Helena Segerberg Rikke Helbirk Jensen. EnergyController. Analyse og udvikling af et koncept til implementering af fleksibelt elforbrug i boliger

Helena Segerberg Rikke Helbirk Jensen EnergyController Analyse og udvikling af et koncept til implementering af fleksibelt elforbrug i boliger Fleksibelt Masterprojekt og Polyteknisk Midtvejsprojekt, Juli 2006

Helena Segerberg Rikke Helbirk Jensen EnergyController Analyse og udvikling af et koncept til implementering af fleksibelt elforbrug i boliger Fleksibelt Masterprojekt og Polyteknisk Midtvejsprojekt, Juli 2006

EnergyController, Analyse og udvikling af et koncept til implementering af fleksibelt elforbrug i boliger Rapporten er udarbejdet af: Helena Segerberg Rikke Helbirk Jensen Vejleder(e): Esben Larsen Ørsted DTU Center for Elteknologi (CET) Danmarks Tekniske Universitet Elektrovej Bygning 325 2800 Kgs. Lyngby Denmark www.oersted.dtu.dk/cet Tel: (+45) 45 25 35 00 Fax: (+45) 45 88 61 11 E-mail: cet@oersted.dtu.dk Udgivelsesdato: 3. juli 2006 Klasse: Udgave: Bemærkninger: 1 (offentlig) 1. udgave Denne rapport er indleveret som led i opfyldelse af kravene for opnåelse af Master of Science in Engineering (MSc) på Danmarks Tekniske Universitet, dels som Master Thesis (Fleksibel Master Programmet) dels som Polyteknisk Midtvejsprojekt. Rettigheder: Helena Segerberg, Rikke Helbirk Jensen, 2006 2

FORORD I denne rapport beskrives et koncept, der skal muliggøre implementering af fleksibelt elforbrug i boliger. EnergyController er et forslag til et sådant koncept. Rapport henvender sig primært til den, der ønsker et indblik i, hvordan et koncept som EnergyController kan udformes og hvordan dette koncept kan indgå i elnettets fysiske og økonomiske struktur. Rapport er udarbejdet som hhv. Polyteknisk Midtvejsprojekt (Rikke Helbirk Jensen) og som et Fleksibel Master Projekt (Helena Segerberg). Omfanget udgør 15 ECTS-point per person, i alt 30 ECTS-point for den samlede opgave. Konceptet EnergyController er bl.a. inspireret af vores deltagelse i en konceptudviklings-gruppe til produktet Energy Trader. Energy Trader ligner konceptet EnergyController, men idéen til Energy Trader er udviklet på Energy Camp 05 i november 2005. Den nævnte konceptudviklingsgruppe, Energy Trader gruppen, har udarbejdet et notat, som blev fremsendt til Folketingets Energipolitiske Udvalg. Som deltagere i Energy Trader gruppen, var vi medforfattere til dette notat, jf. Appendiks C. Notatet blev diskuteret på et møde med energipolitisk udvalg den 29. marts 2006, og resulterede efterfølgende i at socialdemokratiets energipolitiske ordfører Torben Hansen i april 2006 stillede forslag om fjernaflæste timemålere i alle danske husstande 1, samt at der mere overordnet skulle gøres en indsats for sikre et fleksibelt og intelligent forbrug 2. I forbindelse med nærværende projekt har vi deltaget i flere seminarier, bl.a. arrangeret af Energinet.dk samt Energi Industrien. Disse seminarer, samt Energy Trader gruppens arbejde, har vist os at fleksibelt elforbrug er et højaktuelt emne. I forbindelse med udarbejdelsen af denne rapport, og specielt i forbindelse med arbejdet i Energy Trader gruppen, har vi etableret mange kontakter. I denne forbindelse skal der 1 Bjarke Fonnesbæk, IDA - bilag 3 2 Socialdemokratiet den 18.april Internetreference: [11] 3

Forord rettes en tak til medlemmer i Energy Trader gruppen, der i bredt omfang har bidraget med viden indenfor området. Herunder skal specielt nævnes Joakim Petersen fra Innovus, Søren Hansen fra Danfoss og Franz Meril fra Tell-it-online. Endelig takker vi Anders Houmøller Nord Pool A/S og Ernst Boye Nielsen fra Desitek for deres hjælp: Endvidere skal der rettes en tak til Powerline Centeret i Herning for den tid har taget sig dels ved vores besøg og ved efterfølgende drøftelser, her vil vi specielt nævne Karsten Bejder. En særlig tak skal rettes til Michael Togeby fra EA Energy Analyse A/S for den tid og det overskud han har vist os. Ligeledes vil vi rette en varm tak til Casper Kofod, Energy Piano, der har brugt tid og energi på at gennemgå rapporten, og som derigennem har bidraget med sin viden på området. 4

ABSTRACT In the following report the possibilities for implementation of Demand Response in houses are investigated. Demand Response can be achieved through giving the consumers the possibility of regulating their power consumption on the basis of price signals or control signals. The price signals can be directly related to the market prices at the Nordic Power Market. The control signals can e.g. give messages to shut down the power when the consumption is used as regulation power. If the consumer is to be given the possibility of regulating his consumption on the basis of price signals, it is necessary to install powermeters, which are able to handle remote hourly measurements. Remotely measured, hourly reading data are necessary in order to make hourly invoicing possible. Already, equipment is available for contol of power and heating and for monitoring of the house. This equipment could also be used in connection with Demand Response. It is of outmost essence that the requirements of the consumer is in the centre. Therefore, the consumer must be able to influence, which units should be shut off, when and for how long. Besides, the consumer must be able to cancel the shut down procedure. It is recommended that only those units are picked, where a shut down of power is not bothering the consumer, like electrical heating, refrigerators and freezers. If Demand Response is to be widely spread, it will be necessary that equipment from different manufacturers can co-operate. Therefore it is important, that open, secure and well defined common standards are agreed upon for the communication between the different units in a house. If the consumption in the houses is to be used as a regulatory force, it is important that the total effect of power connection or disconnection is not too large. 5

RESUMÉ I følgende rapport undersøges mulighederne for implementering af fleksibelt elforbrug i boliger. Fleksibelt elforbrug kan opnås ved at give forbrugerne mulighed for at regulere deres forbrug efter prissignaler eller styresignaler. Prissignalerne kan være direkte relateret til markedspriserne på elbørsen. Styresignalerne kan for eksempel give besked om udkobling i forbindelse med anvendelse af elforbrug som regulerkraft. Hvis forbrugeren skal få mulighed for at regulere sit forbrug efter prissignaler, er det nødvendigt at der installeres elmålere, der kan håndtere målinger på minimum timebasis og som kan fjernaflæses. Fjernaflæsningen med timedata er nødvendig for at muliggøre timeafregning. Der findes allerede udstyr, der kan installeres i boligen med henblik på styring af el og varme samt overvågning af boligen. Dette udstyr kan også anvendes i forbindelse med fleksibelt elforbrug Det er essentielt at forbrugerens behov er i centrum når fleksibelt elforbrug indføres i en bolig. Forbrugeren skal derfor have indflydelse på, hvilke apparater der skal udkobles samt hvornår og hvor længe. Endvidere skal forbrugeren kunne vælge at afbryde en udkobling. Det anbefales, at der kun vælges apparater hvor forbrugeren ikke generes af eventuelle udkoblinger, fx elvarme samt køleskabe og frysere. Hvis fleksibelt elforbrug udbredes, er det nødvendigt at udstyr af forskellige fabrikater kan virke sammen. Derfor er det vigtigt, at der bliver enighed om åbne, sikre og veldefinerede standarder til kommunikation mellem de forskellige enheder i boligen. Hvis forbruget i boligerne skal anvendes som regulerkraft er det vigtigt, at den samlede ud- eller indkoblede effekt ikke bliver for stor. 7

INDHOLDSFORTEGNELSE Forord...3 Abstract...5 Resumé...7 Indholdsfortegnelse...9 Liste over figurer...13 Liste over tabeller...17 1 Indledning...19 1.1 Baggrund for rapporten...19 1.2 Problemformulering...21 1.3 Afgrænsning...22 1.4 Metode...23 2 Elsystemets fysiske og økonomiske struktur...25 2.1 Elnettets fysiske struktur...25 2.2 Elmarkedets økonomiske struktur...29 2.3 Sammenfatning af elsystemets fysiske og økonomiske struktur...40 3 Demand Response...43 3.1 Hvorfor er fleksibelt elforbrug vigtigt?...44 3.2 Forskellige metoder for at fremme fleksibelt elforbrug...45 3.3 Sammenfatning af Demand Response...48 4 Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet...51 4.1 Fleksibelt elforbrugs rolle i Elsystemet...51 4.2 Elprisen...56 4.3 Aggregator...56 4.4 Fjernaflæste elmålere...57 4.5 Måledata fra boligen...57 4.6 Pris og styresignaler...58 4.7 Sammenfatning af indpasning af fleksibelt elforbrug i det økonomiske marked 59 9

Indholdsfortegnelse 5 Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug... 61 5.1 Omkostninger forbundet med fleksibelt elforbrug... 62 5.2 Gevinster forbundet med fleksibelt elforbrug... 65 5.3 Om forbrug og priser... 72 5.4 Sammenfatning af omkostninger og gevinster forbundet med fleksibelt elforbrug... 82 6 Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter... 83 7 Kommunikationssystemer... 85 7.1 Fysisk opbygning af et system til fleksibelt elforbrug... 85 7.2 Generelt vedrørende kommunikationen internt og eksternt... 88 7.3 Internt i boligen... 90 7.4 Eksternt, dvs. mellem boligen og masteren samt mellem elmåleren og elhandelsselskabet... 104 7.5 Sammenfatning af afsnittet kommunikation... 105 8 Udstyr til Home-Automation... 107 8.1 Det intelligente hjem... 108 8.2 Kort sammenfatning af hvad de forskellige Home-automation udstyr har af muligheder... 110 9 Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug... 113 9.1 Introduktion... 113 9.2 Belysning... 115 9.3 Køleskabe og fryser... 119 9.4 Elvarme... 126 9.5 Computere og andet it-udstyr... 130 9.6 Tørretumbler, Vaskemaskine og Opvaskemaskine... 134 9.7 Sammenfatning af muligheder og problemstillinger i forbindelse med anvendelse af apparater... 137 10 Konceptbeskrivelse... 143 10.1 Indledning... 143 10.2 Fleksibelt elforbrug... 143 10.3 Forbrugeren i centrum... 144 10.4 Udstyr i boligen til fleksibelt elforbrug... 144 10.5 Kommunikation i et elmarked med fleksibelt elforbrug... 145 10.6 Fysisk opbygning af EnergyContoller... 146 10.7 Fleksibelt elforbrug på elmarkedet... 148 10.8 Konkrete eksempler på anvendelse af konceptet EnergyController... 149 10

Indholdsfortegnelse 11 Diskussion...155 12 Konklusion...159 12.1 Perspektiver...160 12.2 Videre arbejde...160 Litteraturreferencer...161 Internet referencer...167 Appendiks...171 A Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter...173 A.1. Analytiske projekter...173 A.2. Pilotprojekter...176 A.3. Andre muligheder...180 A.4. Sammenfatning af erfaringsprojekter...181 B Udstyr til Home-Automation...183 B.1. Det intelligente hjem...184 B.2. Danfoss...186 B.3. Innovus...189 B.4. Tell-it-online...192 B.5. HusetMitt...196 B.6. Sammenfattende kommentarer til afsnittet vedr. udstyr til home-automation..198 C Energy Trader Notat...199 D Opbygning af Elmarkedet år 2006...201 Bilags fortegnelse...203 11

LISTE OVER FIGURER Figur 1-1 Basisfremskrivning af vedvarende energi i elforsyningen... 19 Figur 1-2 1) Der produceres mindre vindkraft, og produktionen på kraftværkerne øges til det maksimale for at opretholde balance. 2) Ved maksimal produktion øges forbruget, og der skabes ubalance (rød skravering). 3) Ved maksimal produktion falder et kraftværk ud, og der skabes ubalance (rød skravering)... 21 Figur 2-1 Elnettets fysiske struktur fra Kraftværk til bolig... 26 Figur 2-2 - De tre typer af regulerkraft i forhold til tiden fra driftsøjeblikket eller fra besked om op- eller nedregulering er givet. Data og betegnelser er gældende for Vestdanmark... 27 Figur 2-3 Regulerkraft i Danmark, Østdanske betegnelser... 28 Figur 2-4 Det sjællandske transmissionsnet... 28 Figur 2-5 - Det lokale netselskab ejer elmåleren i boligen. Netselskabet aflæser måleren og afregner PSO-afgift samt nettarif. Måledata sendes videre til det elhandelsselskab som forbrugeren har valgt. Elhandelsselskabet afregner markedsdelen med forbrugeren.... 30 Figur 2-6 elregning fra Nesa til en kunde som ikke har valgt en anden elhandler og som derfor får leveret el fra forsyningsselskabet Nesa Forsyning A/S... 31 Figur 2-7 - Elprisen fordelt på den reelle pris for elektriciteten som tilfalder elselskabet til dækning af sine omkostninger og andre afgifter som tilfalder staten.... 32 Figur 2-8 - Markedsprisen på el fastlægges på Den Nordiske Elbørs, Nord Pool ved at Producenter og Elhandelsselskaber indsender deres købs og salgsbud.... 33 Figur 2-9 - Beregning af systemprisen for en driftstime ud fra de til Nord Pool indkomne købs- og salgsbud.... 34 Figur 2-10 Tidslinie for handel til en driftstime fra 16-17. Det er kun i Østdanmark at der er mulighed for at handle på Elbas. Dette kan ske fra klokken 17 dagen før driftstimen og indtil en time før driftstimen.... 35 13

Liste over figurer Figur 2-11 - Spotprisen på elektricitet, fredag d. 24. februar til fredag d. 3. marts. Data fra Nord Pool d. 3. marts. 10 kr./mwh = 1 øre/kwh...37 Figur 2-12 - Afregning af balancekraft mellem TSO og Elhandelsselskaberne og producenterne...38 Figur 2-13 - Eksempel på balancekraft. Inspirationskilde: Nord Pool...39 Figur 2-14 - Markeder og varslingstider på det nordiske elmarked....40 Figur 2-15 - Sammenstilling af elmarkedet hvor boligen er en aktør...41 Figur 3-1 - Figuren viser hvorledes man med fleksibelt elforbrug kan påvirke elforbruget. Med fleksibelt elforbrug er det muligt at skære ned på elforbruget i spidslastperioder eller flytte forbruget fra spidslast- til lavlastperioder. Endvidere kan fleksibelt elforbrug lede til at forbruget øger i lavlastperioder....44 Figur 4-1 - Elsystemets planlægning vist som beslutninger i forhold til tiden. Mulig leveret effektmængde, som der kan tages beslutning om, bliver mindre, jo nærmere man kommer driftsøjeblikket. Dette forhold er symboliseret med pilespidsen, der er bred når der er lang tid til driftsøjeblikket og smallere jo nærmere man kommer driftsøjeblikket....52 Figur 4-2 - Forskellige typer af Demand Response programmer kan iværksættes på forskellige tidspunkter....53 Figur 4-3 Sammenstilling af elmarkedet hvor boligen er en aktør med mulighed for fleksibelt elforbrug....59 Figur 5-1 Fleksibelt elforbrug giver både en fordel med hensyn til mindskede variable omkostning i elnettet (tab) og en prisreduktion på spotmarkedet....67 Figur 5-2 Elpriserne den 28. november 2005...73 Figur 5-3 Den dyreste driftstime i året i hhv. Vest- og Østdanmark....73 Figur 5-4 Døgnbelastning for den samlede elforsyning illustreret for hhv. sommer og vinter, hverdag og weekend. Figur 18 s. 34 Dansk Elforsyningsstatistik...74 Figur 5-5 Elforbrug i lejligheder uden elvarme den mandag d. 6 fredag d. 10 december 2004...76 Figur 5-6 Elforbruget for de første fem sammenhængende hverdage i årets måneder 2004...77 Figur 5-7 Forbruget i boliger med og uden elvarme onsdag den 16. juni 2004...78 Figur 5-8 Belastningen i boliger i forhold til den samlede belastning (stort linie) onsdag den 16. juni 2006...79 Figur 5-9 Belastningen i boliger i forhold til den samlede belastning (sort linie) onsdag den 15. december 2004...79 14

Liste over figurer Figur 5-10 Markedsprisen i forhold til belastningen den 15. december 2004... 80 Figur 5-11 Markedsprisen i forhold til belastningen den 16. juni 2004... 81 Figur 5-12 Belastning den mandag den 29. november 2004 og pris mandag den 28. november 2005... 81 Figur 7-1 - Kommunikationsliner i et elmarked med fleksibelt elforbrug... 85 Figur 7-2 Enheder og kommunikationsliner ved indførelse af fleksibelt elforbrug i boliger... 86 Figur 7-3 - Z-Wave har den store fordel at netværket er selvorganiserende i den forstand at signalet kan blive routet videre. Hvis signalet af en eller anden grund ikke kan komme videre på grund af afstanden eller interference problemer, bliver det bare sendt en anden vej i stedet for... 90 Figur 7-6 - Z-Waves protokolstak, som i princippet består af de fire lag: applikationslagret, overføringslaget, lagret for MAC-adressen og lagret for RF-media... 95 Figur 7-7 - PKC indbygget i en tysk stikkontakt.... 101 Figur 9-1 Fordeling af elforbrug på apparater i boligen... 114 Figur 9-2 Forbrugsgoder i danske husholdninger 2006... 114 Figur 9-3 Belysningen beskrevet i en bolig for en hverdag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (rød) og vinter (grøn) jf. Figur 5-4.... 117 Figur 9-4 Belysningen beskrevet i en bolig for en weekend dag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (blå) og vinter (gul) jf. Figur 5-4.... 117 Figur 9-5 Et køleenheds energiforbrug varierende efter hvornår køleenhederne køler... 120 Figur 9-6 Mange køleenheder, hvor nogle køler og andre står stille til de når temperaturen T High.... 122 Figur 9-7 Kompressor i et køleskab hvor kompressoren køler ned umiddelbart inden en prisstigning..... 123 Figur 9-8 Ved at ændre temperaturerne T High og T Low er det muligt midlertidigt at reducere forbruget... 124 Figur 9-9 Termostat til et køleenhed der regulerer efter frekvensen... 124 Figur 9-10 De varierende parametre i forbindelse med fleksibel anvendelse af et køleenhed... 125 Figur 9-11 - Elvarme beskrevet i en bolig for en hverdag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (rød) og vinter (grøn) jf. Figur 5-4.... 127 15

Liste over figurer Figur 9-12 - Elvarme beskrevet i en bolig for en weekend, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (blå) og vinter (gul) jf. Figur 5-4...128 Figur 9-13 Mulighed for tilpasning af elforbrug til timeprisen...130 Figur 9-14 Effektforbrug på pc-udstyr som ikke anvendes...131 Figur 9-15 Døgnkurve for computerbrug i hverdage...132 Figur 9-16 Døgnkurve for computerbrug i weekend...133 Figur 10-1 Fleksibelt elforbrugs indvirken på forbruget....144 Figur 10-2 Kommunikationslinier i et elmarked med fleksibelt elforbrug...145 Figur 10-3 EnergyControllers fysiske opbygning samt kommunikationslinier...147 Figur 10-4: Eksempel på elhandlerens handel med boligernes forbrug på Nord Pool via hvor boligforbrugerne regulerer sit forbrug efter prissignaler fra elhandelsselskabet....151 Figur 10-5: Eksempel på en kritisk situation hvor en transmissionslinie falder ud og boligforbrugeren reagerer efter styresignaler fra elhandelsselskabet....154 16

