Omfördelning av effekt för varmvattenberedning

Gällande varmvattenberedning är det från analysen tydligt att dess potential för laststyrning är direkt beroende av hur väl behovet av laststyrning sammanfaller med effektbehovet för varmvattenberedning. För de laststyrda timmarna i det laststyrda scenariot skiljde potentialen sig åt med en faktor sju. Vidare gäller att utifrån den valda metodiken för laststyrning går det inte att styra vilka grupper som laststyrs när, vilket föranleder att stor potential för omfördelning av denna effekt går förlorad. I verkligheten behöver fallet inte vara så. Genom mer avancerade laststyrningsmekanismer skulle det kunna vara möjligt att laststyra just de varmvattenberedare som uppvisar ett stort

52

effektbehov för att på så vis uppnå den maximala potentialen, som i det här fallet uppgår till 0,94 MWh/h. Som redovisats i resultaten är det de varmvattenberedare där ett effektbehov finns som också risken för låga varmvattentemperaturer är störst. I syfte att laststyra varmvattenberedare kan det därför vara av vikt att antingen ha kännedom om de individuella hushållens levnadsvanor för att säkerställa att en laststyrning inte orsakar besvär eller att ha avtalat om specifika tidpunkter då laststyrning av varmvattenberedare får ske. Kunder som t.ex. inte befinner sig i hemmet under dagarna kommer inte besväras av laststyrning dagtid, förutsatt att varmvattentemperaturen är tillräcklig då hen återvänder från jobbet.

Denna studie har visat att laststyrning av varmvattenberedare där tappvarmvattenbehovet sammanfaller med behovet av laststyrning i vissa fall kan leda till påtagligt sänkta varmvattentemperaturer. Samtidigt har det också visats att det för det laststyrda scenariot uppstått fåtal exempel på där varmvattentemperaturen nått oacceptabla nivåer som följd av just laststyrning. Laststyrningen i sig leder inte i någon större utsträckning till minskad varmvattentemperatur då standby-förlusterna generellt är så pass låga att det tar många timmar innan någon effekt kan ses. Det är när laststyrning föregås av, eller sammanfaller med, tappning av större mängder tappvarmvatten som problem kan uppstå. Ett sätt att reducera följderna av laststyrning av varmvattenberedare vad gäller varmvattentemperaturen vore att höja det börvärde som varmvattenberedarna arbetar för att upprätthålla. Det standardiserade börvärdet för varmvattentemperaturen fanns i litteraturen till 66°C, men de flesta varmvattenberedare kan ställas in för att upprätthålla en varmvattentemperatur på upp till 80°C. Således skulle en marginal på 14°C kunna skapas, vilket för det laststyrda scenariot hade inneburit att ingen varmvattenberedare under tidpunkterna för laststyrning hade nått en varmvattentemperatur under 40°C, vilket kan ses som ett bra riktmärke då det kan anses vara standarden på tappvarmvattentemperatur. Med en högre maxtemperatur minskar också risken för tillväxt av legionella-bakterier då det uppstår färre och kortare tillfällen då varmvattentemperaturen understiger de rekommenderade 60°C.

53

7 Slutsatser

Denna studie har visat att effektbehovet för uppvärmning för den genomsnittliga villan för det undersökta året varierat mellan 0 och 3,75 kWh/h, med en gränstemperatur på 16,3°C. Den genomsnittliga tappvarmvattenförbrukningen har funnits till 74,3 l/person/dag, vilket föranlett en genomsnittlig energianvändning på 984 kWh/person/år för varmvattenberedning.

För att med stor säkerhet kunna fastställa den faktiska potentialen för att sänka den abonnerade effekten måste större kunskap om kundernas villighet att låta sig laststyras tillgodogöras, lämpligtvis genom en enkätundersökning. Simuleringarna har dock visat att en potential för att omfördela effekt från eluppvärmning och varmvattenberedning på 1,0–4,1 MW existerar, beroende på kunddeltagande samt tillåten duration för laststyrning. Relaterat till dagens abonnerade effekt på 25 MW innebär det en teoretisk potential för en ny abonnerad effekt på 21,8–24,9 MW, där det mest sannolika utfallet tros innebära en sänkning av den abonnerade effekten till åtminstone 23,4–24,4 MW. Den faktiskt uppnåbara potentialen beror utöver SHE:s kunders villighet att delta i laststyrning även i stor utsträckning på hushållens specifika karaktär vad gäller dess individuella definition av minskad komfort likväl som de individuella husens och värmesystemens inneboende tröghet.

