NTNU) Sammendrag Denne artikkelen vil se på hvordan man ved hjelp av nettleietariffer kan bidra til netteffektivisering. Dagens kraftnett er først og fremst dimensjonert med tanke på maksimalforbruket (effekt). Slik situasjonen er i dag forventer man en sterkere vekst i effektetterspørselen. Det blir med andre ord enda viktigere at nettet klarer maksimallasten. Samtidig blir det færre kwh å fordele kostnadene forbundet med sterkere nett på. Man ser altså at effekt blir en enda viktigere kostnadsdriver for nettutbygging enn før. Dagens volumbaserte (kwh) nettleietariffer reflekterer ikke de økte kostnadene som følge av effektbruk i perioder hvor nettet er tungt belastet. Denne artikkelen foreslår derfor ulike tariffer som kan bidra til netteffektivisering. Nettselskapenes interesse vil være å få redusert toppene i belastningen, noe som igjen kan få betydning for dimensjoneringen av nettet. Kundenes interesse vil være å få redusert nettleiekostnaden. I forbindelse med at alle strømkundene skal få smarte strømmålere innen 2019 melder det seg et behov for å vurdere nye prismodeller for nettleie, spesielt for husholdninger. De nye målerne registrerer strømforbruket for hver time (kwh/h). Dette åpner muligheten for enda bedre styring av belastningen i strømnettet. Nettselskapenes interesse i dette er å få redusert toppene i belastningen, mens kundenes interesse vil være å få redusert strømregninga. Denne artikkelen foreslår derfor prismodeller for nettleia som vil være kostnadsriktige overfor strømnettet og som ivaretar kundens interesser. Artikkelen drøfter også hvor vidt det er mulig å ivareta begge disse forholdene. Norges Vassdrags og Energidirektorat (heretter kalt NVE) regulerer nettselskapene i Norge økonomisk gjennom fastsettelse av årlige inntektsrammer. Inntektsrammene sier noe om hvor mye nettselskapene kan ta betalt for overføring av elektrisk kraft. 269
Formålet med en slik regulering av overføringsnettet er at det skal driftes, utnyttes og utvikles på en samfunnsmessig rasjonell og effektiv måte. [1] Nettleie er den prisen kunden betaler for å få overført strøm til huset sitt. Nettleia utgjør hovedparten av inntekten til nettselskapene. Alle nettselskapene fastsetter nettleia til brukerne av nettet i sitt konsesjonsområde på bakgrunn av tillatt inntekt fastsatt av NVE. Utformingen av nettleia spiller en viktig rolle for å bidra til et effektivt kraftmarked. Nettleia kan bestå av flere ledd, hvor noen er bruksavhengige ledd og noen er bruksuavhengige ledd. Man skiller vanligvis mellom energiledd, fastledd og effektledd. I tillegg faktureres det statlige avgifter sammen med nettleia. Energileddet skal som hovedregel reflektere belastningen på nettet som følge av endringer i overført mengde energi. Dette vil med andre ord si verdien av marginale strømtap. Marginaltapet varierer med den løpende belastningen i nettet. Denne endringen kan være positiv eller negativ avhengig om endret innmating eller uttak bidrar til å øke eller redusere tapene i nettet [2]. Dagens nettleietariff er en volumbasert tariff hvor man ved bruk av energileddet ofte dekker opp en andel av de faste kostnadene. Energileddet er i mange tilfeller mye høyere enn marginaltapet skulle tilsi. Inntektene fra energileddet alene vil ikke være nok til å dekke de faste kostnadene i nettet. Nettselskapene vil derfor ha tariffledd som sørger for å dekke de faste kostnadene, samt gi en rimelig avkastning på investert kapital. Disse tariffleddene deles opp i fastledd og effektledd, der fastleddet er en definert sum per år og effektleddet beregnes ut ifra kundens effektuttak i definerte perioder. [2] Denne artikkelen er et utdrag av forprosjektet til masteroppgave ved NTNU. Oppgaven er gitt av Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk (heretter kalt NTE). Tarifftypen for husholdninger og fritidsboliger benyttet av NTE i 2012 kalles NH4 tariffen. Den består av et fastledd (kr/år) og et energiledd (øre/kwh). Videre betaler kundene forbruksavgift og avgift til energifondet. [3] 270