LISTE OVER TABELLER Tabel 2.2.1 Elprisen med og uden abonnement, for at synliggøre hvor stor en del der udgøres af; fordeling af abonnement, netbetaling, markedsdel samt moms og afgifter på elregningen, for en bolig med et årligt elforbrug på 5960 kwh... 32 Tabel 7.3.1 - Data for forskellige radiokommunikationsforbindelser internt i en bolig. På trods af at tabellen er ufuldstændig, giver den et godt overblik over de forskellige systemer.... 99 Tabel 9.3.1 - Elsparefondens data for køleskabers årlige energiforbrug afhængigt af energiklasse... 120 Tabel 9.5.1 Bærbare computere energibesparende... 131 Tabel 9.6.1 Energibesparende tørretumblere... 135 Tabel 9.6.2 Energibesparende vaskemaskiner... 135 Tabel 9.6.3 Energibesparende opvaskemaskiner... 135 Tabel 9.7.1 Mulighed for anvendelse af apparater i forbindelse med de forskellige Demand Response programmer. Demand Response programmerne er 1) Direct load control (Central styring af udvalgte belastninger) 2), Interruptible/curtailable (I/C) service (Belastningsreduktion i bestemte tidsperioder), 3) Capacity Market Programs (Belastningsreduktion med varslingstid på nogle dage), 4)Emergency Demand Response Programs (Belastningsreduktion i kritiske situationer)... 139 17

1 INDLEDNING 1.1 Baggrund for rapporten I fremtiden stræbes der fra politisk hold mod, at der integreres flere vedvarende energiressourcer i den danske elforsyning, og det forventes, at de vedvarende energiressourcer i 2025 bidrager med mere end 36 % af den samlede elproduktion i Danmark, jf. Figur 1-1. Figur 1-1 Basisfremskrivning af vedvarende energi i elforsyningen3 Vindkraft vil udgøre en stor del af stigningen 4 og denne øgede mængde kan lede til en forringet forsyningssikkerhed i og med at vindkraften producerer som vinden blæser. For at opretholde forsyningssikkerheden kræves, at forbrug og produktion hele tiden er i balance. Dette kræver et nøje planlægnings- og prognosearbejde. Vindkraftproduktionen er i sagens natur svær at planlægge, hvorfor det dagligt kan være svært at fastsætte det kommende døgns øvrige kraftværksproduktion således at balancen mellem produktion og forbrug opretholdes. Endvidere kan det sjældent forekomme at vindmøller lukker ned grundet stærk blæst. Med store vindmølleparker kan dette lede til, at store produktionsmængder kan forsvinde indenfor korte tidsintervaller. 3 Energistrategi 2025, Energistyrelsen, Figur 1- Internetreference [12] 4 Energistrategi 2005, side 8 Internetreference [12] 19

Indledning I forbindelse med indførelsen af mere produktion af el på vindkraftværker i elnettet er det derfor væsentligt, at der overvejes metoder der sikrer, at forsyningssikkerheden kan opretholdes i de fornævnte situationer. Anskueliggørelse af kapacitetsproblemet En kold vinteraften, fx juleaften, er et typisk eksempel på når der kan opstå kapacitetsproblemer i elnettet. Dette eksempel kan illustreres ved følgende scenarie: Elproduktionen den pågældende juleaften består af en kombination af vindkraft og kraftværksproduktion. Vindkraftproduktionen er afhængig af vindhastigheden, og det er således hele tiden nødvendigt at tilpasse kraftværksproduktionen, således at balancen opretholdes. Samlet tilgængelig produktionskapacitet består altså af en del som er afhængig af vindstyrken og en anden del som er uafhængig af vindstyrken. I et bestemt driftsøjeblik dækkes forbruget af en bestemt mængde vindenergi. På grund af en reduceret vindstyrke reduceres vindkraftproduktionen. For stadig at kunne dække forbruget, reguleres produktionsmængden op på de øvrige kraftværker. Dette skitseres på Figur 1-2-1 Med udgangspunkt i nævnte situation øges forbruget. Det er nu nødvendigt yderligere at regulere op på kraftværkerne, men hvis der ikke findes yderligere produktionskapacitet i nettet, er det ikke muligt at dække det øgede forbrug. Der opstår derfor ubalance mellem forbrug og produktion. Dette er skitseret Figur 1-2-2. Det kunne også tænkes, at der i situationen hvor kraftværkerne har reguleret deres effekt op for at dække en reduceret produktion på vindmøller, falder et kraftværk ud på grund af en fejl. I denne situation er det nødvendigt yderligere at opregulere på de øvrige kraftværker. Hvis det i denne situation ikke er muligt at opregulere kraftværkerne yderligere, opstår der også her ubalance mellem forbrug og produktion. Dette er skitseret Figur 1-2-3. 20

Indledning MW Vindkraftsproduktion Vindkraftsproduktion Ubalance Ubalance Vindkraftsproduktion Kraftværksproduktion Kraftværksproduktion Kraftværksproduktion 1 2 3 Figur 1-2 1) Der produceres mindre vindkraft, og produktionen på kraftværkerne øges til det maksimale for at opretholde balance. 2) Ved maksimal produktion øges forbruget, og der skabes ubalance (rød skravering). 3) Ved maksimal produktion falder et kraftværk ud, og der skabes ubalance (rød skravering). Det er altså nødvendigt, at der findes en given mængde reservekapacitet i elsystemet, som det er muligt at regulere op med, således at både et svingende forbrug og produktion kan dækkes. Der kan være tale om både op- og nedregulering, og i visse kritiske situationer kan det være nødvendigt at foretage denne regulering meget hurtigt. Fleksibelt elforbrug en mulig løsning af kapacitetsproblemet En metode til at løse de fremtidige kapacitetsproblemer, er ved fleksibelt elforbrug, hvor udvalgt forbrug kan kobles ud i forbindelse med kapacitetsmangel for herved at bibeholde balancen mellem forbrug og produktion. Med fleksibelt elforbrug muliggøres det at kompensere for selv meget hurtige ændringer. Fleksibelt elforbrug kan herved udgøre de yderste kraftværker. Fleksibelt elforbrug er mulig både i virksomheder og i private boliger. I denne rapport vil vi dog alene behandle sidstnævnte. Denne rapport kan fungere som baggrundsmateriale, til personer som måtte ønske at udvikle konceptet EnergyController, eller som har interesse i at udvikle et lignende koncept. 1.2 Problemformulering Ved priselastisk elforbrug forstås elforbrugernes mulighed for at reagere på stigende eller faldende elpriser. Priselastisk elforbrug kan fremme udviklingen af fleksibelt elforbrug, som kan blive nødvendigt i en fremtid med mindre kapacitet i elnettet. I takt med den generelt øgede belastning, bliver elnettets kapacitet stadig mindre. Dette forhold kan et fleksibelt elforbrug imødegå, da en del af forbruget herved vil flyttes fra spidslast til andre tidspunkter, hvor elektriciteten er billigere, samt da fleksibelt elforbrug generelt vil medvirke til elbesparelser. Endvidere kan et fleksibelt elforbrug 21

Indledning muliggøre en udvidelse af elproduktionen fra vindmøller, eftersom fleksibelt elforbrug kan kompensere for pludselige ændringer i elproduktionen. Et koncept der kan fremme fleksibelt elforbrug, er EnergyController. Tanken med EnergyController er, at enkelte apparater i en bolig skal kunne kobles til og fra, fra et overordnet styret niveau, ud fra præferencer sat af forbrugeren. På baggrund heraf kan følgende problemformulering opstilles: Hvordan skal konceptet EnergyController udformes, således at konceptet kan indgå, såvel i det fysiske elsystem som i det økonomiske elmarked, samt hvilke forudsætninger kræver dette rent teknisk? Denne problemstilling er udgangspunktet for nærværende projekt, og problemstillingen søges belyst ved en analyse som tager sine udgangspunkter i følgende: Undersøgelse af strukturen i det økonomiske og fysiske elnet, med henblik på at påvise, hvilke aktører på elmarkedet der kan have interesse i udvikling af koncepter til fleksibelt elforbrug. Undersøgelse af erfaringer fra tidligere relaterede projekter. Undersøgelse af, hvilke produkter der allerede findes eller snart kommer på markedet, og som kan anvendes i konceptet EnergyController. Med udgangspunkt i analysen er det hensigten at udarbejde et forslag til en konceptbeskrivelse af, hvorledes konceptet EnergyController kan udformes. 1.3 Afgrænsning Det er muligt at implementere fleksibelt elforbrug i flere former for forbrugsmønstre. Denne rapport vil alene tage udgangspunkt i, hvorledes at fleksibelt elforbrug kan implementeres i en bolig, med henblik på at give forbrugeren samt elforsyningen de fordele, der er knyttet til fleksibelt elforbrug i boliger. For at skabe en dybere forståelse for fordelene ved fleksibelt elforbrug, vil det dog, være nødvendigt at kigge dybere på nogle af emnerne, fx den økonomiske struktur i elmarkedet. Der vil i rapporten blive gennemgået forskellige former for kommunikation, mellem de fysiske enheder i EnergyController, men rapporten vil koncentrere sig om kommunikationen internt i boligen, og således ikke tage stilling til hvilken kommunikation der anvendes mellem det overordnet styrende niveau og boligen. Der vil i rapporten ikke blive taget stilling til prisen for at indføre konceptet EnergyController i en bolig. Dette skyldes bl.a. at det afhænger af om det er elforsyningen eller den enkelte forbruger der finansierer indførelsen af konceptet i 22

Indledning boligen. Endvidere afhænger det af, hvilke produkter der vælges til udformningen af konceptet EnergyController, samt hvilke ekstra faciliteter konceptet skal have. Desuden afhænger forbrugerens motivation til selv at finansiere produkter, af den fortjeneste som forbrugeren kan opnå. Fortjenesten afhænger af, hvilke tariffer og programmer der vælges til at give forbrugeren den økonomiske kompensation. Beslutningen om dette vil blive truffet af den eller de der udvikler konceptet og indfører det på markedet, samt hvorvidt der fra politisk hold ønskes at give tilskud til fleksibelt elforbrug. 1.4 Metode For at fastsætte, hvorledes konceptet EnergyController skal udformes, er det nødvendigt at foretage en analyse af de strukturer som EnergyController skal indgå i. Her tænkes bl.a. på elnettets fysiske struktur samt det økonomiske elmarked. I den forbindelse vil det blive undersøgt hvilke omkostninger og gevinster de forskellige aktører kan opnå. Med kendskab til elnettets fysiske struktur samt det økonomiske elmarked vil det fastlægges hvilken information der skal sendes mellem hvilke aktører. Mellem de forskellige enheder i boligen er det nødvendigt med kommunikationen, fx ved ordre om at et aktuelt apparat skal koble ud. Analysen vil derfor også omfatte de forskellige muligheder der er for kommunikation I analysen foretages en gennemgang af hvilke apparater i boligen der kan anvendes i forbindelse med konceptet. Dette gøres med henblik på at undersøge hvilke fordele og ulemper der er forbundet med pludselige ud- og indkoblinger af de pågældende apparater. Endvidere ønsker vi at gennemgå de erfaringer der er opnået ved nogle tidligere relaterede projekter. Analysen af de forskellige delemner vil tage udgangspunkt i en række litteraturstudier, konferencer samt ved konsultering af personer, der beskæftiger sig med de relevante områder. Hele analysen vil munde ud i en konceptbeskrivelse. I forbindelse med analysen vil der blive undersøgt, om der er nogle generelle manglende forudsætninger der er nødvendige, for at fleksibelt elforbrug kan indføres i boliger. 23

2 ELSYSTEMETS FYSISKE OG ØKONOMISKE STRUKTUR For at udforme et koncept som EnergyController, er det nødvendigt at have kendskab til den sammenhæng, konceptet skal indgå i. Da EnergyController skal virke i forbindelse med det fysiske elnet, og agere på signaler fra det økonomiske elmarked er det således nødvendigt at kende til strukturen og aktørerne inden for de to områder. Med den fysiske struktur menes hvorledes elektriciteten transporteres fra kraftværker til boligen, og med den økonomiske struktur menes hvorledes elmarkedet er opbygget samt hvor forbrugeren er placeret i dette marked. Ud fra kendskabet til den fysiske struktur og elmarkedet skitseres det i afsnit 4, hvordan fleksibelt elforbrug kan indpasses i den nævnte kontekst. 2.1 Elnettets fysiske struktur En almindelig bolig er som udgangspunkt altid tilsluttet elnettet på 400 V- niveau. Elnettet på 400 V-niveau er en del af distributionsnettet, som består af den del af elnettet der har et spændingsniveau under 110 kv. Ansvaret for forsyningssikkerheden i distributionsnettet påhviler den lokale netvirksomhed som er systemansvarlig for netop det lokale område. Den lokale netvirksomhed har ansvaret for forsyningssikkerheden i det lokale område, uanset hvilket handelsselskab forbrugerne vælger at benytte. Forsyningssikkerhed vil sige at det tilstræbes, at alle der er tilkoblet nettet, til enhver tid kan leveres strøm til alle forbrugere, også hvis der sker en fejl i elsystemet, fx en kortslutning eller et udfald. Dette har givetvis en økonomisk begrænsning. Man planlægger derfor ud fra n-1 princippet. Princippet n-1 vil sige, at forsyningen skal kunne opretholdes selvom der sker én fejl i elsystemet. Forsyningssikkerhedsansvaret indebærer dermed, at den lokale netvirksomhed skal vedligeholde og udbygge elnettet således at forsyningssikkerheden kan opretholdes på sigt. Et eksempel på lokale netvirksomhed er Nesa og SEAS-NVE. 25

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Transmissionsnettet består af den del af elnettet, som har en spændingsniveau over 110 kv. Forsyningssikkerheden i transmissionsnettet påhviler den systemansvarlige. I Danmark er der kun en systemansvarlig, Energinet.dk. Den engelske benævnelse for den systemansvarlige er Transmission System Operator, hvilket i daglig tale typisk benævnes TSO. Figur 2-1 Elnettets fysiske struktur fra Kraftværk til bolig Foruden udbygning og vedligeholdelse af transmissionsnettet har den systemansvarlige også ansvar for at holde systemet i sit område i balance. Balancen skabes ved at holde ligevægt mellem produktion og forbrug hele tiden. Opretholdes denne balance ikke, vil frekvensen afvige fra 50 Hz. Bliver produktionen større end belastningen, stiger frekvensen og omvendt falder frekvensen hvis belastningen bliver større end produktionen. I disse situationer skal den systemansvarlige kontakte en producent, for at 26

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur henholdsvis øge eller reducere elproduktionen. Den mængde elektricitet der i disse tilfælde bliver reguleret med kaldes regulerkraft. I Vestdanmark benævnes regulerkraft de sidste 15 minutter inden driftsøjeblikket for reserver. I Vestdanmark deles reserver op i tre forskellige typer: Primære reserver, som er automatisk regulering indenfor fra driftsøjeblikket op til 15 minutter efter driftsøjeblikket Automatiske reserver, som er automatisk regulering fra 30 sekunder op til 15 minutter efter at ordren er givet. Manuelle reserver, skal kunne regulere senest 15 minutter efter at orden er givet. Jævnfør figuren nedenfor. Figur 2-2 - De tre typer af regulerkraft i forhold til tiden fra driftsøjeblikket eller fra besked om op- eller nedregulering er givet. Data og betegnelser er gældende for Vestdanmark. 5 I denne rapport anvendes disse vestdanske benævnelser. På Figur 2-3 vises en oversigt over den regulerkraft der findes i både Øst- og Vestdanmark. Regulerkraften består af både udlandsforbindelser og regulerkraft på kraftværker. Specielt for Figur 2-3 anvendes de østdanske betegnelser. 5 Den nordiske elbørs Nord Pool og den nordiske model for et liberaliseret elmarked Internetreference [1] 27

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur 1. prioritet Automatisk regulering efter frekvensen 2. prioritet Automatisk regulering efter frekvensen. 3. prioritet Manuelle reserver (Kyndbyværket) (Nedregulering af kraftværker) Figur 2-3 Regulerkraft i Danmark, Østdanske betegnelser 6 Det er til transmissionsnettet, at de store produktionsanlæg så som Asnæs- og Avedøreværket tilsluttes. Endvidere leverer havmølleparkerne Horns Rev og Nysted også til Transmissionsnettet på henholdsvis 150 7 og 132 kvniveau 8. De decentrale produktionsanlæg, fx kraftvarmeværker eller vindmøller tilsluttes oftest 60 eller 10 kv-nettet. Den systemansvarlige og den lokale netvirksomhed har som nævnt ansvaret for forsyningssikkerheden. Dette ansvar påhviler ikke de kommercielle aktører, som de næste afsnit vil omhandle. Figur 2-4 Det sjællandske transmissionsnet 9 6 Elforbrug som frekvensstyret reserve, side 9 Internetreference [7] 7 Horns Rev, 150 kv-niveau, Internetreference [13] 8 Nysted, 132 kv-niveau, Internetreference [14] 9 Internetreference [15] 28

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur 2.2 Elmarkedets økonomiske struktur På det elmarkedet findes der, som på ethvert andet marked kommercielle hovedaktører. Disse udgøres af: Producenter Detailhandlere Slutbrugere Detailhandlere er leddet mellem producenter og slutbrugere, og benævnes i den videre sammenhæng elhandlere. Elhandlere er altså leddet mellem producenter og slutbrugere, og altså den der sælger el fra producenten til slutbrugeren. Slutbrugeren vil i det følgende blive benævnt forbrugeren. En elhandler kan for eksempel være Nesa Forsyning A/S og forbrugeren kan for eksempel være en boligkunde. Siden 1. januar 2003 har det været muligt for forbrugerne selv at vælge elleverandør. Forbrugeren kan dermed selv vælge en elhandler, som i princippet kan agere fra et vilkårligt sted. En forbruger på Sjælland har altså mulighed for at handle el fra fx en elhandler i Jylland eller Norge som har købt produktion i fx Sydsverige. Da den systemansvarlige har forsyningspligt og dermed ansvar for drift og vedligehold af det overordnede transmissionsnet, betaler både forbrugeren og elhandleren en nettarif til den systemansvarlige, således at dennes udgifter kan dækkes. På lignende vis betales det for brug af distributionsnettet som den lokale netvirksomhed varetager. Den samlede nettarif afregnes pr. kwh til netvirksomheden, som fx kan være Nesa Net A/S. 2.2.1 Samspillet mellem boligen, elhandleren og den lokale netvirksomhed I enhver bolig findes en elmåler. Elmåleren er ejet af den lokale netvirksomhed, som også har ansvaret for at den aflæses typisk engang om året. Aflæsningen foretages oftest af forbrugeren selv, der indsender aflæsningen til den lokale netvirksomhed. De aflæste måledata videregives til det elhandelsselskab, som forbrugeren har valgt at købe elektricitet fra. Elhandelsselskabet kan være en del af den lokale netvirksomhed som har forsyningspligt, og vil altid være det, såfremt at kunden aldrig har valgt at skifte til et andet elhandelsselskab. Hvis dette er gældende, skal netvirksomheden tilbyde forbrugeren el til markedspris. Den lokale netvirksomhed handler i så fald el hos et elhandelsselskab, fx Energi Danmark eller Nesa El A/S. 29

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Figuren nedenfor viser sammenhængen mellem boligen, den lokale netvirksomhed og elhandelsselskabet. Figur 2-5 - Det lokale netselskab ejer elmåleren i boligen. Netselskabet aflæser måleren og afregner PSOafgift samt nettarif. Måledata sendes videre til det elhandelsselskab som forbrugeren har valgt. Elhandelsselskabet afregner markedsdelen med forbrugeren. Enhver almindelig boligkunde modtager i princippet to elregninger årligt. En regning fra den lokale netvirksomhed og en regning fra det elhandelsselskab hvor kunden handler sin strøm. Hvis de to selskaber er den samme organisation, vil forbrugeren modtage én afregning, men kan da se særskilt på regningen hvad der afregnes til den lokale netvirksomhed, fx Nesa Net, og hvad der afregnes til elhandelsselskabet, fx Nesa forsyning, jf. Figur 2-6. På Figur 2-6 afregnes kunden 5960 kwh. Kunden har ikke valgt et elhandelsselskab hvorfor forbrugeren der bor i Nesas forsyningsområde afregnes hele forbruget til markedspris samt et elabonnement til Nesa Forsyning A/S. Ligeledes skal kunden afregne nettariffer (transport af el), PSO afgifter (Offentlige forpligtigelser), Netabonnement samt afgifter til det forsyningspligtige selskab, Nesa Net A/S. Uanset om kunden vælger et andet elhandelsselskab, så vil den del af elregningen fra Nesa Net A/S stadig skulle betales af kunden til Nesa Net A/S. Det er således kun afregningen til Nesa Forsyning A/S som kunden har mulighed for at handle med, og denne del udgør kun ca. en femtedel af den samlede elregning, idet afgifter til staten udgør over halvdelen af regningen 30