Det tycks inte otänkbart att det med en mer optimerad laststyrning samt smartare återförande av den återvändande lasten skulle vara möjligt att uppnå ännu större potential. Den nya abonnerade effekten som kan uppnås begränsas i stor utsträckning av den långa tid under vilken effekttopparna för det undersökta året har uppstått, vilket föranleder att den återvändande lasten får en väldigt stor påverkan på resultatet. Hur länge ett hushåll kan laststyras är individuellt och beror bland annat på husets specifika egenskaper, de boendes individuella toleransnivåer för komfortminskning samt värmesystemets egenskaper. Vidare kan det spekuleras i huruvida olika incitament skulle kunna bidra till en ökad villighet att delta, samt tolerans för komfortminskning, hos SHE:s elnätskunder.

Vad gäller indikatorer för nätutnyttjande är det tydligt att påverkan på medellastfaktorn även i det bästa scenariot är marginell. Mer påtaglig blir påverkan på utnyttjningsgraden, men då inga riktvärden finns idag blir några djupare slutsatser svåra att dra. Att påverkan på dessa dock inte blir större än redovisat beror på det faktum att omfördelning av effekt endast sker under ett fåtal tillfällen under året till följd av att de extrema effekttoppar som utsatts för laststyrning endast uppstår sporadiskt.

När det gäller varmvattenberedning är den teoretiska potentialen för laststyrning överlag en storleksordning lägre än för eluppvärmning. Den är dessutom direkt relaterad till hushållens varmvattenförbrukning, vilket föranleder att potential för omfördelning av effekt endast uppstår då varmvattentemperaturen sjunkit under önskat värde. Således uppstår en ökad risk för komfortminskning ur varmvattensynpunkt genom laststyrning av varmvattenberedare, även om det kan förekomma fall där konsekvensen är den motsatta. Dock uppstår endast för ett fåtal varmvattenberedare en

54

varmvattentemperatur som understiger 40°C som följd av laststyrningen och med ett högre satt börvärde för varmvattentemperaturen borde denna problematik kunna undvikas. För att förverkliga potentialen för omfördelning av effekt för varmvattenberedning är det dock av vikt att kunna identifiera de varmvattenberedare som faktiskt påvisar ett effektbehov, då stora nyttor annars går förlorade. Studien har visat att omfördelning av en aggregerad effekt på åtminstone 0,94 MWh/h skulle kunna uppnås vid en sådan identifiering.

55

8 Referenser

[1] Regeringskansliet, ”Mål för miljö och klimat,” 3 februari 2020. [Online]. Available: https://www.regeringen.se/regeringens-politik/miljo-och-klimat/mal-for-

miljo/?TSPD_101_R0=088d4528d9ab2000ef161b519f0316bd5f7539d3aa94d9c6ce a904b0bd17a580443464e5c3150c0208b44c4edc143000748be09d7d04ba0c4f7dc6e9a7 a6587f376535b6ac88f5209da4eb46548a5ac1685a8. [Använd 18 maj 2021].

[2] Liljeblad A, ”Framtidens elanvändning, En delrapport,” IVA, Stockholm, 2016. [3] Bruce J, Krönert F, Obel F, Yuen K, Wiesner E, Dyab L, et al., ”Färdplan

fossilfri el – analysunderlag,” NEPP, 2019.

[4] Öhrlund I, ”Demand Side Response - Exploring How and Why Users Respond to Signals Aimed at Incentivizing a Shift of Electricity Use in Time,” Uppsala universitet, Uppsala, 2020.

[5] Broberg T, Brännlund R, Kazukauskas A, Persson L, Vesterberg M, ”En elmarknad i förändring - Är kundernas flexibilitet till salu eller ens verklig?,” Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, 2014.

[6] Energimarknadsinspektionen, ”Efterfrågeflexibilitet - En outnyttjad resurs i kraftsystemet - Ei R2016:15,” Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, 2016. [7] Rosenlind J, Broström E, Lahti M, ”Ei:s strategi för flexibilitet i elsystemet,”

Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, okänt datum. [Online]. Tillgänglig: https://www.ei.se/download/18.6f9b6b2617714873b45f1634/1613487758406/Ener gimarknadsinspektionens-strategi-för-flexibilitet-i-elsystemet.pdf. [Använd 2 februari 2021].

[8] Borgqvist M, Karlsson F, Fyhr K, Ossman L, ”Potentialstudie Active Demand - Elforsk rapport 13:82,” Elforsk AB, Borås, 2013.