Som nevnt over består nettleia hos NTE av et fastledd, et energiledd samt statlige avgifter. Tabell 1 viser hvordan tariffen så ut for 2012: Tariff Fastledd [kr/år] Energiledd [øre/kwh] NH4 2375,- 38,86,- Statlige avgifter var som følger i den aktuelle perioden: Forbruksavgift til staten: 11,39 øre/kwh + 25 % mva.= 14,24 øre/kwh Avgift til energifondet: 1,00 øre/kwh + 25 % mva.= 1,25 øre/kwh Med verdiene over kan månedsvis nettleie for en husholdningskunde i Demo Steinkjer-området (med timesmålinger) illustreres på følgende måte: 1800 1600 1400 [kr] 1200 1000 800 600 400 200 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Energiledd inkl. statlige avgifter Fastledd Figuren viser at timesmålingene gir et godt bilde på forbruksmønsteret til kunden over året. Forbruket er størst i vintermånedene, og mindre i sommermånedene. Dette kommer tydelig fram av variasjonen i energileddet. Ettersom energileddet er et forbruksavhengig ledd, vil nettleiekostnaden være størst i vintermånedene. 271
Innføringen av smarte strømmålere innen 2019 vil bidra til raskere og riktigere innhenting av måleverdier, noe som igjen vil gi et bedre grunnlag for fakturaen som sendes ut til kundene. Nettselskapene står overfor en rekke problemer knyttet til situasjonen i overføringsnettet, og innføringen av smarte strømmålere kan være et hjelpemiddel i veien mot å løse disse. Samfunnsmessige endringer påvirker etterspørselen etter kraft og nettkapasitet. Vi blir stadig mer avhengig av sikker tilgang på elektrisitet og omkostningene ved strømbrudd stiger. Samtidig går brukstiden ned og maksimalt effektbehov øker. [4] En betydelig andel av elektrisiteten som forbrukes benyttes til oppvarming. Konvertering til varmepumper, oppvarming ved bruk av fjernvarme og biobrensel trekker ned brukstiden av elektrisk energi til oppvarming uten at effekttoppene faller tilsvarende. Dette skyldes eksempelvis at luft til luft varmepumper bidrar lite når det er ekstra kaldt, og derfor leverer elektriske ovner fortsatt spisslasten. [4] Økende elektrifisering av hjem og arbeidsplasser trekker opp bruken av elektrisitet når vi er i aktivitet. Dersom man ikke lykkes med koordinering av ladingen, vil økende omfang av elektriske biler også bidra til å øke uttaket i nettet i kontortiden og straks etter arbeidstid. Samlet tilsier dette at effektetterspørselen må ventes å øke mer enn etterspørselen etter elektrisk energi. [4] Dagens kraftnett er først og fremst dimensjonert med tanke på maksimalforbruket (effekt). Når man forventer sterkere vekst i effektetterspørselen enn i energietterspørselen, blir det enda viktigere at nettet kan klare maksimallasten. Samtidig blir det færre kwh å fordele kostnadene forbundet med sterkere nett på. Effekt blir altså en enda viktigere kostnadsdriver for nettutbygging enn før. [4] Tariffsystemet spiller en viktig rolle for en rettferdig fordeling av kostnadene i nettet. Dagens tariffstruktur er ikke fullt ut optimalt utformet. 272