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Figur 2-6 elregning fra Nesa til en kunde som ikke har valgt en anden elhandler og som derfor får leveret el fra forsyningsselskabet Nesa Forsyning A/S Med udgangspunkt i regningen koster el for en almindelig husholdning sammenlagt i gennemsnit 1,75 kr./kwh. I Tabel 2.2.1 er vist et eksempel på fordelingen. Tallene er baseret på elregningen Figur 2-6, som afregner en bolig med to voksne og tre børn med et årligt elforbrug på 5960 kwh/år. Der skelnes her mellem elprisen med og uden abonnement. 31

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Delelementer af elregning Abonnement - Nesa Forsyning (120 DKK/5960 kwh) - Nesa Net ((632 + 20 DKK)/5960 kwh) Total Abonnement Netbetaling - PSO - Transmission og distribution Total netbetaling Elpris med abb. Elpris uden abb. øre/kwh øre/kwh øre/kwh øre/kwh 2,0 10,9 7,3 19,3 12,9 26,6 7,3 19,3 26,6 Markedsdel 34,2 34,2 Nettopris 73,7 60,8 Moms og afgifter - CO 2 - Elafgift og Eldistributionsbidrag - Moms (73,7+9,0+57,6)*0,25 9,0 57,6 35,1 9,0 57,6 - Moms (60,8+9,0+57,6)*0,25 31,85 101,7 98,45 Total moms og afgifter Total elpris 175,4 159,25 Tabel 2.2.1 Elprisen med og uden abonnement, for at synliggøre hvor stor en del der udgøres af; fordeling af abonnement, netbetaling, markedsdel samt moms og afgifter på elregningen, for en bolig med et årligt elforbrug på 5960 kwh. Af Figur 2-7 ses det hvorledes den egentlige elpris er fordelt, og at det kun er ca. 20 % af den aktuelle pris som kunden har mulighed for at handle. Figur 2-7 - Elprisen fordelt på den reelle pris for elektriciteten som tilfalder elselskabet til dækning af sine omkostninger og andre afgifter som tilfalder staten. 32

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur 2.2.2 Den nordiske Elbørs, Nord Pool Spot A/S Markedsprisen for el fastsættes på Den nordiske Elbørs, Nord Pool A/S, hvor aktører fra Danmark, Norge, Sverige og Finland handler ca. 45 % af den el der forbruges i de fire lande 10. Nord pool består af to markedspladser, Elspot og Elbas. Markedsprisen fastlægges ved at producenter og elhandlere indsender deres købs- og salgsbud til elbørsen, jf. Figur 2-8. Figur 2-8 - Markedsprisen på el fastlægges på Den Nordiske Elbørs, Nord Pool ved at Producenter og Elhandelsselskaber indsender deres købs og salgsbud. Elspot er spotmarkedet for elektricitet, og markedsprisen fastsættes her time for time. De aktører, der ønsker henholdsvis at købe og sælge elektricitet på Elspot, skal sende deres handelsbud til Elspot senest klokken 12 dagen før driftstimen. Producenterne indsender hvor stor mængde el de villige til at producere time for time og til hvilken pris. Elhandlere indsender hvor stor mængde el de vil købe eller sælge time for time og til hvilken pris. Elhandlere har også mulighed at købe el direkte fra producenter, altså uden om elbørsen. Denne produktion kan elhandleren eventuelt videresælges via fx elbørsen. Ud fra de købs- og salgsbud der indkommer, fastsætter Elspot spotprisen, som foreligger ca. kl. 13 dagen før driftstimen. Spotprisen fastsættes for hver time ud fra udbud og efterspørgsel, jf. Figur 2-9. De aktører som har budt ind på spotmarkedet får kl. 13 at vide hvad de har handlet og til hvilken pris. 10 45 %, Den nordiske elbørs og den nordiske model for et liberaliseret elmarked side 8, Internetreference [1] 33

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Figur 2-9 - Beregning af systemprisen for en driftstime ud fra de til Nord Pool indkomne købs- og salgsbud 11. Da købs- og salgsbuddene er indgivet til Elspot senest kl. 12 dagen før driftstimen betyder det at elprisen fastsættes mellem 12 til 36 timer før den reelle driftstime. Da det generelt er svært at forudsige både forbrug og produktion, specielt vindkraftproduktion, betyder det at det er svært for aktørerne at indgive præcise bud. Forbrugskurven for elektricitet er som vist på Figur 2-9 meget stejl, dvs. forbrugerne påvirkes næsten ikke selv om prisen ændres. Dette leder til meget store udsving i elprisen. Det vil derfor være en fordel hvis forbrugskurven kunne ændres, således at den er mere flad. Dette kan opnås ved fleksibelt elforbrug, hvis forbrugerne får mulighed for at reagere mere aktivt på elprisen. Elbas er som Elspot også et marked for elektricitet under Nord Pool A/S. På Elbas er det kun muligt at handle til forbrugere i Finland, Sverige og Østdanmark. På Elbas handles elektricitet fra Elspot-priserne er offentliggjort og indtil en time før driftstimen. I Østdanmark kan der dog først handles på Elbas fra klokken 17. Det er under 1 % 12 af den samlede handel på Nord Pool A/S der foregår via Elbas. Fra og med 2007 vil det også være muligt at også at handle på Elbas i Vestdanmark. På elbørsen findes der udover de tre hovedaktører, producenter, detailhandlere (elhandlere) og slutbrugere (forbrugere) også tradere og mæglere. 11 Mål af velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser - Internetreference [3] 12 Den nordiske elbørs og den nordiske model for et liberaliseret elmarked, Nord Pool (175 TWh via Elspot og 1 TWh via Elbas), Side 8 Internetreference [1] 34

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur En trader er en aktør, der indkøber og videresælger strøm. Traderen kan fx købe strøm fra en producent og herefter sælge strømmen til en elhandler. Traderen kan også købe fra en elhandler og sælge til en anden elhandler. En trader har balanceansvar overfor den systemansvarlige (Energinet.dk i Danmark) og må derfor sikre, at hans køb og salg er lige store for hver enkelt driftstime. Hvis dette ikke opfyldes, skal traderen afregne balancekraft med den systemansvarlige. Begrebet balancekraft vil blive forklaret senere i teksten. En mægler er en aktør på elbørsen som formidler en handel. En elhandler kan fx bede en mægler om at finde en producent, der vil sælge en mængde strøm til en bestemt pris på et bestemt tidspunkt. Mægleren ejer aldrig varen, men formidler udelukkende handelen. En mægler på elbørsen er at sidestille med en ejendomsmægler på boligmarkedet. Kun enkelte store slutbrugere handler via børsen, da de fleste som udgangspunkt vælger at handle via en elhandler. For at handle på elbørsen skal man handle minimum 0,1 MWh. Endvidere skal man stille en bankgaranti der svare til den pågældende elhandlers sidste uges netto-handel, dog minimum 100.000 kr. Med netto-handel menes, at nogen aktører både køber og sælger, og det er således kun netto-produktet af disse der skal stilles som sikkerhed. Som ny aktør på Nord Pool Spot er kravet 100.000 kr. Tidsfristen for handel på hhv. Elspot og Elbas i en driftstime kl. 16-17, kan illustreres ved en tidslinie. 16.00 Figur 2-10 Tidslinie for handel til en driftstime fra 16-17. Det er kun i Østdanmark at der er mulighed for at handle på Elbas. Dette kan ske fra klokken 17 dagen før driftstimen og indtil en time før driftstimen. Med hensyn til den aktuelle driftstime fra kl. 16 17 i driftsdøgnet er der muligt at handle, dvs. give sine købs og salgsbud til Elspot indtil kl. 12 døgnet før. Elbas åbner 35

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur klokken 15 (i Østdanmark dog først klokken 17) dagen før driftstimen. Det er muligt at handle på Elbas indtil en time før den aktuelle driftstime (altså klokken 15). Når handlen på Elspot og Elbas er afsluttes, er der muligt at melde ind på regulerkraftmarkedet. Dette kan gøres indtil en halv time før den aktuelle driftstime. I selve driftstimen køber TSO regulerkraft af de aktører der har meldt ind på regulerkraftmarkedet. Elprisens variation på spotmarkedet På grund af variationer i både forbrug og produktion, varierer de omkostninger som er forbundet med levering af elektricitet hele tiden. Forbruget varierer bl.a. med tidspunktet på dagen samt årstiden, og produktionen varierer bl.a. som følge af vejret (vindmølleproduktionen) samt eventuelle fejl i elsystemet. Prisen på spotmarkedet er et udtryk for elsystemets aktuelle situation, mht. reservekapacitet. På Figur 2-9 ses, det hvordan spotprisen afhænger af, hvor forbrugskurven og produktionskurven mødes. Er det forventet forbrug højt, bliver elprisen høj, da man på dette tidspunkt bliver nødt til at producere på omkostningstunge produktionsanlæg. Produktionskurvens trappeform skyldes, at det trinvis bliver dyrere, når andre typer af produktionsanlæg sættes i drift. De dyreste produktionsanlæg sættes først i drift, når forbruget er meget højt. Importprisen er også varierende efter årstiden, og kan fx afhænge af om det har været et tørår i Sverige. I princippet afspejler elprisen på spotmarkedet dermed elsystemets situation med hensyn til reservekapacitet. I løbet af et helt normalt døgn svinger elprisen fra time til time. På Figur 2-11 ses spotpriserne for Østdanmark i ugen frem til fredag den 3. marts 2006. 36

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur DKK./MWh Figur 2-11 - Spotprisen på elektricitet, fredag d. 24. februar til fredag d. 3. marts. Data fra Nord Pool d. 3. marts. 10 kr./mwh = 1 øre/kwh 13. Betragtes timerne omkring den sidste prisspids, som har en varighed på en time, så varierer priserne på følgende måde: Fra kl. 17-18 er prisen 35 øre/kwh, Fra kl. 18-19 er prisen 73 øre/kwh og Fra kl. 19-20 er prisen 35 øre/kwh. Prisen mellem kl. 18-19 var altså mere end dobbelt så dyr som prisen i timen lige før og timen lige efter. Den 28. november kl. 17-18 var priserne i Østdanmark rekordhøjde. De var helt oppe på 13,46 DKK/kWh. Grunden til disse høje priser var et nedbrud på Avedøreværket, reduceret handelskapacitet på Øresundsforbindelsen, ingen vindproduktion samt højt forbrug. Dette medførte en anstrengt energibalance i Østdanmark. I netop disse dage var energibalancen i Europa også anstrengt som følge af en uventet kulde. I de for Danmark kritiske timer vælger den svenske systemansvarlige, Svenska 13 Kilde: Notat til Energipolitisk udvalg fra Energy Trader gruppen Appendiks 3 37

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Kraftnät at reducere handelskapaciteten på Øresundsforbindelsen ned til 23 % af den normale kapacitet på 1300 MW. Dette skyldes at svenskerne flyttede en intern flaskehals i Sverige til grænsen. Man kan sige at et internt svensk kapacitetsproblem blev eksporteret til Østdanmark. 14 2.2.3 Balancekraft Indtil en halv time før selve driftstimen er det muligt at give bud ind på regulerkraftmarkedet. Når driftstimen er slut, indsendes der fra hver lokal netvirksomhed data over forbruget til den systemansvarlige. Tilsvarende indsender producenterne data for den produktion der har fundet sted, jf. Figur 2-12. Alle afvigelser fra det der blev planlagt inden driftstimen, afregner den systemansvarlige efterfølgende som balancekraft. Da balancekraft oftest er forbundet med ekstra omkostninger for hhv. handelsselskaber og produktionsselskaber gælder det derfor inden driftstimen om, at planlægge forbruget hhv. produktionen så nøje som muligt. Figur 2-12 - Afregning af balancekraft mellem TSO og Elhandelsselskaberne og producenterne Eksempel på balancekraft En elhandler har fra to producenter købt hhv. 30 og 70 MWh til en bestemt driftstime, hvor han forventer at forbruget totalt bliver 100 MWh. Det faktiske forbrug denne driftstime blev dog kun på 85 MWh. Forskellen mellem de købte MWh og det faktiske forbrug er 15 MWh. Disse 15 MWh indgår i den systemansvarliges regnskab som balancekraft og skal afregnes med den systemansvarlige, jf. figuren nedenfor. 14 Redegørelse for prisdannelse i november 2005 i Østdanmark Internetreference [13] 38

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Figur 2-13 - Eksempel på balancekraft. Inspirationskilde: Nord Pool Da den systemansvarlige køber balancekraft til en lav pris (marginal pris) og sælger balancekraft til en højere pris, er det aldrig en fordel at blive afregnet for balancekraft. Den fortjeneste TSO opnår her, anvendes alene til at dække TSO s udgifter, da TSO ikke må tjene penge, kun løbe rundt økonomisk. For elhandleren er det derfor nødvendigt til enhver tid, nøje at kunne forudse sine kunders forbrug for dermed at være fri for at betale for balancekraft. 2.2.4 Varslingstider Den varslingstid, som producenten får vedr. aktuel produktionsmængde, er forskellig, afhængig af hvilket marked, der handles på. Den nødvendige løbende balancering af produktionen og forbruget giver også forskellige varslingstider. De forskellige varslingstider giver varierende elpriser. På Spotmarkedet er varslingstiden indtil mellem 12 og 36 timer afhængig, af hvornår produktionstimen ligger. På Elbasmarkedet er varslingstiden ned til en time. Manuelle reserver (regulerkraft) handles, i forbindelse med ubalance i nettet, med et varsel på 15 minutter. Primære og automatiske Reserver (reserver) handles indtil nogle få sekunder, jf. figuren nedenfor. 39

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Rapportens definition: Manuelle reserver Primære og automatiske reserver Figur 2-14 - Markeder og varslingstider på det nordiske elmarked. 15 2.3 Sammenfatning af elsystemets fysiske og økonomiske struktur I de foregående afsnit er det beskrevet hvilke funktioner de forskellige aktører på elmarkedet har og samspillet mellem dem. På Figur 2-15 er de forskellige dele sammenstillet i et billede. Markedsprisen Handelsbud Indgivelse af handelsbud 15 Værdisætning af fleksibelt elforbrug ved Klaus Skytte, Risø, Dansk elforbrug i fremtiden, Høring onsdag den 25. januar 2006, s. 35 Internetreference [8] 40

Elsystemets fysiske og økonomiske struktur Figur 2-15 - Sammenstilling af elmarkedet hvor boligen er en aktør Boligen forsynes med el fra den lokale netvirksomhed, som aflæser boligens elmåler og som sender forbrugsdata til det elhandelsselskab som forbrugeren har valgt. Derefter afregnes elektriciteten af handelsselskabet, alternativt af den lokale netvirksomhed, hvis forbrugeren ikke har valgt et specifikt elhandelsselskab. Den lokale netvirksomhed afregner forbrugeren for nettarif, CO 2 -afgift, abonnement mv. Elhandelsselskabet kan enten handle el på elbørsen eller direkte fra en producent. På elbørsen bestemmes markedsprisen på el ved, at producenter og elhandlere indsender deres handelsbud. TSO har ansvaret for at produktion og forbrug er i balance hele tiden. Efter driftstimen afregner TSO balancekraft med elhandelsselskaberne og producenterne. TSO køber fra producenterne og afregner herefter med elhandelsselskaberne via det balanceansvarlige elhandelsskab, som herefter forholdsmæssigt fordeler udgifterne på sine interessenter. En samlet oversigt over elmarkedet findes i Appendiks D. 41

3 DEMAND RESPONSE Det engelske begreb Demand Response kan oversættes med det danske begreb fleksibelt elforbrug. I begrebet fleksibelt elforbrug indgår generelt, hvorledes man kan styre forbruget, fx ved central udkobling af udvalgt forbrug. En af metoderne til at opnå fleksibelt elforbrug er ved priselastisk elforbrug, hvilket også benævnes prisfølsomt elforbrug. Med priselastisk elforbrug menes, hvorledes en slutforbruger, fx en boligkunde, regulerer sit elforbrugsmønster i forhold til ændringer i elprisen, således at elforbruget flyttes fra tidspunkter hvor elprisen er høj. Mere eksakt kan priselastisk elforbrug defineres som: De tidsmæssige ændringer af slutkundernes elforbrug i forhold til deres normale forbrugsmønster i forbindelse med ændringer i elprisen, eller ved betalinger til slutkunden, der er udformet således at de opmuntrer slutkunden til lavere elforbrug på tidspunkter når den generelle markedspris er høj eller på tidspunkter når driftsikkerheden er i fare. 16 Med priselastisk elforbrug vil man opnå at forbruget reduceres i spidslast perioder ( Peak Clipping ) eller at forbruget flyttes fra disse tidspunkter ( Load Shifting ). Priselastisk elforbrug kan føre til at forbruget stiger i lavlastperioderene, da elektriciteten på disse perioder er billig ( Valley Filling ). Reguleringen kan foretages ved at lade elprisen variere, således at prisen er højest i spidslastperioderne og lavest i lavlastperiodene. De billige elpriser i lavlastperiodene kan udnyttes og give anledning til en økonomisk vækst. Ved Peak Clipping kan der opnås reelle elbesparelser. Dette illustreres på Figur 3-1. Regulering af forbruget leder til en mere effektiv benyttelse af elsystemet. 16 Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achieving Them, s. 6. Internetreference [11] 43

Demand Response Figur 3-1 - Figuren viser hvorledes man med fleksibelt elforbrug kan påvirke elforbruget. Med fleksibelt elforbrug er det muligt at skære ned på elforbruget i spidslastperioder eller flytte forbruget fra spidslasttil lavlastperioder. Endvidere kan fleksibelt elforbrug lede til at forbruget øger i lavlastperioder. 17 Der findes to hovedprincipper hvorved fleksibelt elforbrug kan opnås: 1. Ved at lade forbrugeren reagere direkte på elprisen, dvs. forbrugerens elpris varierer løbende og afspejler elektricitetens reelle omkostninger 2. Ved at give forbrugeren en bonus for at reducere sit elforbrug i kritiske perioder. Hvis forbruget ikke reduceres i disse perioder kan forbrugeren eventuelt straffes med en afgift, eller forbrugeren kan udelukkes fra Demand Response programmet. Disse betalinger, bonuser og strafafgifter, er ikke direkte koblede til elprisens faktiske variation. Ved fleksibelt elforbrug ses på mange forbrugeres samtidige ændring af et forbrugsmønster, på baggrund af en forøgelse af den enkelte forbrugers motivation for at foretage ændringen. 3.1 Hvorfor er fleksibelt elforbrug vigtigt? Baggrund Det er to væsentlige forhold som gør fleksibelt elforbrug særligt fordelagtigt for samfundet: 1. Da elektriciteten ikke kan lagres i store mængder, er det nødvendigt, at der hvert sekund er balance mellem produktion og forbrug. Hvis dette ikke er tilfældet, kan store dele af elsystemets forsyningssikkerhed være i fare. 17 Værdisætning af fleksibelt elforbrug ved Klaus Skytte, Risø, Dansk elforbrug i fremtiden, Høring onsdag den 25. januar 2006, s. 35 Internetreference [8] 44