[9] Alvehag K, Werther Öhling L, Östman K, Broström E, Strömbäck E, Klasman B, ”Åtgärder för ökad efterfrågeflexibilitet i det svenska elsystemet - Ei

R2016:15,” Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, 2016.

[10] Huang Y, Grahn E, ”Tjänster för efterfrågeflexibilitet 2018 - Sammanställning av tekniska krav och andra villkor för tillhandahållandet av tjänster i form av ändrad elförbrukning - Ei R2018:15,” Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, 2018.

[11] Alparslan Zehir M, Bagriyanik M, ”Demand Side Management by controlling refrigerators and its effects on consumers,” Energy Conversion and Management, pp. 238-244, 26 september 2012.

[12] Bartusch C, Wallin F, Odlare M, Vassileva I, Wester L, ”Introducing a demand- based electricity distribution tariff in the residential sector: Demand response and customer perception,” Energy Policy, pp. 5008-5025, 1 juli 2011.

[13] Swenman M, Wigenborg G, Bobadilla Robles H, ”Tjänster för efterfrågeflexibilitet - Sammanställning av tekniska krav och andra villkor för tillhandahållandet av tjänster i form av ändrad elanvändning - Ei R2020:10,”

56

[14] Persson S, Ström L, ”Tjänster för efterfrågeflexibilitet - Sammanställning av tekniska krav och övriga villkor för tillhandahållet av tjänster i form av ändrad elförbrukning - Ei PM2015:02,” Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, 2015. [15] Energimyndigheten, ”Slutrapport - Nya samverkansmodeller på

energimarknaden,” Energimyndigheten, Eskilstuna, 2018.

[16] Ericson T, ”Short-term electricity demand response,” Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, 2007.

[17] Lindskoug S, ”Demonstrationsprojekt - Effektstyrning på användarsidan vid effektbristsituationer - Elforsk rapport 05:31,” Elforsk AB, Stockholm, 2005. [18] Janols M, ”Hushålls- och företagskunders potential till laststyrning i Umeå

Energis Elnät - En förstudie till projektet Elnätstariffer,” Umeå universitet, Umeå, 2016.

[19] Brodén DA, ”Modeling and Simulations of Demand Response in Sweden,” Kungliga Tekniska högskolan, Stockholm, 2017.

[20] Persson E, Berg B, Fernlund F, Lindbom O, ”Pilotstudie i Vallentuna - Reflektioner rörande affärsmodeller för förbrukarflexibilitet och självlärande prognosstyrning för kundanpassad effektreglering - Elforsk rapport 12:48,” Elforsk AB, Uppsala, 2012.

[21] Fritz P, ”Effektkapacitet hos kunderna - En sammanfattning av IEA-projektet ”Demand Response Resources, task 13” - Elforsk rapport 07:08,” Elforsk AB, Stockholm, 2007.

[22] Bartusch C, Alvehag K, ”Further exploring the potential of residential demand response programs in electricity distribution,” Applied Energy, pp. 39-59, 16 april 2014.

[23] Nylén P-O, ”Möjligheter och hinder för laststyrning - Fokus på privatkunder med eluppvärmning - Elforsk rapport 11:70,” Elforsk AB, Stockholm, 2011.

[24] Monie SM, Nilsson AM, Åberg M, ”Comparing electricity balancing capacity, emissions, and cost for three different storage-based local energy systems,” IET

Renewable Power Generation, 17 februari 2021.

[25] Energimyndigheten, ”Luftluftvärmepumpar 2009-2013,” 7 oktober 2014. [Online]. Tillgänglig: https://www.energimyndigheten.se/tester/tester-a-

o/luftluftvarmepumpar-2009-

2013/?showTable=1&showTable=1&showTable=1&showTable=1&showTable=1 . [Använd 18 maj 2021].

[26] Dahlström C, Eriksson E, Fritz P, Lydén P, ”Framtagande av effektprofiler samt uppbyggnad av databas över elanvändningen vid kall väderlek - Elforsk rapport 11:12,” Elforsk AB, Stockholm, 2011.

[27] Jensen L, Warfvinge C, Värmebehovsberäkning - Kursmaterial Installationsteknik

FK, 2001.

[28] GROHE, ”Svenskarna spenderar mest tid i duschen – men är villiga att ändra sina vanor,” GROHE, Stockholm, 2020.