Dette skyldes at den volumbaserte tariffen ikke reflekterer investeringene i nødvendig kapasitet godt nok ettersom effekt ventes å bli en enda større kostnadsdriver ved nettutbyggingen. De samfunnsmessige endringene som observeres aktualiserer behovet for en omorganisering av tariffene. Særlig i distribusjonsnettet er en slik omorganisering avgjørende. Videre i artikkelen vil det foreslås ulike modeller for nettleietariffer for husholdninger som kan bidra til en mer rettferdig fordeling av kostnader og effektiv utnyttelse av ressursbruken. Under følger forslag til nye tariffer som tar utgangspunkt i mulighetene ved innføring av smarte strømmålere. Målet med abonnert effekt er å undersøke om det er mulig å utløse sluttbrukerfleksibilitet ved å innføre en ny nettleietariff. Dersom dette er mulig vil man også kunne utsette investeringer i nettet. Dette er kostnadsbesparende, og det kommer kunden til gode så fremt at kunden responderer på det prissignalet som sendes ved en ny tariff. [5] Med abonnert effekt ønsker man å stimulere til jevnt forbruk. Signalet som skal sendes er; «Jevnt forbruk lønner seg styr unna overforbruk». Et problem med en slik tariff er at den i verste fall kan overstimulere til lastreduksjon, også i perioder hvor nytteverdien er null. [5] Grunnlaget ved utviklingen av en slik tariff er at den nye tariffen skal gi lik nettleie for den gjennomsnittlige forbruker dersom forbruksmønsteret ikke endrer seg. Effekt målt som gjennomsnitt per time er grunnlaget for avregning. Tariffen skal bestå av et fastledd, avgiftsledd og et overforbruksledd. NTE har utviklet et forslag til en slik tariff. Forslaget er sendt til NVE for godkjenning, og tariffen vil testes ut i forskningsprosjektet Demo Steinkjer. I forslaget sendt til NVE er det tenkt at tapsleddet (som er en del av energileddet i NH4 tariffen for husholdninger og fritidsboliger) skal flyttes over til fastleddet. [5] 273
Fastleddet består av to deler. Den første delen er en grunnpris som alle kunder betaler. I tillegg skal kunden abonnere på en gitt effekt. De betaler derfor et årlig fastledd på kr X, ganger antall kilowatt de abonnerer på. Tap i overføringen påført av kunden er medregnet i fastleddet. [5] Kunden får avmålt energiforbruket for hver enkelt time. Om den gjennomsnittlige effektbruken i én enkelt time overstiger den effekten kunden har abonnert på, må kunden betale kr Y, ganger antall kilowatt overforbruk. Dette utgjør overforbruksleddet i tariffen. [5] Tariffen kan formuleres som vist av formelen under: Hvor: Pmaks abonnert i abonnert i Pabonnert NL grunnpris + x P y ( P P ) Z W X Effekttrinn [kr/kw] Y Tilleggssats [kr/kwh/h] Z Avgifter [kr/kwh] P abonnert Abonnert effektgrense [kw] P Effektbruk [kw] W Energibruk [kwh/år] grunnpris [kr] Eksempelet tar utgangspunkt i måledata for en vanlig husholdningskunde i Demo Steinkjer-området. Data som brukes er timesmålinger for 2012. Videre benyttes følgende verdier: X 700 [kr/kw] Y 7 [kr/kwh/h] Z 0,1549 [kr/kwh] P abonnert 4 [kw] P Timesmålinger [kw] W Timesmålinger [kwh/år] grunnpris 2375 [kr] 274
Figur 2 viser månedlig nettleie ved bruk av abonnert effekt-tariffen for den aktuelle kunden i Demo Steinkjer-området. [kr] 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Overforbruksledd Avgifter Fastledd Med en abonnert effekt på 4 kw har kunden mulighet til å spare en god del penger i månedene hvor overforbruksleddet inntreffer. Sammenligner abonnert effekt-tariffen med den vanlige NH4 tariffen for den samme kunden. [kr] 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Energiledd inkl. statlige avgifter Fastledd Ved bruk av NH4 tariffen betaler denne kunden kr 12 733 i året. Med abonnert effekt på 4 kw (dersom kunden ikke endrer forbruksmønster) betaler han kr 12 718. 275