Demand Response 2. Nyinvesteringer i elsystemet, i form at nye produktionsanlæg og transmissionsledninger er omkostningsfulde projekter, der skal have en lang levetid og som kræver mange års planlægning og konstruktion. I Danmark er det endvidere fra politisk hold besluttet at implementere mere vindkraft. Da vindkraftproduktionen er meget varierende, kan dette lede til ubalance i elsystemet. En måde at afbalancere dette på, er ved fleksibelt elforbrug. I nettet skal der altid findes tilstrækkelig produktionskapacitet til at dække forbruget. På nogle tidspunkter af året er forbruget specielt højt, for eksempel juleaften. Også i disse få timer af året skal der findes produktionskapacitet. Med fleksibelt elforbrug kan en udbygning af produktionskapacitet spares eller udskydes. Mulighed Fleksibelt elforbrug kan skabe en bedre forsyningssikkerhed, da belastningen ved hjælp af fleksibelt elforbrug kan reduceres, når reservekapaciteten er lav. Hvis fleksibelt elforbrug kan etableres billigere og holdes i drift billigere end ekstra spidslastkraftværker, vil investering i ny produktionskapacitet kunne udskydes. Endvidere giver det mulighed for, at elforsyningsselskaber i kritiske situationer gradvis vil kunne udkoble belastninger hos de forbrugere, som de har indgået en aftale med, for derved at kunne opretholde balancen i elsystemet. En kritisk situation kan være ved stærk blæst, når den ene vindmølle efter den anden kobles ud. Herved reduceres produktionen i løbet af meget kort tid, samtidigt med at forbruget holdes konstant. Dette kan i værste tilfælde lede til et blackout. Ved hjælp af fleksibelt elforbrug kan denne situation måske undgås. Fleksibelt elforbrug kan med andre ord medvirke til, at det er muligt at implementere mere vindkraft i elnettet. 3.2 Forskellige metoder for at fremme fleksibelt elforbrug Fleksibelt elforbrug kan fremmes ved to forskellige hovedprincipper: 1. Forskellige tariftyper 2. Forskellige aftaler med økonomisk kompensation ved belastningsreduktion 45

Demand Response 3.2.1 Tariftyper Til trods for at omkostningerne i elsystemet varierer og dermed også spotmarkedsprisen, er elprisen alligevel fast for de fleste slutbrugere, idet at der kun foretages én årlig afregning ud fra en gennemsnits pris. Dette leder til en ineffektiv anvendelse af elsystemet, da der på visse tidspunkter produceres elektricitet på omkostningsfulde og ikke-miljøvenlige generatorer. Da forbrugeren også i disse perioder betaler en gennemsnitspris, kan det lede til en generel forøgelse af elprisen. Det vil på sigt kunne betyde, at der investeres i ny produktionskapacitet til dækning af et forbrug, som kun er aktuelt i nogle få timer om året. Hvis forbrugerne i fremtiden får mulighed for at reagere direkte på elprisen der varierer med de direkte omkostninger, vil dette kunne det lede til at forbrugeren flytter sit forbrug væk fra perioder hvor prisen er høj til perioder hvor prisen er lav eller alternativt reducerer sit forbrug i de dyre perioder, jf. Figur 3-1. Muligheden for at reagere kunne tænkes indført ved at give forbrugeren mulighed for anvendelse af følgende tre tariftyper. Time-of-use (TOU) Real-time pricing (RTP) Critical Peak Pricing (CPP) Time-of-use (TOU) Ved en Time-of-use -tarif varierer priserne i forskellige blokke hen over døgnets 24 timer. Der kan for eksempel være tre forskellige prisblokke for spids-, mellem- og lavlastperioder. Forbrugeren afregnes efter faste priser for forbrug i de tre perioder. Denne tariftype bruges i dag først og fremmest i Østdanmark af Energinet.dk og en række netselskaber. Real-time pricing (RTP) Ved Real-time pricing varierer forbrugerens priser med priserne på markedet. Priserne hen over døgnet kan være kendte dagen i forvejen eller timen i forvejen. Denne tariftype er oftest direkte relateret til elprisen på spotmarkedet. Hvis forbrugeren får adgang til den aktuelle pris på Elbas, kan forbruget også reguleres herefter. Dette kræver, at elprisen bliver opdateret hver time. Det enkelte elhandelsselskab kan i princippet selv fastlægge hvorledes prisen skal variere time for time efter aftale med forbrugerne. I Danmark bruges RTP for tiden kun af de største virksomheder, hvor prisen er relateret til prisen på spotmarkedet. 46

Demand Response Critical Peak Pricing (CPP) Ved Critical Peak Pricing er prisen specielt høj ved kritiske tidspunkter. Hvilke dage eller timer, som er gældende som kritiske tidspunkter, får forbrugeren at vide med relativt kort varsel. CPP kan være et supplement til TOU. Normalt får forbrugeren dog et nedslag i prisen i ikke CPP-perioder. Denne pristarif er endnu ikke afprøvet, men er kun testet i nogle pilotprojekter, fx i Florida. 3.2.2 Aftaler til at fremme fleksibelt elforbrug Ved hjælp af forskellige aftaletyper er det muligt at opnå, at forbrugeren reducerer sit elforbrug på givne tidspunkter mod økonomisk kompensation. På engelsk kaldes disse programmer Incentive based programs, da de skal opmuntre forbrugeren til at flytte sit elforbrug fra bestemte tidspunkter eller skære ned på elforbruget i disse tidspunkter. De forskellige aftaler kan eventuelt komplementeres med straffe i form af en strafafgift eller at forbrugeren ikke længere må deltage i det aktuelle Demand Response program, hvis den aftalte belastningsreduktion ikke finder sted. I det følgende er gennemgået forskellige programtyper: Central styring af udvalgte belastninger (Direct load control) Belastningsreduktion i bestemte tidsperioder (Interruptible/curtailable (I/C) service) Belastningsreduktion med varslingstid på nogle dage (Capacity Market Program) Belastningsreduktion i kritiske situationer (Emergency Demand Response Program) Elhandleren melder ind på elbørsen (Demand Bidding/Buyback Program) Elhandleren melder ind til reservekraftmarkedet (Ancillary Service Market Program) Central styring af udvalgte belastninger (Direct load control) Ved Direct load control kobles forbrugernes belastninger ud og ind fra centralt hold via fjernkontrol. Forbrugeren kan eventuelt afbryde udkoblingen eller sætte styringssystemet ur-funktion. Belastningsreduktion i bestemte tidsperioder (Interruptible/curtailable (I/C) service) Ved Interruptible/curtailable program indgår forbrugeren en aftale om at reducere belastningen i visse tidsperioder. Belastningsreduktion med varslingstid på nogle dage (Capacity Market Program) 47

Demand Response Ved Capacity Market Program indgår forbrugeren en aftale om at reducere belastningen når det er nødvendigt for elforsyningen. Normalt vil kunden blive varslet dagen i forvejen. Hvis forbrugeren ikke reducerer belastningen, skal vedkommende betale en bøde. Dette program påvirker forbrugeren på driftsdagen. Belastningsreduktion i kritiske situationer (Emergency Demand Response Program) Ved Emergency Demand Response Program modtager forbrugeren en økonomisk kompensation, såfremt at forbrugeren er villig til at skære ned på sit forbrug i kritiske situationer. Dette program påvirker forbrugeren på driftsdagen. Elhandelsselskabet melder ind på elbørsen (Demand Bidding/Buyback Program) Ved Demand Bidding/Buyback Program kan forbrugeren via elhandelsselskabet melde ind hvor meget vedkommende er villig til at skære ned i sit forbrug mod et bestemt kompensation. Hvis budet accepteres skal elhandleren reducere sin belastning eller betale en bøde, hvis vedkommende ikke skærer ned på forbruget. Herved påvirkes forbruget dagen i forvejen. En enkel privatforbruger i en bolig, har ikke et tilstrækkeligt stort elforbrug til at vedkommende kan melde ind på elbørsen. Denne handel må derfor foregå gennem en aggregator, der samlet set kan tilbyde en tilstrækkelig mængde belastningsreduktion på bestemte tidspunkter. En aggregator er en sammenslutning af boligforbrugere der varetager forbrugerens interesser på elmarkedet, fx en elhandler. Dette beskrives nærmere i afsnit 4.3. Elhandelsselskabet melder ind til regulerkraftmarkedet (Ancillary Service Market Program) Ved Ancillary Service Market Program melder forbrugeren via elhandelsselskabet ind til regulerkraftmarkedet, hvor stor effekt vedkommende kan reducere med, til hvilket pris og tidspunkt. Hvis buddet accepteres, så betales kunden for at stå standby. Hvis belastningsreduktionen bliver aktuel, bliver de kontaktet. Også denne handel må primært foregå gennem et elhandelsselskab. Ved hurtige automatiske reserver kan det eventuelt være aktuelt for TSO umiddelbart at kunne udeller indkoble forbruget i bestemte boliger, fx boliger med elvarme. 3.3 Sammenfatning af Demand Response Hovedincitamentet for at indføre fleksibelt elforbrug er, at elektriciteten ikke kan lagres i store mængder, hvilket indebærer, at forbrug og produktion hele tiden skal være i balance. Endvidere er nyinvesteringer i elsystemet meget omkostningsfulde projekter der tager lang tid. Desuden har man i Danmark besluttet at implementere flere vindmøller i elsystemet, hvilket giver en meget varierende elproduktion. 48

Demand Response Fleksibelt elforbrug kan opnås på enten ved at lade forbrugeren reagere direkte på elprisens variation eller ved at give forbrugeren en bonus for at reducere sit forbrug i kritiske perioder. Derved er det muligt at opnå at forbruget flyttes væk fra tidspunkter hvor reserve kapaciteten i elsystemet er lavt. Elprisens variation hen over tiden kan opnås ved forskellige tarifstrukturer så som Time-of-use (TOU), Real-time pricing (RTP) eller Critical Peak Pricing (CPP). Der findes flere forskellige metoder at opnå at forbrugeren reducerer sit forbrug i kritiske perioder. For eksempel kan man styre forbruget centralt eller man kan aftale med forbrugeren, at denne reducere sit forbrug på bestemte tidspunkter. 49

4 INDPASNING AF FLEKSIBELT ELFORBRUG I ELSYSTEMET Ud fra kendskabet til elsystemets fysiske og økonomiske struktur, samt hvordan boligen er placeret i denne sammenhæng, er det muligt at give et bud på, hvorledes fleksibelt elforbrug kan implementeres i denne struktur. 4.1 Fleksibelt elforbrugs rolle i Elsystemet Tidsskalaen for planlægning og styring af elsystemet strækker sig fra flere år til få sekunder. Flere år inden driftsøjeblikket skal beslutninger tages vedr. planlægning og konstruktion af nye produktionsenheder og transmissionsledninger. Nogle få sekunder før driftsøjeblikket skal beslutninger tages vedr. balancering af produktion og forbrug, for at forhindre fluktuationer på forbrugssiden. Beslutninger skal derfor tages på mange tidspunkter. I princippet tages disse beslutninger i forhold til mængden af elektricitet, der skal leveres på et senere tidspunkt. Beslutninger taget mange år inden driftsøjeblikket vedrører en meget stor mængde elektricitet, men den berørte mængde bliver mindre, des nærmere man kommer til selve leveringstidspunktet. På Figur 4-1 er dette illustreret. 51

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet Elmarkedet Kontrakter % af totalt antal kwh: % af totalt antal kroner: Elspot Elbas Regulerkraft 98,9 % 84 % 1 % 1 % 0,1 % 15 % Almindelsig kommerciel markde 1-10 år Planlægning af infrastrukturen 6 12 måneder Planlægning ud fra sæsonvariation og revision af værker Dagen i forvejen Skemalægning ud fra markedspriser 12 timer 30 minutter før driftstimen < 15 min. Driftsøjeblikket Planlægning og konstruktion med hensyn til elsystemets infrastruktur, at der findes tilstrækkelig kapacitet. Sidst i perioden driftmæssig planlægning Skemalægning af kraftværksproduktion og forbrug ud fra handelsbud på Elspot Fin skemalægning af kraftværksroduktion og forbrug ud fra handelsbud på Elbas Drift af reserver Figur 4-1 - Elsystemets planlægning vist som beslutninger i forhold til tiden. Mulig leveret effektmængde, som der kan tages beslutning om, bliver mindre, jo nærmere man kommer driftsøjeblikket. Dette forhold er symboliseret med pilespidsen, der er bred når der er lang tid til driftsøjeblikket og smallere jo nærmere man kommer driftsøjeblikket. 18 Figuren viser, at planlægning og konstruktion med hensyn til elsystemets infrastruktur foregår fra ca. 10 år ned til 6 måneder. I de sidste måneder før leverancen planlægges ud fra sæsonvariationer samt eventuelle revisioner af kraftværker. I denne periode fastlægges også leverance af de store mængder af elektricitet ud fra kontrakter med de relevante parter. Når leveringstidspunktet nærmer sig (12-36 timer før driftstimen), foregår elhandlen primært på spotmarkedet. Op til 1 time før driftstimen foregår elhandlen på Elbas. I driftstimen handles med regulerkraft, der i de sidste 15 minutter før driftsøjeblikket udgøres af reserver. Regulerkraft, herunder reserver, er i forvejen er meldt ind på regulerkraftmarkedet. Jo nærmere man kommer driftsøjeblikket, jo dyrere bliver elektriciteten og jo mindre bliver mængden af elektricitet, der handles. På Figur 4-1 er angivet hvor stor del af den totale handel i kwh og kroner, der bliver handlet med på de forskellige elmarkeder. Hvis man ønsker at påvirke forbrugernes elforbrug, kan de tidligere omtalte Demand Response programmer og tariftyper anvendes. De pågældende programmer og tariftyper 18 Inspirationskilde: Benefits of Demand Response in Electricity Markets an Recommendations for Achieving Them, s. 13 Internetreference [11] og Analyses of Demand Response i Denmark, tabel 4.2 - Internetreference [22] 52

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet kan implementeres på forskellige tidspunkter. Endvidere er varslingstiden forskellig for de forskellige programmer. Dette har forskellig indvirkning på elforbruget, jf. Figur 4-2. På figuren er også angivet, hvilke problemer de forskellige Demand Response metoder kan medvirke til en løsning på. Energi effektive Forskellige tarifstrukturer apparater TOU RTP RTP / CPP Opretholdesle af fekvensen Prognosefejl Elsystemsfejl 1-10 år Kapacitetsmangel > dage i forvejen Kapacitetmangel Aftale Ordre Dagen i forvejen Kapacitetsmangel Flaskehalsproblemer Timer Prognosefejl Elsystemsfejl < 15 min. Tidspunkt for levering og belastningsreduktion Elhanderen melder ind på Elbørsen, Elspot og Elbas Belastningsreduktion med varslingstid på nogle dage og Elhandleren melder ind på regulerkraftmarkedet Belastningsreduktion i kritiske situationer Belastningsreduktion i bestemte tidsperioder Demand response programmer Central styring af udvalgte belastninger Figur 4-2 - Forskellige typer af Demand Response programmer kan iværksættes på forskellige tidspunkter. 19 År i forvejen Vil man på sigt påvirke forbruget, kan en metode til dette være at påvirke producenterne til at producere mere energieffektive produkter og forbrugerne til at købe disse produkter. Her kan for eksempel nævnes sparepærer eller forskellige typer mærkninger af køleenheder. Måneder til dage i forvejen Da Tariftypen TOU fastlægges måneder i forvejen og de forskellige aftaler vedr. belastningsreduktioner samt aftaler i regulerkraftmarkedet også ligger fast i denne periode, kan de medtages i denne overordnede planlægning af elsystemet. Disse metoder kan derfor hjælpe på kapacitetsmangel i elsystemet og på flaskehalsproblemer. 19 Inspirationskilde: Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achiving Them, s. 15. Internetreference [11] 53

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet Elhandleren kan bl.a. ud fra de aftaler, som elhandleren har indgået på regulerkraftmarkedet, fastlægge tarifferne. Forbrugeren kan herudfra bestemme sit forbrugsmønster. En del af produktionen kan herved erstattes med en reduktion af forbrug og dermed sker en flytning af kwh fra produktion til reduktion af belastning. Endvidere kan det lede til en energibesparelse i spidslastperioder, hvis forbruget reduceres i perioder, hvor prisen er høj. Da forbrugeren flytter sit energiforbrug fra et tidspunkt til et andet, kan det indebære en nedgang i komfort (velfærdstab) for forbrugeren. Det er således op til forbrugeren at finde en balance, denne kan leve med. Derfor er det vigtigt, at forbrugeren har mulighed for at selv bestemme, hvordan de forskellige apparater i boligen skal styres med hensyn til tidspunkt og varighed. Endvidere skal forbrugeren kunne afbryde en eventuel udkobling. Hvis forbrugeren kender prisen i god tid før driftsøjeblikket, er velfærdstabet dog begrænset. Dagen i forvejen Tariffen RTP kan være relateret til spotmarkedet, hvor elprisen time for time lægges fast dagen i forvejen og forbrugeren kan herudfra kan bestemme sit forbrugsmønster. Tariffen RTP kan dermed hjælpe på kapacitetsmangel og i nogle tilfælde flaskehalsproblemer, da en flytning af kwh fra produktion til reduktion af belastning vil foregå samt eventuelt elbesparelser i spidslastperioder. Forbrugeren kan i disse situationer opleve et velfærdstab, men da prisen er kendt dagen i forvejen, er velfærdstabet antagelig begrænset. Timer i forvejen Ved varslingstid på timeniveau kan det fleksible forbrug medvirke til en kompensering for forventet over- eller underproduktion som følge af prognosefejl eller ved fejl i elsystemet, fx nedbrud af et kraftværk. Forbrugeren skal her være villig til at flytte sit energiforbrug på kort sigt. Dette kan ske ved at forbrugerens elpris reguleres i forhold til Elbasmarkedet, hvor elprisen bestemmes timen i forvejen. Tarifferne RTP eller CPP kan her bruges. Ud fra disse tariffer kan forbrugeren bestemme sit forbrugsmønster. Da disse priserne bestemmes kort før driftsøjeblikket, kan det betyde et velfærdstab for forbrugeren. Ved en varslingstid ned til timen før selve driftstimen kan Demand Response programmerne Belastningsreduktion i bestemte perioder og Belastningsreduktion i kritiske situationer bruges efter hvordan aftalen er udformet. 54

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet I dette tilfælde kan der både være tale om flytning af kwh fra en tidsperiode til en anden eller flytning af kwh fra produktion til reduktion af forbrug. Endvidere kan der være tale om reduktion af effekt (kw). Endvidere kan tarifferne og aftalerne lede til energibesparelser. Minutter i forvejen Ved varslingstid på 15 minutter kan det fleksible forbrug medvirke til opretholdelse af frekvensen ved prognosefejl af produktion og forbrug eller ved nedbrud af produktionsanlæg eller fejl i transmissionsnettet. Der kan her blive tale om både ud og indkobling af forbrug. Indkobling kan være nødvendig, hvis fx en transmissionslinie falder ud ved eksport af elektricitet. I denne sammenhæng der tale om markedet for regulerkraft, hvor forbrugeren kan få betalt for at reducere sit effektforbrug (kw). Størrelsen af den økonomiske kompensation kan være fastsat i en kontrakt mellem den balanceansvarlige og elhandleren eller mellem elhandleren og forbrugeren. Elbesparelser kan forekomme og forbrugeren kan opleve et velfærdstab, afhængig af, hvilket apparat der bliver udkoblet. Varslingstid fra nogle få minutter til sekunder Ved varslingstid fra nogle få minutter til sekunder kan det fleksible forbrug afhjælpe pludselige frekvensændringer i nettet, fx som følge af fejl i produktionsanlæg eller transmissionsnettet. Forbrugerens effektforbrug (kw) skæres i denne situation omgående ned - eller sættes op. Ordre om udkobling sker derfor automatisk fra centralt hold. I denne sammenhæng er der tale om markedet for regulerkraft, hvor forbrugeren kan få betalt for at reducere sit effektforbrug (kw). Størrelsen af den økonomiske kompensation kan være fastsat i en kontrakt mellem den balanceansvarlige og forbrugeren. Denne regulering er antagelig relativt kortvarig, derfor er energibesparelsen relativt begrænset. Velfærdstabet er afhængig af det apparat der bliver udkoblet. Disse signaler om en hurtig udkobling af forbrug i boligerne bør også gå via elhandleren. Det bør dog undersøges, hvorvidt der er muligt at foretage reguleringen tilstrækkeligt hurtigt pga. kommunikationstider i systemet. 55