[29] NIBE, Varmvattenberedare, Markaryd: NIBE, okänt datum. [Online]. Tillgänglig: https://img.bygghemma.se/pfiles/nibe-broschyr__1adaf74a-e2a5-43ca-b27e- eb900e13a767.pdf. [Använd 2 februari 2021]

57

[30] Energimyndigheten, ”Vattenanvändning i hushåll - Med schabloner och mätningar i fokus - ER 2012:03,” Energimyndigheten, Eskilstuna, 2012.

[31] Energimyndigheten, ”Varmvattenberedare,” 10 oktober 2014. [Online]. Tillgänglig: https://www.energimyndigheten.se/tester/tester-a-o/varmvattenberedare/] . [Använd 18 maj 2021].

[32] Boverket, ”Legionella i vatten,” 24 april 2017. [Online]. Available: https://www.boverket.se/sv/PBL-kunskapsbanken/regler-om-

byggande/boverkets-byggregler/vatten-och-avlopp/legionella-i-vatten/]. [Använd 18 maj 2021].

[33] Sandels C, Widén J, Nordström L, ”Forecasting household consumer electricity load profiles with a combined physical and behavioral approach,” Applied Energy, pp. 267-278, 10 juli 2014.

[34] Steen D, Tuan LA, Carlson O, ”Effects of Network Tariffs on Residential Distribution Systems and Price-Responsive Customers Under Hourly Electricity Pricing,” IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, pp. 617-626, 2 mars 2016. [35] Daikin Sweden AB, ”Varmvattenberedare ECH₂O,” okänt datum. [Online].

Tillgänglig: https://www.daikin.se/content/dam/DASW/document- library/catalogues/ac/värmepumpsberedare/ECPSV16-

732_varmepumpsberedare_LR.pdf. [Använd 3 juni 2021].

[36] Energimarknadsinspektionen, ”Beräkning av normnivåer för effektivt utnyttjande av elnätet avseende tillsynsperioden 2020-2023 - REL00089 - Bilaga 5,”

Energimarknadsinspektionen, Eskilstuna, okänt datum. [Online]. Tillgänglig: https://www.ei.se/download/18.765ba991784b13246f1d571/1619175149162/REL0 0089_Bilaga_5_Normnivar_effektivt_natutnyttjande_2020_2023.pdf. [Använd 1 maj 2021]

[37] Energimarknadsinspektionen, ”Ny föreskrift som berör elnätsföretagens inrapportering,” 7 juli 2020. [Online]. Tillgänglig: https://www.ei.se/om- oss/nyheter/2020/2020-07-07-ny-foreskrift-som-beror-elnatsforetagens- inrapportering. [Använd 18 maj 2021].

[38] Morén G, ”Energimarknadsinspektionens författningssamling,” 7 juli 2020. [Online]. Tillgänglig:

https://www.ei.se/download/18.5b0e2a2a176843ef8f5b7e/1608639227327/EIFS- om-ändring-i-EIFS-2012-4-om-redovisning-av-nätverksamhet-EIFS-2020-2.pdf. [Använd 18 maj 2021].

[39] SMHI, ”Ladda ner meteorologiska observationer,” okänt datum. [Online]. Tillgänglig: https://www.smhi.se/data/meteorologi/ladda-ner-meteorologiska- observationer/#param=airtemperatureInstant,stations=all,stationid=96560. [Använd 15 februari 2021].

[40] Lindskoug S, ”Demonstrationsprojekt - Effektstyrning på användarsidan vid effektbristsituationer, fortsättningsprojekt - Elforsk rapport 06:83,” Elforsk AB, Stockholm, 2006.

[41] Widén J, Wäckelgård E, ”A high-resolution stochastic model of domestic activity patterns and electricity demand,” Applied Energy, pp. 1880-1892, 28 november 2009.

58

[42] Widén J, Nilsson AM, Wäckelgård E, ”A combined Markov-chain and bottom-up approach to modelling of domestic lighting demand,” Energy and Buildings, pp. 1001-1012, oktober 2009.

[43] SCB, ”Antal och andel hushåll samt personer efter region och hushållsstorlek. År 2011 - 2020,” okänt datum. [Online]. Tillgänglig:

https://www.statistikdatabasen.scb.se/pxweb/sv/ssd/START__BE__BE0101_ _BE0101S/HushallT03/. [Använd 23 februari 2021].

[44] Çengel YA, Boles MA, Thermodynamics - An Engineering Approach, New York: McGraw-Hill Education, 2015.

[45] Energimyndigheten, ”Energistatistik för småhus,” 16 oktober 2020. [Online]. Available: https://www.energimyndigheten.se/statistik/den-officiella-