Nettleiekostnaden er forholdsvis lik ved de to tarifftypene. Dette indikerer at en effektgrense på 4 kw for denne kunden er kostnadsmessig riktig. Flere europeiske land har kommet langt i innføringen av timesmålinger og tariffering ut ifra disse. Danmark har innført timesmålinger for alle kunder med et forbruk på mer enn 100 000 kwh i året [6]. Det finnes også en rekke husholdningskunder med timesmålinger. Hos Dong Energy tarifferes disse kundene ved hjelp av en modell som består av et transportledd og en rekke avgifter. Transportleddet regnes i øre/kwh og er delt inn i tre pristrinn. Dette kan sammenlignes med energileddet i NH4-tariffen. Avgiftene i Danmark er ikke spesielt interessante når man betrakter norske forhold, og de er derfor utelatt i beskrivelsen over. Ser videre på hvordan tariffen kan modifiseres for å passe norske forhold bedre. Her foreslås en tariff med et fastledd, et effektledd og avgifter. Produktet av effektforbruk per time og effektpris utgjør effektleddet. Effektprisen består av tre pristrinn avhengig av årstid og døgnvariasjon i forbrukskurven. Pristrinnene settes på grunnlag av belastningskurvene (sommer og vinter) for en kunde i Demo Steinkjer-området. Uten avgiftsleddet kan tariffen formuleres som følger: 365 24 365 24 365 24 NL FL p P p P p P L d, t L M d, t M H d, t H d 1 t 1 d 1 t 1 d 1 t 1 L 1 dersom t =21-07 d = helligdag d = helgedag 0 ellers M H 1 dersom t = 12-16 0 ellers 1 dersom t = 08-11 t = 17-20 0 ellers 276
Hvor: FL p P d,t Fastledd [kr] Pristrinn [kr/kw] Effektforbruk [kwh/h] Pristrinnene settes på bakgrunn av at nettleia til kunden skal bli lik ved bruk av en slik tariff som ved bruk av NH4-tariffen. Følgende verdier brukes i regneeksempelet: FL p L p M p H P d,t 2375 [kr] 0,28 [kr/kw] 0,35 [kr/kw] 0,65 [kr/kw] Timesmålinger [kwh/h] Figur 4 viser nettleia for en kunde i Demo Steinkjer-området ved bruk av en modifisert versjon av Dong Energy sin nettleietariff for kunder med timesmålinger. [kr] 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Pristrinn 3 Pristrinn 2 Pristrinn 1 Avgifter Fastledd 277
Som for tariffen med abonnert effekt ser man her at kunden har et reelt innsparingspotensial i månedene hvor pristrinn 2 og 3 inntreffer (her er forbruket størst). I motsetning til abonnert effekt-tariffen er en slik tariffløsning mer kompleks, og den kan derfor oppfattes som vanskelig å forholde seg til sett fra kundens side. Det viser seg utfordrende å finne en tariffløsning som vil være kostnadsriktig overfor strømnettet og som samtidig ivaretar kundens interesser. Som nevnt tidligere vil det økte effektbehovet kombinert med at brukstiden går ned være viktig for dimensjoneringen av nettet. Man ser altså at effekt blir en enda viktigere kostnadsdriver ved nettplanleggingen. En volumbasert tariff, slik som dagens NH4-tariff vil derfor bidra lite i netteffektiviseringen. Det er med andre ord viktig at tariffene reflekterer kostnadene både med tanke på energibruk og effektbruk, og at det sendes et signal om ønsket reduksjon/flytting av forbruk i perioder hvor nettet er tungt belastet. Dette oppnås til en viss grad ved de to tarifforslagene nevnt over. Tariffene innfrir likevel ikke alle kravene som stilles av samfunnet og nettselskapene. [1] NVE. (2013, November) Regulering av nettselskapene. [Online]. http://www.nve.no/no/kraftmarked/regulering-av-nettselskaene/ (sitert 29.01.2014) [2] NVE. (2010, Februar) Om nettleie. [Online]. http://www.nve.no/no/kraftmarked/nettleie1/om-nettleie-/ (sitert 29.01.2014) [3] NTE, "Nettleiepriser 2012 for private," 2012. [4] EC Group, "Fremtidens tariffer i D-nettet," 2013. [5] Ragnhild Remmen, "Nettariff: Abonnert effekt husholninger," 2013. [6] Roland Hierzinger et al., "European Smart Metering Landscape Report 2012," 2012. 278