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet 4.2 Elprisen For at opnå det ønskede resultat af fleksibelt elforbrug, er det nødvendigt at forbrugerne kan mærke en reel gevinst ved at reducere forbruget i perioder med dyr elektricitet. Da markedsprisen kun udgør ca. 20 % af den samlede elpris kunne der gives et større incitament til fleksibelt elforbrug fra politisk hold, ved at gøre afgifterne variable med elprisen. Dette vil give den effekt, at når der forbruges ved lave priser, så sparer forbrugeren yderligere, og når der forbruges i spidslastperioder på de ikke-miljøvenlige generatorer, så bliver strømmen endnu dyrere. Dette vil ikke alene fremme fleksibelt elforbrug, men også kundernes motivation til at overveje hvornår de skal anvende deres energitunge apparater. I et oplæg til energipolitisk udvalg har Energy Trader gruppen opfodret politikkerne til tidsdifferentiering af elafgiften, jf. appendiks C. 4.3 Aggregator Som tidligere omtalt har den enkelte boligforbruger ikke effektforbrug nok til at koble ud for at kunne være en aktør på elmarkedet. Men en sammenslutning af boligforbrugere vil kunne agere på de forskellige elmarkeder, som fx aktør på spotmarkedet eller regulerkraftmarkedet. En sådan aktør benævnes aggregator. Det er aggregatorens opgave at varetage forbrugernes interesser. Aggregatoren er i princippet være et elhandelsselskab. I det følgende bruges derfor ordet elhandelsselskab. Da elhandelsselskabet har mulighed for at operere med mange forbrugere, har det mindre betydning, om en enkelt forbruger på et aktuelt tidspunkt vælger ikke at være med på det aktuelle tidspunkt. Den effekt som handelsselskabet har bundet sig for bliver totalt set udkoblet selv om en enkel bolig ikke udkobler på det pågældende tidspunkt. Herved er det muligt for elhandleren at handle på de forskellige elmarkeder. Elhandleren kan opnå en fortjeneste ved at tilpasse det aktuelle forbrug efter den plan som elhandelsselskabet har sendt til TSO og derved minimere balanceomkostningerne. Dette kræver dog kontinuerlige målinger, således at forbruget løbende kan blive reguleret efter det aktuelle forbrug. Hvis der ses på hele regulerkraftmarkedet vil manuel reserve, hvor elhandleren byder ind på regulerkraftmarkedet nok være den mest realistiske løsning. Automatisk reserve kræver at reguleringen skal foregå hurtigt og man skal derfor være sikker på at kommunikationen helt ned til de enkelte boliger, kan foregå hurtigt nok. Endvidere skal man sikre sig, at der ikke reguleres en alt for stor mængde effekt op eller ned, da dette på ny ville kunne lede til ubalance. 56

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet 4.4 Fjernaflæste elmålere Hvis priselastisk elforbrug skal blive en reel mulighed for forbrugerne, er det nødvendigt med elmålere, der har mulighed for at lagre data på minimum timebasis. Dette for at forbrugeren, på vegne af et elhandelsselskab, skal have mulighed for at agere på Elspot eller Elbas. For at kunne behandle de store mængder af måledata med henblik på afregning er det nødvendigt, at kunne fjernaflæse måleren. Da elforbruget nu er opdelt på timebasis er det muligt at afregne forbrugeren efter elprisen på de pågældende perioder. Yderligere fordele med fjernaflæste elmålere kan findes i afsnit 5.2. Gevinster forbundet med fleksibelt elforbrug. Det kan her nævnes, at elselskabet ENEL i Italien i år 2006 afslutter et projekt som giver 30 millioner kunder en fjernaflæst elmåler. I Sverige vil praktisk talt alle kunder have fjernaflæste elmålere i 2009. Syd Energi har installeret fjernaflæste målere hos 40.000 af deres kunder og vil have nået alle 136.000 kunder i 2007. Også Nesa, Odense Energi og Energi Fyn investerer i fjernaflæste målere. 20 Energy Trader-gruppen har i sit oplæg til Energi politisk udvalg opfordret politikerne at arbejde for en udbredelse af fjernaflæste energimålere, jf. Appendiks C. 4.5 Måledata fra boligen Det samlede forbrug for hele boligen bliver registreret i elmåleren. Disse data bliver sendt til den lokale netvirksomhed og videre til elhandelsselskabet. Endvidere bør forbrugeren have adgang til disse målinger. Forbrugeren og elhandleren ville få et bedre overblik over forbruget, hvis de havde tilgang til måledata over forbruget på enkelte apparater, fx køl eller frys. Elhandelsselskabet kan også have glæde af løbende at kende forbrugerens aktuelle forbrug (kwh) på et givet tidspunkt. Disse målinger kan anvendes til løbende finjustering af forbrugsplaner, hvis de også har mulighed for at centralt regulere på forbruget i de enkelte boliger. 20 Energy Trader notat, s. 7. Appendiks C 57

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet Elhandelsselskabet kunne også have glæde af at kende den aktuelle effekt (kw) på et givet tidspunkt. Disse data kunne både bruges til at kende mulig udkoblingsbar effekt i forhold til handel med regulerkraft. Endvidere kan disse målinger bruges til efterfølgende kontrol af hvorvidt en aftalt udkobling er fundet sted. Kendskab til aktuelt forbrug kan elhandelsselskabet også få gennem tidligere erfaringer og statistik. (De bedste statistikker opnås ved at se på det samlede forbrug for mange boliger.) 4.6 Pris og styresignaler Styresignaler til ud- og indkobling af forskellige apparater i boligen kan fås fx via Internettet. Denne styring kan være forbundet til elprisens variation på spotmarkedet, eller foretages som følge af besked om udkobling ved kritiske tidspunkter i elnettet. 4.6.1 Varslingstider Man kan forestille sig, at de samme varslingstider bliver gældende overfor forbrugerne, som er gældende for producenterne, jf. afsnit 2.2.4. Hvilken betydning de forskellige varslingstider kan få for forbrugeren, blev skitseret i afsnit 4.1. 58

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet 4.7 Sammenfatning af indpasning af fleksibelt elforbrug i det økonomiske marked Figuren nedenfor er en sammenstilling af elmarkedets forskellige dele, hvor fleksibelt elforbrug er en mulighed for en almindelig boligkunde. Fjernaflæste timemålinger Fjernaflæste timemålinger Fjernaflæste timemålinger Fjernaflæste timemålinger Figur 4-3 Sammenstilling af elmarkedet hvor boligen er en aktør med mulighed for fleksibelt elforbrug. Figuren svarer til Figur 2-15. På figuren ovenfor er der tilføjet de elementer som er nødvendige for at fleksibelt elforbrug skal blive en mulighed for en almindelig boligforbruger. De farvede linier og tekster angiver de dertil nødvendige informationsveje. Da forbrugeren skal kunne reagere efter det aktuelle pris på elmarkedet, er det her nødvendigt at aflæse elmåleren på timebasis. Endvidere skal forbrugeren have mulighed for at overvåge sit elforbrug. De aflæste forbrugsdata skal derfor sendes til forbrugeren. For at kunne behandle de nye store datamængder er fjernaflæsning af elmåleren er nødvendig. 59

Indpasning af Fleksibelt Elforbrug I elsystemet Elhandelsselskabet har nu en ekstra vare de kan handle el på elbørsen med, boligernes samlede forbrug. Elselskabet har nemlig nu den mulighed, at kunne regulere forbruget i de enkelte boliger, fx ved at sende styresignaler via Internettet til boligen. Handelsselskabet kan til elbørsen indsende reduktion i forbrug som handelsvare mod en bestemt pris i en given driftstime. Dette svarer i princippet de samme oplysninger som et produktionsselskab ville indsende. Da boligen skal kunne regulere sit forbrug efter elprisens variation i løbet af døgnet, sender elhandelsselskabet prissignaler til boligen, fx via Internettet. Elhandelsselskabet har nu den fordel, at de kan regulere forbruget efter den handelsplan som de har indsendt til TSO og dermed reducere omkostningerne i forbindelse med afregning af balancekraft. TSO kan bruge de enkelte boligers forbrug som regulerkraft. Ved automatiske reserver kan styresignaler sendes direkte til udvalgte boliger, fx via Internettet. Elforbruget kan også bruges som manuel reserve, ved at TSO melder til Elhandelsselskabet, at de indenfor 15 minutter skal have reduceret forbruget med en hvis kapacitet. Elhandelsselskabet sender derefter styresignaler ud til de forskellige boliger. At udkoblingen har fundet sted, kan TSO følge op på da de løbende planlægger forbruget, og så sammenligne disse planer med de forbrugsdata, der tilsendes fra den lokale netvirksomhed efter driftstimen. De forskellige tarifstrukturer og metoder påvirker det samlede elforsyningssystem på forskelligt vis. Gives forbrugeren for eksempel mulighed for at reagere på spotprisen bør dette medtages ved planlægningen af elsystemet, fx med hensyn til udbygningsplaner. Endvidere kan elforbruget fungere som hurtig reserve i kritiske situationer. 60

5 OMKOSTNINGER OG GEVINSTER SOM ER FORBUNDET MED FLEKSIBELT ELFORBRUG I forbindelse med indføringen af fleksibelt elforbrug i det økonomiske marked, vil forbrugere og elforsyningen kunne høste gevinster, men dermed er der også omkostninger. Følgende skal tages i betragtning i forbindelse med vurderingen af hvilke tiltag man vil tage med hensyn til fleksibelt elforbrug. Forbrugeren vil regulere sit elforbrug i forhold til den forventede gevinst, og vurderer sine investeringer herudfra. Der er forbundet omkostninger med fleksibelt elforbrug både for forbrugeren og den der står for det aktuelle Demand Response program. Når der planlægges og evalueres forskellige strategier for fleksibelt elforbrug, bør det vurderes, hvem der skal bære omkostningerne og hvem der skal høste gevinsten. I forbindelse med forskellige Demand Response programmer bør der skelnes mellem gevinster og omkostninger på lang og kort sigt. Forbrugeren vil regulere sit forbrug i forhold til det velfærdstab som vedkommende er villig til at acceptere, først og fremmest ud fra sin forventede gevinst, men også ud fra rent ideologiske grunde. I visse tilfælde vil forbrugeren ikke opleve et velfærdstab, for eksempel hvis gulvvarmen, køleenhederne eller fryseren udkobles i en kortere periode. Ved disse hændelser vil forbrugeren antageligt ikke opdage, at udkoblingen er foretaget. Hvis belysningen derimod slukkes (udkobles) i det rum, hvor forbrugeren befinder sig, vil forbrugeren med al sandsynlighed opleve dette som en gene et velfærdstab. Først og fremmest vil forbrugerens økonomiske gevinst være den styrende parameter for, hvor længe forbrugeren vil acceptere en udkobling, samt hvor ofte. Nogle forbrugere vil antageligt trods disse gener, deltage af rent ideologiske grunde. 61

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Som tidligere nævnt, er det nødvendigt at installere elmålere i boligerne med mulighed for fjernaflæsning, hvis fleksibelt elforbrug skal blive til en mulighed for forbrugerne i de enkelte boliger. Fjernaflæsningen er vigtig i denne sammenhæng, således at elforbruget løbende kan følges med hensyn til afregning og overvågning. Installering af disse elmålere er givetvis en stor omkostning, men det indebærer også flere sidegevinster, for eksempel mulighed for bedre planlægning af forbrug. Omkostninger og gevinster i forbindelse med installering af disse elmålere er derfor også medtaget i oversigterne. Afsnittet vil gennemgå de omkostninger og gevinster som berører forskellige aktører: 1. Boligforbrugerens 2. Elhandelsselskabet 3. Det lokale netselskab 4. TSO 5. Samfundets Endvidere vil afsnittet om gevinster også medtage elprisen, da en af gevinsterne er at elprisen falder. Afsnittet starter med at gennemgå omkostningerne og derefter gevinsterne. Det bemærkes at der kan forekomme omkostninger og gevinster der ikke er nævnt i de følgende to afsnit. 5.1 Omkostninger forbundet med fleksibelt elforbrug Omkostningerne kan opdeles i anskaffelsesomkostninger og løbende omkostninger. Anskaffelsesomkostningerne kan henføres til for eksempel indkøb af udstyr og de løbende omkostninger kan fx være forbrugerens udgifter til elhandelsselskabet, fx abonnement til et bestemt Demand Response program. 5.1.1 Boligforbrugerens omkostninger Forbrugeren kan have følgende omkostninger: Indkøb af udstyr til styring og overvågning af forbrugsgenstande i boligen Indkøb af energibesparende apparatur Eventuelle strafbetalinger Eventuelle betalinger til en aggregator, fx elhandelsselskabet. 62

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Udstyr til fleksibelt elforbrug kan med fordel indgå som en del i udstyr til Homeautomation. Forbrugeren ønsker for eksempel at have mulighed for at styre sin belysning og få overvågning af boligen for brand og indbrud. Når forbrugeren køber dette udstyr, kan der med fordel også indgå styring af forbrug. I afsnit 8 er vist, hvilket udstyr til Home-automation, der findes på markedet eller som kommer på markedet i løbet af 2006. Eventuelt kunne man forestille sig, at forbrugerens omkostninger til et vist punkt kunne dækkes af tilskud fra elforsyningen eller samfundet. Her kan man tænke sig forskellige modeller, for eksempel at elforsyningen forærer forbrugeren en vaskemaskine mod at forbrugeren binder sig til at bruge denne i lavlastperioder. Tilsvarende kunne man forestille sig at elforsyningen forærede kunden udstyr med mulighed for styring af fx elvarme. 5.1.2 Elhandelsselskabet omkostninger Her kan optræde følgende omkostninger: Udarbejdelse af nye tariffer der fremmer fleksibelt elforbrug, fx RTP eller CPP Opgradering af software til behandling måledata og de nye tarifsystemer Investering i udstyr til styring af forbrugernes udstyr, herunder kommunikation og software. Markedsføring Administrationsomkostninger. Undervisning af forbrugere Betaling til de forbrugere der er gået ind i et fleksibelt elforbrug program Evaluering af fleksibelt elforbrug programmet efter en periode En mulighed er også at elhandelsselskabet betaler forbrugerne for at indgå i fleksibelt elforbrug programmet. Det er nødvendigt for elforsyningen at markedsføre sine Demand Response programmer og uddanne forbrugerne i bl.a., hvordan elektricitetsprisen varierer med tiden, og om forbrugerens muligheder for at gå ind i de forskellige Demand Response programmer, samt hvilke gevinster forbrugeren og samfundet kan få som følge heraf. Det er endvidere nødvendigt at foretage løbende evalueringer og tilpasning af de forskellige Demand Response programmer. Elhandelsselskabet kan eventuelt have adgang til målinger i de enkelte boliger, for bl.a. at få kendskab til mulig udkoblingsbar effekt, jf. afsnit 4.5 Hvis elhandelsselskabet 63

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug ønsker disse målinger, så kan de medvirke til finansiering af måleudstyr samt software til behandling af måledata. 5.1.3 Det lokale netselskabs omkostninger Det lokale netselskab kan bl.a. have følgende omkostninger: Etablering af nye og mere avancerede elmålere hos boligforbrugere, der kan opsamle måledata på timebasis eller hver 15. minut og som har mulighed for fjernaflæsning Opgradering af software til behandling måledata Hvilke krav der skal stilles til elmålerne, afhænger af om der ønskes time eller kvartersværdier. Aflæsningerne vil typisk blive sendt til det lokale netselskab en gang i døgnet. 5.1.4 TSO TSO kan bruge fleksibelt elforbrug i boligerne som regulerkraft. Herved har TSO en del omkostninger i bl.a. udstyr til udkobling. TSO kan endvidere få glæde af forbrugsmålinger på time- eller kvarterbasis for beregning af balancekraft. Herved har TSO følgende omkostninger: Opgradering af software til behandling måledata Investering i udstyr til styring af forbrugernes udstyr, herunder kommunikation og software Markedsføring Administrationsomkostninger. Undervisning af forbrugere Betaling til de forbrugere der er gået ind i et program Opgradering af software til behandling måledata 5.1.5 Samfundets omkostninger Samfundets omkostninger afhænger af den politiske vilje til at støtte fleksibelt elforbrug. Støtten kan fx udgøres af: Tilskud til udstyr til fleksibelt elforbrug Tilskud til forbrugere der er med i et fleksibelt elforbrug program Markedsføring Elafgifter der varierer med elprisen 64

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Evaluering Fra politisk hold bør der tages stilling til hvorvidt elafgifter skal variere med elprisen, for at øge forbrugerens motivation til at regulere sit forbrug efter elprisen i og med at den økonomiske gevinst herved bliver større. Samfundet samlede indkomst via elafgifter er hermed varierende og kan eventuelt blive reduceret. 5.2 Gevinster forbundet med fleksibelt elforbrug Gevinsterne forbundet med fleksibelt elforbrug er bl.a. følgende: Direkte økonomiske gevinster Større forsyningssikkerhed Mulighed for større elproduktion på vindmøller Elbesparelse Mindre CO 2 -udslip Sparede investeringer i produktions- og transmissionsanlæg Mindre tab i elnettet, samt bedre spændingskvalitet Handel med reduktion af boligforbrugernes forbrug Lavere og mere stabile elpriser Tilgængelige boligforbrugsdata på time- eller kvarterbasis: De direkte økonomiske gevinster tilfalder først og fremmest de forbrugere, der er aktive i et Demand Response program, ved mindre elregninger eller anden form for kontant betaling. Men også de forbrugere der ikke direkte er med, ved for eksempel bedre forsyningssikkerhed, mindre CO 2 -udslip, lavere elpriser samt reduceret prisvariation i form af mere stabile elpriser. Andre gevinster tilfalder elforsyningen for eksempel i form af sparede investeringer i produktions- og transmissionsanlæg. De forskellige gevinster vil ligesom omkostningerne blive opdelt på de forskellige aktører. Først skal der dog generelt nævnes lidt om de forskellige gevinster. Bedre forsyningssikkerhed Fleksibelt elforbrug kan give bedre forsyningssikkerhed, i og med at det er medvirkende til at give større marginaler til reserve. Ved drift skal TSO se til, at der hele tiden findes tilstrækkelig reserveproduktion til det aktuelle forbrug. Systemoperatøren vil typisk benytte sig af generatorer, der står standby og som kan startes op inden for 15 minutter. Dette er nødvendigt for at sikre sig mod en større belastning end planlagt, et udfald af et produktionsanlæg eller en transmissionslinie eller ved specielle vejrforhold. For at sikre 65

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug at der altid findes tilstrækkelig stor produktionskapacitet, også ved disse kritiske tidspunkter der typisk kun optræder få gange i løbet af et år, planlægges der ud fra historiske værdier. Fleksibelt elforbrug kan erstatte en del af de generatorer der står standby, og netop i denne sammenhæng giver det mening at bruge udtrykket; fleksibelt elforbrug er det yderste kraftværk. Fleksibelt elforbrug kan også bruges ved de daglige spidslastperioder og også her erstatte noget af produktionskapaciteten. Større elproduktion på vindmøller De daglige produktionsvariationer kan udlignes med belastningsreduktioner. Endvidere hvis vindmøllerne i en større vindmøllepark udkobler ved stærk vind, kan denne hurtige ændring i produktion hurtigt balanceres ved hjælp af fleksibelt elforbrug, hvor belastningsudkobling sker automatisk uden varsling. Herved er det muligt at implementere en mere vindkraftproduktion i elnettet. Elbesparelser Fleksibelt elforbrug kan medvirke til elbesparelser, da fleksibelt elforbrug kan medvirke til en reduktion af elforbruget ved spidslastperioder. Mindre CO 2 -udslip Generelt kan man sige, at når elforbruget reduceres, så reduceres også udslippet af CO 2. Ved et reduceret elforbrug, kan elektriciteten først og fremmest produceres på de mest miljørigtige anlæg. Som nævnt ovenfor kan fleksibelt elforbrug muliggøre øget produktion på vindmøller, hvilket også vil reducere CO 2 -udslippet. Sparede investeringer i produktions- og transmissionsanlæg Som tidligere nævnt giver fleksibelt elforbrug større marginaler for reserver og fungerer som det yderste kraftværk. Fleksibelt elforbrug kan dermed erstatte eller udskyde investeringer i produktions- og transmissionsanlæg. Mindre tab i elnettet og en bedre spændingskvalitet Hvis elforbruget reduceres, reduceres også tabene i elnettet. De reducerede tab i elnettet giver en bedre spændingskvalitet for forbrugerne. Dette gælder især de forbrugere, der ligger længst ude af en radial. Disse forbrugere kan nemlig opleve store spændingsvariationer. Når belastningen er meget lille, er spændingen høj, og omvendt, når belastningen er meget stor er spændingen lav. Hvis belastningen reduceres i spidslastperioder og i de kritiske perioder, når belastningen er på sit højeste, vil 66

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug spændingen ikke falde lige meget, som hvis der ikke var foretaget noget belastningsreduktion som ved et fleksibelt elforbrug program. Lavere og mere stabile elpriser Der kan være flere grunde til at elprisen reduceres ved fleksibelt elforbrug: Sparede investeringer Lavere omkostninger på grund af mindre tab i elnettet Større konkurrence på elmarkedet Hvis elsystemet samlet set bliver mere økonomisk rentabelt, idet man kan undgå at gøre større investeringer, vil det medføre lavere omkostninger der muliggør en lavere elpris. De mindre tab i elnettet vil også bidrage til lavere driftsomkostninger. Med fleksibelt elforbrug får de store producenter mindre mulighed for at presse prisen opad ved at holde igen med produktionen. Hvis elprisen stiger, vil forbruget falde med fleksibelt elforbrug, hvilket derpå vil lede til at elprisen igen falder. Fleksibelt elforbrug vil altså medvirke til at elprisen generelt bliver mere stabil og lavere. Dette illustreres på Figur 5-1. Figur 5-1 Fleksibelt elforbrug giver både en fordel med hensyn til mindskede variable omkostning i elnettet (tab) og en prisreduktion på spotmarkedet. 21 Figur 5-1 viser markedsprisen på el som funktion af mængden af den producerede elektricitet. Kurven på figuren er produktionsomkostningerne. Det første lange stykke, som er næsten parallelt med x-aksen, er produktionsomkostningerne på de normale anlæg. 21 Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achieving Them, s. 73 Internetreference [11] 67

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Prisen er her ret konstant, da den er forhandlet lang tid forud for leveringstidspunktet. Elprisen stiger jo nærmere man kommer produktionstidspunktet, hvor elektriciteten forhandles på elbørsen. Jo større forbruget bliver, jo dyrere bliver også produktionsomkostningerne i og med, at man bliver nødt til at tage dyrere produktionsanlæg i drift. Elprisen stiger også jo mindre reserve man har til rådighed. Forbruget er her repræsenteret med en ret linie parallel med y-aksen. Hvis forbrugernes pris afspejler den reelle produktionsomkostning, vil markedsprisen reduceres når forbrugeren reagere på elprisen. Det første skæringspunkt mellem produktionskurven og forbrugskurven, Q, (til højre) repræsenterer markedsprisen og produktionsmængden uden fleksibelt elforbrug. Det andet skæringspunkt, Q DR, (til venstre) repræsenterer markedsprisen og produktionsmængden ved fleksibelt elforbrug. Gevinsten ved fleksibelt elforbrug bliver en reduktion af markedsprisen samt sparede variable omkostninger som følge af et mindre forbrug. Den stejle forbrugskurve, der repræsenterer et meget ufleksibelt forbrug, kan ved fleksibelt elforbrug blive mere flad i og med at forbrugerne direkte får mulighed for at reagere på elprisen. Derved bliver elprisen generelt mere stabil. Tilgang til realtime forbrugsdata på time- eller kvartersbasis De fjernaflæste elmålere giver både elforsyningen og forbrugeren en række fordele. Disse fordele har ikke direkte med fleksibelt elforbrug at gøre, men det er valgt at medtage disse fordele her, da de fjernaflæste elmålere er en nødvendighed for indførelse af priselastisk elforbrug hos boligforbrugerne, da det betyder at det bliver muligt at håndtere store datamængder. Nedenfor er angivet nogle af disse fordele: Kendskab til forbrugerens forbrug på kvarter elle timebasis Kunden kan følge med i sit elforbrug, evt. på Internettet Overvågning af forbruget i boligen Bedre energirådgivning Nemmere for forbrugeren at skifte elhandelsselskab Mulighed for mere korrekt afregning af balancekraft Bedre mulighed for planlægning af elnettet Pågribelse af snyd med elaflæsningen Eventuel mulighed for omgående besked ved kabelbrudt og lokaliseringen af bruddet Eventuel mulighed for at kunne slukke forbrugerens elektricitet enten helt eller delvist 68

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Eventuelt en besparelse ved aflæsning af elmåler En fjernaflæst elmåler gør det lettere for forbrugeren at skifte elhandelsselskab i og med at elmåleren skal aflæses i denne forbindelse. Hvis forbrugeren får mulighed for at få tilgang til sine forbrugsdata, har vedkommende bedre mulighed for at overvåge sit elforbrug. Disse forbrugsdata kan eventuelt være tilgængelige via Internettet i form af tal og kurver samt mulighed for at beregne sine elomkostninger og dermed tage stilling til hvordan at styringen skal foretages. Dette praktiseres allerede i dag af flere netselskaber der foretager fjernaflæsning, ved at Elsparefonden bearbejder målingerne. Hvis netselskabet henter data hjem hver nat, vil det kunne vises med kun en døgns forsinkelse. Forbrugeren kan eventuelt få adgang til sine måledata direkte fx via elmålerens pulsudgang. For elhandelsselskabet kan det være en fordel at kende forbrugerens forbrug på timebasis. Hvis en kunde ønsker at vide hvorfor elregningen er steget, kan mere indgående analyser foretages end med de muligheder der findes i dag. Ved dårlige betalere har elselskabet mulighed for at lukke for elektriciteten, når kunden har brugt en bestemt mængde kwh. Der kan være tale om en total lukning, eller at forbrugeren får mulighed for at bruge en mindre mængde elektricitet pr. dag. Hvis elhandelsselskabet har mulighed for at styre enkelte apparater i boligen, kan elhandelsselskabet endvidere slukke for udvalgte apparater. Når elhandelsselskabet har direkte kendskab til forbruget, kan de bedre planlægge det totale forbrug som de skal handle på elbørsen. Endvidere kan elhandelsselskabet give en bedre energirådgivning når man kender forbrugerens forbrugsprofil over dagen. Hvis fjernaflæsningen foregår ved brug af Powerline (kommunikation over ledningsnettet) har det lokale netselskab mulighed for omgående at få besked ved kabelbrudt og lokaliseringen af bruddet. Hermed kan forsyningen hurtigere blive genetableret. Når forbruget kendes i de enkelte boliger giver dette en bedre kendskab til belastningssituationen. Det lokale netselskab kan herved bedre planlægge elnettet med hensyn til eventuelle forstærkninger, fx i form af udskiftning af kabler eller transformer. Med fjernaflæsningerne kan det lokale netselskab nemmere pågribe forbrugere der snyder, fx i form at forkerte aflæsninger eller brug af strøm der ikke bliver afregnet. 69

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug TSO kan derved foretage en mere korrekt afregning af balancekraft, når de har kendskab til et mere korrekt forbrugsmønster. Kvartersværdier kan bl.a. bruges til analyse af forbrugsmønstre. 5.2.1 Boligforbrugerens gevinster Forbrugerens gevinster ved fleksibelt elforbrug er bl.a.: Økonomisk gevinst Større mulighed for at påvirke elforbruget Større forsyningssikkerhed Mindre CO 2 -udslip Generelt lavere elpriser Bedre spændingskvalitet Med tilgængelige forbrugsdata på time- eller kvarterbasis: o Mulighed for overvågning af elforbruget o Mulighed for at få bedre energirådgivning o Mulighed for at få bedre rådgivning i forbindelse med elregning o Nemmere at skifte elhandelsselskab o Evt. mulighed for at hurtigere at få elektricitet igen efter kabelbrudt Den økonomiske gevinst for forbrugeren består først og fremmest af en mindre elregning, i og med at forbrugeren har brugt mindre elektricitet når elprisen var dyr, eller ved brug af elektricitet når elprisen var lav (flyttet forbrug). Eventuelt modtager forbrugeren en bonus for at være med i et fleksibelt elforbrug program. Fleksibelt elforbrug giver forbrugeren større mulighed for direkte at påvirke sit elforbrug og dermed sin elregningen, da forbrugerens el-udgifter afregnes til hvilket tidspunkt elektriciteten forbruges. Større forsyningssikkerhed, bedre miljø, lavere elpriser og bedre spændingskvalitet tilkommer både de forbrugere, der er aktive i et fleksibelt elforbrug program og øvrige forbrugere. Større forsyningssikkerhed og mindre CO 2 -udslip kan være hovedbegrundelsen til at visse forbrugere vælger at gå ind i et fleksibelt elforbrug program. 5.2.2 Elhandelsselskabets gevinster Elhandelsselskabets gevinster er først og fremmest: 70

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Økonomisk fortjeneste Mulighed for handel på elbørsen med forbrugernes samlede elforbrug Lavere elpriser Tilgængelige boligforbrugsdata på time- eller kvarterbasis: o Bedre planlægning af de enkelte boligers forbrug o Eventuel mulighed for at kunne slukke for kundens elektricitet enten helt eller delvist o Give mulighed for at kunden får adgang til sine forbrugsdata som tal og kurver o Bedre mulighed for energirådgivning o Nemmere for forbrugeren at skifte elhandelsselskab o Pågribelse af snyd med elaflæsningen Forbrugerne betaler elhandelsselskabet for at varetage deres interesser (abonnement), endvidere har elhandelsselskabet en fortjeneste i forbindelse med salg af mulig belastningsreduktion til en elhandler eller ved handel på elbørsen. Elhandelsselskabet kan handle på Elspot eller Elbas med reduktion af forbruget hos den samlede mængde af boligforbrugere. 5.2.3 Det lokale netselskabs gevinster Gevinsterne for det lokale netselskab ved fleksibelt elforbrug er bl.a.: Større forsyningssikkerhed Sparede investeringer i elnettet bl.a. i nye kabelforstærkninger Sparede investeringer i nye produktions- og transmissionsanlæg Mindre tab i elnettet Tilgængelige boligforbrugsdata på time- eller kvarterbasis giver bl.a.: o Ved brug af Powerline eller optiske fibre er det muligt at få umiddelbar viden om kabelbrudt og hvor det ligger og derved foretage en hurtigere reparation af elnettet. o Eventuel mulighed for at kunne slukke for forbrugerens elektricitet enten helt eller delvist o Bedre mulighed for planlægning af elnettet o Pågribelse af snyd med elaflæsningen o Mulighed for behandling af data 5.2.4 TSO Gevinsterne for TSO ved fleksibelt elforbrug er bl.a.: 71

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Større forsyningssikkerhed Sparede investeringer i nye produktions- og transmissionsanlæg Mindre tab i elnettet Med tilgængelige forbrugsdata på time- eller kvarterbasis: o Mulighed for mere korrekt afregning af balancekraft TSO har mulighed for at bruge fleksibelt elforbrug som det yderste kraftværk og dermed sikre forsyningssikkerheden, jf. ovenfor. 5.2.5 Samfundets gevinster Samfundets gevinster ved fleksibelt elforbrug er bl.a.: Mindre CO 2 -udslip Mulighed for indførelse af flere vindmøller Større forsyningssikkerhed Lavere og mere stabile elpriser 5.3 Om forbrug og priser 22 En af grundene til at det i fremtiden anses som fordelagtigt at indføre fleksibelt elforbrug er de varierende elpriser. Endvidere har der på det seneste været enkelte driftstimer hvor elpriserne nåede meget høje priser. Afsnit 5.3 vil med udgangspunkt i indsamlede data, beskrive hvordan sammenhængen har været mellem spotpriserne og forbruget i driftssituationer tidligere, med henblik på at belyse i hvilke situationer det kan være fordelagtigt at indføre fleksibelt elforbrug. Den hidtil største pris i en driftstime der endnu har fundet, sted var den 28. november 2005 mellem klokken 18 og 19 hvor en kwh kostede 13,46 kr. i Østdanmark. I den samme time var prisen for 1 kwh i Vestdanmark 99,7 øre. 22 De indsamlede for belastningskurver og prisen findes i hhv. bilag 4 og 5, hvor også databehandlingerne forfindes. 72

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Figur 5-2 Elpriserne den 28. november 2005 Hvad der skete den 28. november 2005, som skyldes at elpriserne blev så høje i Østdanmark, beskrives i afsnit 2.2.2. Figur 5-3 illustrerer de højeste markedspriser for en enkelt time de seneste syv år, for henholdsvis Vest- og Østdanmark. Den dyreste driftstime på et år Pris [DKK/kWh] 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Maks af Vestdanmark Maks af Østdanmark Figur 5-3 Den dyreste driftstime i året i hhv. Vest- og Østdanmark. Ofte er elprisens størrelse et udtryk for driftssituationen, og høje elpriser afspejler således typisk perioder med et stort forbrug. Tilsvarende er elpriserne typisk meget lave om natten, hvor der er et mindre forbrug. Af erfaringsprojekter er det udledt af forbrugere er villige til at lade dele deres forbrug fungere som udkoblingsreserve, mod økonomisk kompensation, for eksempel elvarme, jf. Appendiks A. 73

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug På Figur 5-4 illustreres døgnbelastningen for den samlede elforsyning i Danmark for to udvalgte hverdage og weekend-dage, hhv. sommer og vinter. Det fremgår af figuren, at belastningen fra dag til dag er meget konstant afhængigt af driftstimen, hvilket gør det let for handelsselskaber at planlægge forbruget fra dag til dag. Endvidere er det markant afgørende for forbruget størrelse om det er hverdag eller weekend, og om det er sommer eller vinter. Karakteristisk for alle graferne er at forbruget er markant lavere om natten end om dagen, samt at der findes nogle karakteristiske spidsperioder som er sammenfaldende, uafhængig af dagen og årstiden. Figur 5-4 Døgnbelastning for den samlede elforsyning illustreret for hhv. sommer og vinter, hverdag og weekend. Figur 18 s. 34 Dansk Elforsyningsstatistik. Ved at kigge på de konkrete dage, kan sammenhængen mellem den samlede døgnbelastning sammenlignes med forbruget i en bolig samtidig. Elforbrugspanelerne 23 Elforbrugspanelerne er et initiativ der har til formål at følge forbrugsudviklingen i udvalgte paneler af elforbrugere, det vil sige repræsentative udsnit af forbrugere i 23 Internetreference [17] 74

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug forskellige kategorier 24. Forbruger-kategorierne er inddelt repræsentativt for den samlede belastning, og udgøres af Boliger Landbrug og gartneri Industri Handel og service Udover at give mulighed for at følge forbrugsudviklingen for de repræsenterede grupper, er det også hensigten give mulighed for en tidsmæssig opdeling af de forskellige kategoriers bidrag til den samlede belastning 24. På elforbrugspanelernes web-side er det muligt at hente data for året 2004, for forbrugsfordelingen i alle årets timer for de repræsenterede grupper. Det er således muligt at se at se at en bolig uden elvarme den 20. august 2004 fra klokken 13-14 havde 0,000118193 af sit årlige forbrug liggende i netop denne time. En sådan lejlighed med et årligt forbrug på 2500 kwh, havde altså et forbrug i denne time på ca. 0,30 kwh (0,00118193*2500 kwh). Da beregningerne er udarbejdet for mange forbrugere er det ikke muligt at overføre dataene direkte til en bestemt forbruger, men dataene kan anvendes til at sige noget om det gennemsnitlige forbrugsmønster. Data fra elforbrugspanelerne kan sammenlignes inden for den enkelte boligtype. Det er således muligt at sammenligne en lejlighed uden elvarmes forbrug i to forskellige driftstimer. Omvendt er det ikke muligt at sammenligne en lejlighed uden elvarme s forbrug med en lejlighed med elvarme s forbrug i en driftstime, da tallene sammenligningerne baseres på alene er fordelingen over året. Kurvernes form for de forskellige boligtyper kan sammenlignes med hinanden. Sammenligningen kan dog bestå i, at det er muligt at se at den ene type forbruger, bruger mere eller mindre af sit årlige forbrug i netop den sammenlignede driftstime. Ved at anvende data fra elforbrugspanelerne kan en boligs forbrugsmønster fra dag til dag sammenlignes. 24 Internetreference [18] 75

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Figur 5-5 Elforbrug i lejligheder uden elvarme den mandag d. 6 fredag d. 10 december 2004 På Figur 5-5 ses det hvordan at forbruget i de enkelte driftstimer ændres meget lidt fra dag til dag. Dette skyldes at forbrugere er vanemennesker, og har faste rutiner. Ligeledes er kurverne baseret på mange forbrugere, hvorfor det ikke er afgørende om enkelte ændre rutiner. Dette forklare hvorfor at handelsselskaberne kan forudsige en prognose for forbruget fra dag til dag. På Figur 5-6 er beskrevet hvorledes forbruget er i de første fem sammenhængende hverdage i alle årets måneder i 2004. 76

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Figur 5-6 Elforbruget for de første fem sammenhængende hverdage i årets måneder 2004 Det er meget karakteristik at bemærke at tidspunkterne for spidslast er sammenfaldende fra måned til måned. Endvidere ses det at april er afvigende. Dette skyldes at påsken (skærtorsdag og langfredag) faldt i de betragtede dage, og mange således har haft fri de dage, hvilket betyder en forskydning af forbruget. Denne forskydning minder meget om hvordan forbruget var i juli måned, der som bekendt er den måned hvor mange holder sommerferie. På Figur 5-7 ses belastningen i boliger onsdag den 16. juni 2004. Det bemærkes igen at værdierne er bestemt ud fra fordelingen af elforbruget i den pågældende boligtype pr år, hvilket betyder at størrelsen af graferne i forhold til hinanden ikke kan sammenlignes, men kun at de karakteristiske træk som størrelsen af spidslast i forhold til lavlast kan sammenlignes. 77

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Døgnbelastningen den 16. juni 2004 Paracel, Række og Kædehus med elvarme 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Døgnbelastningen den 16. juni 2004 Paracel, Række og Kædehus uden elvarme 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Døgnbelastningen den 16. juni 2004 Lejligheder uden elvarme 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 5-7 Forbruget i boliger med og uden elvarme onsdag den 16. juni 2004 Belastningerne set i forhold til hinanden, og i forhold til den samlede belastning i elforsyningen illustreres på Figur 5-8 og Figur 5-9. 78

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Figur 5-8 Belastningen i boliger i forhold til den samlede belastning (stort linie) onsdag den 16. juni 2006 Det ses at lejligheder uden elvarme har en større del af deres forbrug placeret i juni måned end lejligheder og huse med elvarme. Dette er også at forvente, da boliger med elvarme naturligt vil have det største del af deres forbrug placeret om vinteren. Dette illustreres på Figur 5-9. Figur 5-9 Belastningen i boliger i forhold til den samlede belastning (sort linie) onsdag den 15. december 2004 Det er karakteristik at se at den samlede belastning i løbet af dagtimerne er meget konstant, i forhold til at belastningen i boligerne ikke er lige så høj i dagtimerne som i aftentimerne omkring klokken 19. 79

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Sammenlignes den samlede belastning med elprisen, ses det at de varierer sammen jf. Figur 5-10 og Figur 5-11. Figur 5-10 Markedsprisen i forhold til belastningen den 15. december 2004 På Figur 5-10 er markedsprisen for Øst- og Vestdanmark sammenfaldende det meste af dagen. Dette skyldes antagelig at der i dette døgn ikke forekom nogle flaskehalse i forbindelserne der binder sammen Øst- og Vestdanmark gennem Sverige og Norge. På Figur 5-11 er elprisen varierende for hhv. Øst- og Vestdanmark. Dette kan skyldes en vindstille periode som presser priserne i vejret i Vestdanmark. 80

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Figur 5-11 Markedsprisen i forhold til belastningen den 16. juni 2004 På dage med meget varierende og meget høje elpriser som illustreret den 28. november 2005 på Figur 5-2 vil det være fordelagtigt for forbrugere at kunne flytte forbrug fra de dyre perioder. Specielt husholdninger i Østdanmark vil kunne opnå store besparelser ved at flytte forbrug fra tidsrummet imellem 17 og 20 Figur 5-12 Belastning den mandag den 29. november 2004 og pris mandag den 28. november 2005 Figur 5-12 viser hvordan den høje elpris den 28. november 2005 i Østdanmark var sammenfaldende med spidslasten. Det skal dog bemærkes at der i forbindelse med udarbejdelsen af diagrammet ikke har været muligt at skaffe forbrugsdata for denne dag mandag den 28. november 2005, hvorfor at forbrugsdata for den tilsvarende mandag den 29. november 2004 er anvendt. 81

Omkostninger og gevinster som er forbundet med fleksibelt elforbrug Ved at have indført fleksibelt elforbrug i boligerne, havde det været muligt for elforsyningen at flytte noget af forbruget ( Load Shifting ) for dermed at reducere prisen. Desuden havde det været muligt for forbrugerne at opnå besparelser ved helt at flytte forbruget. 5.4 Sammenfatning af omkostninger og gevinster forbundet med fleksibelt elforbrug Indførelse af fleksibelt elforbrug er givetvis forbundet med en række omkostninger for de forskellige aktører for eksempel investering i nyt udstyr til styring forbruget og fjernaflæsning af elmålere. Fleksibelt elforbrug giver de forskellige aktører forskellige gevinster bl.a. større forsyningssikkerhed og sparede investeringer i nye produktions- og transmissionsanlæg. Endvidere giver de fjernaflæste forbrugsmåledata bl.a. mulighed for bedre planlægning og bedre overvågning af elforbruget. 82

6 ERFARINGER FRA TIDLIGERE OG NUVÆRENDE PROJEKTER Der er igennem en række år udarbejdet pilotprojekter og analytiske undersøgelser, med det formål at belyse de fordele og ulemper som forbrugere og elforsyningen oplever, i forbindelse med at fleksibelt energiforbrug søges indført i husstande. Appendiks A vil belyse nogle af de erfaringer der er høstet i forbindelse med disse erfaringsprojekter, dette kapitel 6 vil blot opridse de væsentligste erfaringer. Med udgangspunkt i rapporten Velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser, konkluderes det at forbrugeren oplever et velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser. Velfærdstabet kan kompenseres med en økonomisk kompensation. Størrelsen af kompensationen er afhængig af længden af afbrydelserne, mere end antallet af afbrydelser. Det er således ikke videre afgørende for forbrugeren om det er 12 eller 30 ekstra afbrydelser der foretages, jf. Tabel 10.3, Appendiks A. Det fleksible elforbrug er søgt indført i boliger via forskellige metoder i de gennemgåede projekter. Metoderne er Ekstern styring med udgangspunkt i varierende priser Styring ved prissignaler der sendes til boligen Automatisk styring efter frekvens Ved styring efter prissignaler er det afgørende at kunderne timeafregnes. Metoder der kan anvendes Udkobling ved høje priser Afregning efter de tre tarif-typer gennemgået i afsnit 3.2.1 o Time-of-use (TOU) o Real-time pricing (RTP) o Critical-peak pricing (CPP) Desuden har der været udført et projekt hvor boligen selv kunne definere hvilke perioder der kunne udkobles, samt hvor længe perioderne måtte vare. Dette svare til 83

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Demand Response programmet Interruptible/curtailable (I/C) service. Desuden er der udført et projekt med centralstyring af udvalgte belastninger, svarende til programmet Direct load control. 84

7 KOMMUNIKATIONSSYSTEMER Fleksibelt elforbrug i boligerne indebærer, at forskellige apparater skal kunne styres internt i boligen ud fra kriterier der opsættes udefra så som prissignaler eller en eventuel ordre om ud- hhv. indkobling. Fjernaflæsning på timebasis af elmåleren er endvidere en nødvendighed, hvis forbrugeren skal få mulighed for at regulere sit forbrug efter prissignaler. 7.1 Fysisk opbygning af et system til fleksibelt elforbrug I afsnit 4 blev et elmarked med fleksibelt elforbrug skitseret og sammenstillet i Figur 4-3. Med udgangspunkt i denne figur er Figur 7-1 skitseret. Her er dog kun medtaget de kommunikationslinier, der er nødvendige for at indføre fleksibelt elforbrug. TSO Forbrugsdata Styresignal for regulerkraft Forbrugsdata Elhandelsselskab Den lokale netvirksomhed Forbrugsdata Styresignal og prissignal Forbrugsdata Bolig Eventuel kontrolmåling af udkobling eller information om aktuelt forbrug Figur 7-1 - Kommunikationsliner i et elmarked med fleksibelt elforbrug 85

Kommunikationssystemer Til styring og overvågning af de enkelte apparater i boligen samt til fjernaflæsning af elmåleren, skal der findes forskellige former for kommunikationssystemer, der kan sende information fra en enhed til en anden. Ud fra Figur 7-1 kan man se at der fra boligen i er to kommunikationsveje Mellem boligen og den lokale netvirksomheden (forbrugsdata) Mellem boligen og elhandelsselskabet (forbrugsdata, styresignal og prissignal samt eventuelle målinger) Internt i boligen skal der findes kommunikation ud til de enkelte apparater, som skal styres. Hvorledes kommunikationssystemet kan opbygges er skitseret i Figur 7-2. Udenfor boligen Central Enhed (CE), hos en aggregator, fx elhandelsselskab Forbrugsdata Den lokale netvirksomhed Fx Internetforbindelse CE => M: Udkobling af antal kw eller kwh eller en prissignal M => CE: Antal kw eller kwh til rådighed, Hvilket kan være statistisk bestemt Fx via ledningsnettet (powerline) Forbrugsdata I boligen Fx via raiobølger Master (M) M => AE: ind- hhv. udkoblings besked, eller et evt. prissignal AE => M: Er apparatet inde eller ude, eller evt. besked om antal A, kw eller kwh Apparat Enhed (AE) Apparat Enhed (AE) Elmåler Apparat Enhed (AE) Figur 7-2 Enheder og kommunikationsliner ved indførelse af fleksibelt elforbrug i boliger. Hele systemet består af enheder der er placeret både internt i boligen og eksternt, dvs. udenfor boligen. De forskellige enheder er: En central enhed, der er placeret udenfor boligen En master, der er placeret i boligen Apparatenheder, der er placeret i boligen 86

Kommunikationssystemer Den centrale enhed, der er placeret hos en aggregator, fx hos et elhandelsselskab. Den centrale enhed sender information til masterne i de enkelte boliger, fx prissignaler eller ordre om en ud- hhv. indkobling. Endvidere kan den centrale enhed eventuelt modtage information fra masterne i boligen, fx vedr. aktuelt forbrug i boligen. Masteren, der er placeret i boligen sender information til de enkelte apparatenheder, fx ordre om en ud- hhv. indkobling. Endvidere kan masteren eventuelt sende information vedr. fx aktuelt forbrug til den centrale enhed. Hvordan den centrale enhed og masteren skal udformes afhænger blandt andet af hvor man vælger at placere intelligensen for styring af de enkelte apparater. Intelligensen for styring af de enkelte apparater kan enten være placeret i boligen eller hos elhandelsselskabet. Det er nødvendigt, at de apparater der skal kunne udkobles, skal kunne reagere på signaler for ind og udkobling. Disse signaler skal styres fra et overordnet sted, for eksempel fra elhandelsselskabet. Apparatenhederne modtager en ordre fra masteren om ud- hhv. indkobling og kobler derefter de enkelte apparater ud hhv. ind. Eventuelt foretager apparatenheden en forbrugsmåling på den aktuelle apparat og sender denne information videre til masteren. En brugerflade skal findes i tilgængelig for forbrugeren, hvor der er muligt at angive hvilke apparater forbrugeren ønsker at styre, hvilke tidsperioder samt hvor længe en udkobling maksimalt må være. Endvidere skal forbrugeren på denne brugerflade kunne overvåge sit elforbrug. Brugeroverfladen kan være en webside eller en skærm på masteren. Fjernaflæsning af elmåleren er nødvendig hvis forbrugeren får mulighed for at regulere sit forbrug efter prissignaler, der varierer time for time. Til denne styring og overvågning af de enkelte apparater i boligen samt til fjernaflæsning af elmåleren skal der findes forskellige former for kommunikationssystemer, der kan sende information fra en enhed til en anden. Mellem følgende enheder skal der derfor findes kommunikation: Masteren og de enkelte apparater i bolig samt eventuelt mellem de forskellige apparatenheder, fx via radiobølger Masteren og videre til en central enhed udenfor boligen, fx Internettet Elmåleren til den lokale netvirksomhed, fx via ledningsnettet. 87

Kommunikationssystemer Løsningen ovenfor er en så kaldt master/slave løsning. Det er den løsning der oftest er forekommende i dag. I fremtiden kan man forvente at se en mere distribueret intelligens. I denne rapport tages der udgangspunkt i master/slave løsningen. Information fra den centrale enhed til masteren om udkobling, eller eventuel indkobling, kan enten være regulering af en bestemt effekt (antal kw) eller energistørrelse (antal kwh). Hvorvidt der er tale om antal kw eller kwh er afhængigt af varslingstiden. Hvis der opstår en kritisk situation, er det den umiddelbare effekt som kan udkobles (antal kw) interessant. Hvis varslingstiden er lang, fra ca. 15 minutter og op, er det interessant hvor meget energi (antal kwh), det er muligt at udkoble eller flytte i et givet tidsrum. Ingen af de informationsmængder, der sendes mellem de forskellige enheder, er specielt store. Endvidere er der tale om information, der i datasammenhænge ikke kræver de helt høje hastigheder. I denne rapport behandles først og fremmest forskellige muligheder for kommunikation internt i boligen, men der vil også kort blive redegjort for forskellige muligheder for ekstern kommunikation. 7.2 Generelt vedrørende kommunikationen internt og eksternt Åbne, sikre og veldefinerede standarder Hvis fleksibelt elforbrug skal udbredes, er det vigtigt, at der bliver enighed om standarder til kommunikation, der er åbne, sikre og veldefinerede. Det vil sige at de forskellige enheder der kobles sammen kan tale med og forstå hinanden uanset hvilket fabrikat de har. Dette er specielt essentielt for kommunikation internt i boligen mellem masteren og den enkelte apparatenhed. Med en åben og veldefineret standard menes at protokollen skal være ens. Et protokol er i princippet en oversættelse af det sprog som tales, fx vedr. tolkning af information og rækkefølge af de data der sendes. Et eksempel: Når information sendes fra en enhed til en anden, fra en sender og til en modtager, sendes informationen normalt ved hjælp af en seriel protokol. Kommunikationen kan være transaktionsbaseret, hvorved senderen sender en forespørgsel om modtageren kan modtage informationen. Modtageren svarer at han er klar. Senderen sender informationen og modtageren kvitterer at informationen er modtagen. Endvidere kan der også findes en kontrol af, at informationen er korrekt overført, fx ved at de enkelte bit bliver summeret og at en bit angiver summen. Dette tal sendes sammen med de 88

Kommunikationssystemer øvrige data og modtageren kontrollerer at kontroltallet passer med de data den har modtaget. Protokoller er ofte organiseret i en lagret struktur efter OSI-modellen, som består af 7 forskellige lag. I de forskellige lag tages der bl.a. højde for følgende: Selve informationen (data) der bliver sendt, fx udkobling af elvarmen i stuen Hvilken adresse som informationen skal sendes til, fx en bestemt radiator i stuen Hvilket medium kommunikationen foregår gennem, fx via radiobølger eller via netledninger At al information kommer frem til modtageren, dvs. at data, der eventuelt er blevet skilt ad, igen bliver samlet i den korrekte rækkefølge. Om forbindelsen er åben eller ej Hvordan informationen overføres fra programmet til hardwaren At den sendte information bliver forstået af modtageren Nærmere information om de forskellige lag i OSI-modellen kan findes i bilag 1. For nogle kommunikationssystemer, fx Z-Wave og Powerline, kan at de enkelte producenter tilslutte sig en alliance og derved påvirke udformningen af protokollen, således at den virker optimalt for netop deres udstyr. Hvis mange firmaer er tilsluttet den samme alliance, virker dette i princippet som en standard. Ved et fremtidigt standardiseringsarbejde, kan der også være stor chance for at det netop er denne protokol som bliver retningsgivende for standarden. Arbejdsgruppen, Energy Trader har skrevet en opfordring til Energipolitisk Udvalg, hvor de opfordrer udvalget til at igangsætte et arbejde for udvikling af åbne standarder til fjernkontroludstyr i boliger, der skal bruges i forbindelse indførsel af et marked til priselastisk elforbrug, jævnfør Appendiks C. Endvidere skal kommunikationen være sikker. At kommunikationen er sikker betyder, at styrings- og overvågningssignalerne skal nå klart og sikkert frem således, at en tredje part ikke kan styre og overvåge systemet udefra. Routing af signaler Muligheden for at route signaler vilkårligt fra node til node betyder, at man kan sende informationen vilkårligt videre fra en enhed til en anden enhed i netværket. Hvis der for eksempel er problemer med at flytte datainformationer den direkte vej fra en node til en anden på grund af afstanden eller interferensproblemer, så vil netværksprotokollen sørge for at datainformationerne routes via andre noder i netværket, jf. Figur 7-3. 89

Kommunikationssystemer Figur 7-3 - Z-Wave har den store fordel at netværket er selvorganiserende i den forstand at signalet kan blive routet videre. Hvis signalet af en eller anden grund ikke kan komme videre på grund af afstanden eller interference problemer, bliver det bare sendt en anden vej i stedet for. 25 De enkelte noder hjælper konstant hinanden, og valg af den mest optimale, alternative signalrouting foregår helt automatisk, netværket er selvorganiserende. Dette at netværket er selvorganiserende indebærer, at netværket er robust og driftsikkert. 7.3 Internt i boligen Som nævnt er den interne kommunikation først og fremmest mellem masteren og de enkelte apparatenheder. Hvis signalet routes, forekommer der også kommunikation mellem de enkelte apparatenheder. Kommunikationen internt kan enten være trådløs eller ledningsbåret. Ved trådløs kommunikation bruges radiobølger (RF) og ved ledningsbåret kommunikation kan der bruges separate kabler eller det normale lysnet som findes i boligen. Krav til den interne kommunikation Hvis forbrugeren i de enkelte boliger skal motiveres til at være medspillere ved fleksibelt elforbrug og dermed medvirke til, at fleksibelt elforbrug bliver udbredt og får en reel betydning, bør følgende krav stilles til de enkelte dele i boligen og kommunikationen mellem dem: De forskellige delenheder er nemme at installere i både nye og ældre boliger. Systemet er kompatibelt med andre systemer samt at nye komponenter kan tilføres på et senere tidspunkt. At kommunikationen er sikker, dvs. styrings- og overvågningssignalerne skal nå klart og sikkert frem således, at en tredje part ikke kan styre og/eller overvåge systemet udefra. 25 Internetreference [20] 90

Kommunikationssystemer At kommunikationsdelen er relativt billig således, at merprisen for installation af fjernkontrol i et produkt har en pris som kunden er villig at betale for. At transmissionsrækkevidden er tilstrækkelig lang til at dække et helt hjem At teknologien er robust og pålidelig At masteren og apparatenheder har lavt strømforbrug, specielt standby forbrug. Masterens strømforbrug kan eventuelt minimeres ved at processoren kan bringes i standby mode. Dette gælder også apparatenheden, hvis denne eventuelt indeholder en processor, hvilket kan være aktuelt hvis effekten eller energiforbruget i en given periode skal måles og beregnes inden måledata sendes videre til masteren. Det kan være en yderligere fordel, hvis systemet er batteridrevet og har et lavt effektforbrug således, at batterierne har en lang levetid. Da alle systemer bruger DC kan man derved spare en AC/DC-konverter. Ved Powerline bruges givetvis ikke batterier, da systemet altid er koblet til lysnettet. Også her bør man være opmærksom på at de forskellige enheder har et lavt standby-forbrug. For at fremme udviklingen af produkter der opfylder ovenstående punkter, er der som tidligere nævnt behov for at udvikle en åben, sikker og veldefineret standard. Det skal nævnes at når det gælder varmestyring, er kommunikationen mellem de enkelte radiatorer og kommunikationsboksen et lukket kommunikationssystem, men fra kommunikationsboksen kan kommunikationen være åben. Dette gælder for eksempel for Danfoss produkter, der har et eget kommunikationssystem internt mellem deres produkter, men fra kommunikationsboksen er kommunikationen baseret på Z-Wave, se Appendiks B, afsnit 0. Information mellem masteren og de enkelte apparatenheder Det bør overvejes om det er tilstrækkeligt med envejs kommunikation eller om det er nødvendigt med tovejskommunikation, dvs. er det nok med at der sendes et signal fra masteren af sted, fx at et apparat skal slukkes, eller er det nødvendigt også at få information fra apparater, fx om det er tændt eller slukket. Envejs kommunikation er simplere end tovejs kommunikation og bruger mindre effekt. Den information, som først og fremmest skal sendes mellem en master og de enkelte apparatenheder internt i boligen er: Besked om ind- og udkobling Besked om prissignaler 91

Kommunikationssystemer Hvis der vælges at få information fra apparatenhederne er det først og fremmest følgende information der skal sendes: Er apparatet ind- eller udkoblet Eventuel information om: o Strømstørrelse i A, som apparatet bruger i driftsøjeblikket o Effektstørrelse i kw, som apparatet bruger i driftsøjeblikket o Energiforbrug i kwh, som apparatet bruger i driftsøjeblikket Information om strømstørrelse kan anvendes til at bestemme hvorvidt et apparat er tændt eller ikke. Endvidere kan den aktuelle strømstørrelse bruges til at beregne den aktuelle effektstørrelse eller energiforbrug i en vis tidsperiode. (Man må her antage her at spændingen konstant er 230 V). Information om strøm-, effekt-, eller energiforbrug kræver at der indbygges et målekredsløb i apparatenheden. Den lokale netvirksomhed kan vælge at bruge deres elmåler som master, dvs. den enhed der modtager prissignaler og giver besked til de enkelte enheder for ind- og udkobling. Overspændinger i ledningsnettet Først og fremmest ved ledningsbåret kommunikation, men også ved trådløs kommunikation indsættes elektronisk udstyr i stikkontakterne, som kan ødelægges af store overspændinger, der kan optræde i ledningsnettet. Overspændingerne kan være forårsaget af transienter som kan opstå ved koblinger i nettet eller ved lynnedslag i ledningsnettet udenfor boligen. Transienterne kan derefter vandre ind i boligen via ledningsnettet, både i elforsyningsnettet og i eksterne net. Endvidere kan der opstå så store overspændinger i boligen i forbindelse med lynnedslag i nærheden af boligen, at det kan slå apparater i stykker. Dette problem kan både optræde i det normale ledningsnet i boligen og i et særskilt ledningsnet som er specielt lagt til kommunikation til Home-automation-udstyret. B&O har oplyst, at de har haft problemer med, at deres nye udstyr, der er bundet sammen med separate ledninger, er gået i stykker i forbindelse med lynnedslag. Ledningerne til udstyret, der trækkes rundt i huset kan være lagt, således at de danner nogle store sløjfer, da de gerne trækkes ud med lister oppe på loftet. I disse sløjfer kan der induceres spændinger 26, da fronten på en lynstrømskurve er meget stejl. Lynstrømmens fronttid er ca. 1 10 µs og man har målt topværdier på lynstrømmen helt op på 250 ka i Japan. I Danmark er topværdierne dog kun ca. 30 ka. B&O har 26 (U = L * di/dt) 92

Kommunikationssystemer beregnet at spændingen kan blive op til 6-7 kv over udstyret, ved en topværdi på 30 ka og fronttiden på 1 µs. Spændingstransienter på denne størrelse kan være svære at beskytte mod internt i apparatet. I bilag 2 findes beregningerne fra B&O. Lynbeskyttelse af udstyr til fleksibelt elforbrug beskyttes på samme måde som andet elektrisk udstyr i en bolig, dvs. ud fra stillingtagen til sandsynligheden for lynnedslag i den pågældende bolig og den økonomiske vurdering af den eventuelle skade. Lynbeskyttelse af elektrisk udstyr i en bolig indebærer bl.a. at der skal findes transientbeskyttelse der, hvor kabelet kommer ind i boligen 27 samt jordledere og potentialudligning, dvs. alle jordledninger og fremmed ledene dele skal bindes sammen. Endvidere skal man være opmærksom på anvendelse af skærmede kabler og ved ledningsføring af separate kabler at de ikke danner sløjfer. Det elektroniske udstyr kan også immuniseres ved anvendelse af indbyggede beskyttelseskoblinger bl.a. ved hjælp af gnistgab. Dette hjælper dog ikke, hvis energien i transienterne er alt for store. Grænsen for en dobbelt gnistgabsløsning med de små keramiske gab ligger ved ca. 5 ka (10/350), hvilket er til meget kraftige transienter, som kun vil optræde ved lynnedslag tæt på eller direkte. 28 B&O har oplyst, at man i de nye standarder, for udstyr der kobles sammen, vil tage højde for det nævnte lynbeskyttelsesproblem. 29 7.3.1 Trådløs kommunikation internt i boligen Nyhedsmagasinet Elektronik & data fra 2005, nr. 8 skriver, at man regner med, at trådløs styring og overvågning af apparater, systemer og installationer i bygninger og private hjem er et af de kommende års meget store vækstområder. De store teknologiske fremskridt og den kraftige priserosion indenfor IC er til RF-kommunikation (kommunikation med radiobølger), som man har oplevet i de seneste år, gør det realistisk at integrere kommunikationslinks i selv prisfølsomt udstyr. Hermed er det muligt at installere fjernkontroludstyr også i private boliger. I kapitel 8, der behandlede forskelligt udstyr til Home-automation, fremgik det også klart, at der er flere nye produkter på vej i år 2006. Fordelen med trådløs kommunikation er først og fremmest, at det er nemt at installere i både nye og gamle bygninger. 27 Jævnfør anbefalingerne i Stærkstrøms Bekendtgørelsen, afsnit 6 Internetreference [14] 28 Ernst Boye Nielsen, Desitek 29 ITE (Information Technology Equipment) immunitets standarden CISPR 24 (= EN 55024), hvor der er testkrav for lyntransienter til signal og telekommunikationsporte. (Et tilsvarende krav eksisterer ikke i Audio/Video immunitetsstandarden CISPR 20 (= EN 55020)). 93

Kommunikationssystemer Dette afsnit vil gennemgå de hyppigste typer af kommunikation for fjernkontrol i boliger, nemlig: A. Z-Wave B. ZigBee C. Bluetooth D. UWB 7.3.1.A. Z-Wave 30 Z-Wave er udviklet først og fremmest med tanket på bolig-markedet af firmaet Zensys. Firmaet Zensys har hovedkvarter i USA, men har en udviklingsafdeling i København. Figur 7-4 Z-Wave er en lille chip med en dertil hørende software-protokol, som muliggør tovejs kommunikation og som på grund af lav pris og lavt energiforbrug er velegnet til Home-automation. Z-Waves logo Chippen har størrelsen 5 x 5 x 0,9 mm og kan integreres i et modul der er 12,5 x 13,6 mm stort. Det betyder at Z-Wave nemt kan blive integreret i forskellige apparater. Z-Waves protokolstak Z-Waves protokolstak er i princippet opbygget i følgende lag, jf. Figur 7-6: Figur 7-5 - Størrelsen af chippen med Z- wave i forhold til en mønt. Applikationslaget, hvor de aktuelle applikationer ligger Transportlaget, som tager højde for at informationen skal omsættes fra software til hardware MAC-laget, der bl.a. angiver hvor informationen skal hen, fx til køleskabet i køkkenet RF-media laget, som tager højde for at informationen skal sendes som radiobølger 30 Nyhedsmagasinet elektronik & data, nr. 8, 2005 Internetreference [15] 94

Kommunikationssystemer Figur 7-6 - Z-Waves protokolstak, som i princippet består af de fire lag: applikationslagret, overføringslaget, lagret for MAC-adressen og lagret for RF-media 31 Z-Wave protokollen sikrer, at når en ny komponent tilføres boligen, indgår den automatisk i netværket. Z-Wave er en så kaldet mesh netværksprotokol, hvilket betyder at den ikke har behov for en central kontrolenhed, da det er muligt at route kommandoer vilkårligt fra node til node. Z-Wave protokolstak kan integreres på mindre end 32 kbyte memory. Tekniske data for Z-Wave kan findes i tabellen Tabel 7.3.1. Z-Wave alliancen 32 Z-Wave alliancen blev oprettet i 2005 af en gruppe ledende fabrikanter til Homeautomationudstyr. Z-Wave alliancen omfatter virksomheder der udvikler eller sælger produkter med Z-Wave teknologi. Medlemmerne har ret til at certificere deres produkter til Z-Wave standarden og dermed mærke deres produkter med Z-Wave logoet. Hvis et firma har Z-Wave-logoet, indebærer dette, at den kan fungere sammen med alle andre produkter der også har denne standard uden nogen ekstra form for programmering, uanset produktets fabrikat. Medlemmerne af alliancen får desuden adgang til nye Z-Wave specifikationer og må indgå i arbejdsgrupper i alliancen og får dermed mulighed for at påvirke hvorledes fx protokollen skal udformes for at den skal fungere optimalt til netop deres produkter. Mere end 125 firmaer har udviklet produkter med Z-Wave teknologi. Der er tale om alle slags produkter fx lys- og temperaturstyring, kontrol af hjemmebiograf, vinduer, 31 Internetreference [36] 32 Internetreference [21] 95

Kommunikationssystemer swimmingpool, garagedøre og fjernaflæsning af målere. Det kan her nævnes at blandt andre anvender Danfoss Z-Wave i nye versioner af deres termostater. Endvidere anvender firmaerne Innovus og Tell-it-online Z-Wave i deres udstyr til Homeautomation. 7.3.1.B. ZigBee ZigBee er designet til fabriksanvendelse. ZigBee har længere rækkevidde end Z-Wave og kan overføre større datamængder. Endvidere medfører muligheden for at overføre store datamængder, at tiden for regulering tager længere for ZigBee end for Z-Wave. Muligheden for at overføre store datamængder betyder også at ZigBee har et bredere applikationsområde end Z-Wave, bl.a. kan ZigBee bruges i industrielle segmenter og større trådløse netværk. Der findes en ZigBee alliance, der arbejder for at få udviklet en generel standard til styring og overvågning. 33 Tekniske data findes i tabellen i sammenfatningen vedr. trådløs kommunikation internt i boligen. ZigBee protokolstak fylder typisk tre til fire gange mere end Z-Wave. I forbindelse med anvendelse af kommunikation til fleksibelt elforbrug er det ikke nødvendigt med de muligheder som ZigBee giver. Disse muligheder gør ZigBee er betydeligt dyrere en Z-wave. Vi vurderer derfor ikke at ZigBee er den rette løsning for fleksibelt elforbrug, hvor man ønsker en billig løsning, således at fleksibelt elforbrug kan blive udbredt. Vi vil derfor ikke i denne rapport behandle ZigBee mere uddybende. 7.3.1.C. Bluetooth Bluetooth er i princippet en erstatning for et kabelnetværk, som først og fremmest anvendes hvor man skal overføre mange data, fx mellem en computer og en printer. Dette indebærer at Bluetooth har en kompleks protokol, samt er relativt kostbar, i forhold til ZigBee og Z-Wave. Bluetooth har desuden en relativt kort rækkevidde og router ikke. 33 Internetreference [22] 96

Kommunikationssystemer En master i dette system kan kun tale med 8 enheder (slaver). En master kan dog kontakte en slave, som sender information videre til en anden master. Dette betegnes Piconets. Hvis en ny enhed indsættes i et system med Bluetooth, kan systemet selv opdage enheden og få systemet at fungere med denne nye enhed. Tekniske data findes i tabellen i sammenfatningen vedr. trådløs kommunikation internt i boligen. For anvendelse til kommunikation i forbindelse med fleksibelt elforbrug gælder det for Bluetooth som for ZigBee at det ikke nødvendigt med de muligheder som Bluetooth giver og som gør Bluetooth er betydeligt dyrere en Z-wave. Desuden er Bluetooth ikke løsningen i forbindelse med fleksibelt elforbrug, hvis masteren i en bolig skal kunne styre flere en 8 apparater. Vi vurderer derfor ikke at Bluetooth er den rette løsning for fleksibelt elforbrug, hvor man ønsker en billig løsning, således at fleksibelt elforbrug kan blive udbredt. Vi vil derfor ikke i denne rapport behandle Bluetooth mere uddybende. 7.3.1.D. UWB Ultra Wide Bound Bred, UWB er et trådløst kommunikationssystem som vil komme på markedet i slutningen af 2006. UWB har ekstrem lav sendestyrke og kan bruges for kommunikation over korte afstande med mange data. Produktet er fx tænkt til video og PowerPoint slides. Da sendestyrken er meget lav, vil et batteri have lang levetid. Der findes en UWB-alliance som indbefatter 140 medlemmer, fx Canon, Mitsubishi, Toshiba. Gruppen der er ansvarlige for certificering af Bluetooth produkter, Bluetooth Special Interest Group har besluttet at bruge UWB til den næste generation af Bluetooth teknologi. Tekniske data findes i tabellen i sammenfatningen vedr. trådløs kommunikation internt i boligen. Det vurderes at UWB er alt for komplekst og kostbart i forbindelse med fleksibelt elforbrug. 97

Kommunikationssystemer 7.3.1.E. Sammenfatning vedr. trådløs kommunikation internt i boligen I Tabel 7.3.1 findes en sammenstilling over data for Bluetooth, ZigBee, Z-wave og UWB. Sammenstillingen er ikke helt komplet, men det er valgt at medtage tabellen alligevel, da den kan give en oversigt over de forskellige systemer. Ud af de 4 radioforbindelser, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave og UWB er Z-Wave den billigste løsning. Z-Wave kan ikke overføre den samme mængde data som de øvrige systemer, men til brug i forbindelse med fleksibelt elforbrug er Z-Wave en tilstrækkelig god løsning. Z-Wave er en billig løsning og derved kan produkter med Z-Wave-teknologi få en stor udbredelse. Endvidere er systemet nemt at installere i både nye og ældre boliger. Disse to punkter, er væsentligt hvis fleksibelt elforbrug skal blive udbredt i boliger. Z-Wave kan integreres på en lille chip og det er dermed muligt at installere Z-Wave i de fleste apparater. Z-Waves rækkevidde er tilstrækkelig, da signalet kan routes fra en enhed til en anden og derved nå frem selv om signalet skulle blive blokeret den direkte vej mellem masteren og apparatet. Det kan her nævnes at nyhedsmagasinet Elektronik og Data har givet udtryk for, at de vurdere Z-Wave til den bedste løsning for Home-automation både når det gælder kostpris og den ydelse som produktet skal klare. 34 Dette har også firmaet Innovus givet udtryk for i forbindelse med at vi havde kontakt med dem. Til at starte med udviklede firmaet Innovus udstyr med ZigBee, men har siden hen valgt at gå over til Z-Wave. Hvis markedet skulle ændre sig således at ZigBee blev det mest brugte, kan firmaet Innovus skifte fra Z-Wave til ZigBee uden nogle større ændringer. ZigBee eller UWB kan være en løsning hvis ønsket er, at kommunikationsforbindelsen skal kunne erstatte de fleste radiokommunikationsforbindelser i hjemmet samt også bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Det er nødvendigt at der udvikles en åben, veldefineret og sikker standard, således at forskellige udstyr til Home-automation fra forskellige firmaer kan fungere sammen. 34 Nyhedsmagasinet elektronik & data, nr. 8 2005 Internetreference [15] 98

Kommunikationssystemer Z-Wave ZigBee Bluetooth UWB Kommunikation s-hastighed 40 kbps 250 kbps 1 Mbps 20 Mbps Frekvensområde 900 MHz 2,4 GHz eller 900 MHz (26 kanaler) Effektforbrug 30 ma TX 40 ma TX 35, standby 0,2 ma 2,4 GHz Centerfrekvens i GHz området fx 2 GHz, med min 500 MHz båndbrede (USA 3,1 10,6 GHz) Lavt effektforbrug Antal noter (devices) 232 65.536 8 Rækkevidde Netværk 40 50 m Router signalet Selvorganiseren de og selvhelende 76 m, Router signalet Selvorganiserend e og selvhelende Robusthed Boliger Boliger og industri Lang batterilevetid, ca. 2 år Applikationer Styring og overvågning af fx belysning, varme, vinduer Fjernkontrol, Produkter med batterier, Sensorer < 76 m ca. 10 m Kabel erstatningsnetvæ rk (Piconets) Selvorganiserend e og selvhelende Interoperability, dvs. kan udveksle data Trådløs USB. Handset, Headset, IT-udstyr Boliger, Kontorer, (Næste generation af Bluetooth) Trådløs USB, IT-udstyr, Headset, MP3, etc. Tabel 7.3.1 - Data for forskellige radiokommunikationsforbindelser internt i en bolig. På trods af at tabellen er ufuldstændig, giver den et godt overblik over de forskellige systemer. 36 7.3.2 Ledningsbåret kommunikation internt i boligen Ledningsbåret kommunikation internt i boligen kan ske via separate kabler eller via det eksisterende lysnet i boligen. 35 TX er sendeeffekt 36 Internetreference [23] og [24] 99

Kommunikationssystemer 7.3.2.A. Separate kabler Separate kabler i boligen har den store ulempe, at der skal trækkes separate kabler til de apparater som skal styres. I nybyggeri kan disse kabler indlægges i forbindelse med, at øvrige kabler lægges i boligen. I eksisterende boliger er det til gengæld mere besværligt. Først og fremmes på grund af at det er besværligt og omkostningskrævende med separate kabler bliver denne kommunikationsform antagelig ikke udbredt i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Vi har derfor valgt, at ikke gå nærmere ind på denne kommunikationsform i denne rapport. 7.3.2.B. Kommunikation via boligens ledningssystem Kommunikation via det eksisterende ledningssystem benævnes Powerline Communication (PLC). Ved Powerline Communication sendes signaler med lav effekt gennem husets eksisterende ledningsnet. Signalerne bliver overlejet på den normale 50 Hz spænding. Signalerne kan for eksempel sendes ind på lysnettet, ved hjælp af en adapter der sættes i stikkontakten. Herved er der muligt for eksempel at koble computere sammen i netværk og forbinde disse til Internettet. Ligeledes er det også muligt at overføre audio og video signaler. Endvidere kan man med PLC tænde og slukke forskellige apparater. PLC kan indbygges i en normal stikkontakt. Figur 7-7 viser hvorledes den kan integreres i en tysk stikkontakt. Modulet som indbygges er ca. 5 x 4 x 2 cm. 37 37 Internetreference [25] 100

Kommunikationssystemer Figur 7-7 - PKC indbygget i en tysk stikkontakt. 38 Alternativt til at indbygge PLC i stikkontakten, kan man benytte sig af en ekstern enhed der kan sættes i stikkontakten udvendig. Det apparat der ønskes styret, indsættes derefter i denne enhed. Enheden ligner de enheder man kan bruge ved radiokommunikation, som også kan indsættes i stikkontakten, jf. Appendiks B, Figur B- 9. Et andet alternativ til at indbygge PLC i installationen, for eksempel i loftet hvor en lampe er tilsluttet lysnettet, er at installere PLC i en lille enhed der indsættes ved siden af selve lampen. Herved er det ikke nødvendigt, at installationen bliver foretaget af en installatør. Der opereres grundlæggende med to typer PLC; højhastighed og lavhastighed. Lavhastigheds PLC vurderes at være tilstrækkelig ved brug i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Ved PLC sendes det samme signal samtidigt igennem lysnettet på mange frekvensbånd. Derved er det muligt at sende information igennem ledningsnettet, selvom der er meget støj på et eller flere af frekvensbåndene. Fordelene ved PLC Det eksisterende ledningsnet bruges som fremføringsmedie. PLC er godt som supplement til trådløse applikationer. 38 Internetreference [46] 101

Kommunikationssystemer Da det eksisterende ledningsnet kan bruges som fremføringsmedie, skal der ikke indlægges separate kabler ved etablering af fleksibelt elforbrug. Dette gør at systemet både kan benyttes i både nye og ældre boliger. PLC giver mulighed for kommunikation der hvor radiosignaler ikke kan trænge igennem, fx gennem beton. Det er herved muligt, at en trådløs kontakt via en såkaldt PLC-backbone kan aktivere en lampe i en kælder hvor radiosignalerne ikke kan nå frem til. Den store mulighed består i at kombinere trådløs kommunikation med PLC i en såkaldt hybrid løsning. Ulemper med PLC Den største ulempe ved PLC er mangelen på standardisering, hvilket samtidig udgør den største begrænsende faktor for udbredelsen af teknologien. Der er stor opmærksomhed rettet mod dette område, og der forventes resultater snart da det store EU-projekt OPERA har meldt ud, at man forventer forslag til standarder i starten af 2007. Disse standarder gælder dog først og fremmest højhastighedskommunikation. Derudover ligger der også en stor udfordring i at løse problemer med samme eksistens mellem de forskellige løsninger, dvs. at det skal være muligt at sende forskellige signaler på den samme lysleder i det samme frekvensområde. Dette kan fx løses ved at give tidsvinduer (små pauser), hvor anden information kan sendes. Dette skal der tages højde for ved udarbejdelsen af de nye standarder. Home Plug Powerline Alliance Home Plug Powerline Alliance blev dannet i 2000 og er en organisation der arbejder for en verdensomspændende standard for Powerline og certificering af Powerline produkter. Alliancen har 65 medlemmer, fx Motorola og General Electric Co. Arbejdsgrupper i alliancen vil arbejde på at få udviklet en åben verdensomspændende standard for Powerline og få udbredt teknologier med Powerline på markedet. 39 Generelt om Powerline Communcations Rækkevidde: o Lavhastighed: ca. 1 km o Højhastighed: ca. 300 400 m Kommunikationsfrekvens: o Lavhastighed benytter frekvenser fra 3 148,5 khz. o Højhastighed benytter frekvensområdet fra 1,6 30 MHz. Kommunikationshastighed: o Lavhastighed: op til 3,5 kbit/s 39 Internetreference [27] 102

Kommunikationssystemer o Bredsbåndsløsninger: op til 200 Mbit/s. Sammenfatning vedr. ledningsbåret kommunikation internt i boligen Med hensyn til ledningsbåret kommunikation internt i boligen, har kun kommunikation via kabelnettet interesse (PLC), da boligejeren er fri for at trække separate kabler, hvilket gør at systemet nemt kan indpasses både i nye og ældre boliger. Ledningsbåret kommunikation benævnes Powerline Communication, PLC. Hvis PLC skal få en udbredelse, er det nødvendigt at der udvikles åbne, veldefinerede og sikre standarder på området. 7.3.3 Sammenfatning af kommunikation internt Til kommunikation internt i boligen kan både trådløs og ledningsbåret kommunikation anvendes. Ved trådløs kommunikation vurderer vi, at Z-Wave er det bedste bud på nuværende tidspunkt, da dette system både er billigt og nemt at installere. Det vurderes, at Powerline Communication, som bruger boligens lysnet, i fremtiden kan blive et konkurrerende produkt til den trådløse kommunikation. PLC giver mulighed for kommunikation der hvor radiosignaler ikke kan trænge igennem, fx gennem beton. Det er herigennem muligt, at en trådløs kontakt via en PLCbackbone kan aktivere en lampe i en kælder hvor radiosignalerne ikke kan nå frem. Den store mulighed består i at kombinere trådløs kommunikation med PLC i en såkaldt hybrid løsning. Powerline og Z-Wave kan med fordel benyttes i den samme bolig. Powerline kan komplementere Z-Wave, der hvor Z-Wave har svært ved at nå frem med sine radiosignaler, fx ned i en kælder. Det er nødvendigt, at der udvikles en åben, veldefineret og sikker standard til kommunikation internt i boligen, således at produkter fra forskellige fabrikanter kan virke sammen. Herved kan udstyr til Home-automation få en udbredelse og herved er det muligt at fleksibelt elforbrug kan udbredes. 103

Kommunikationssystemer 7.4 Eksternt, dvs. mellem boligen og masteren samt mellem elmåleren og elhandelsselskabet Den centrale enhed er placeret hos en Aggregator, dvs. hos en elhandler, TSO eller en forening som varetager forbrugernes interesser på elmarkedet. Den information som kan sendes mellem den centrale enhed og masteren i boligen er angivet nedenfor. Information fra den centrale enhed til masteren: Besked om udkobling af antal kw eller kwh, afhængigt af varslingstid og periode Prissignaler Information fra masteren til den centrale enhed Antal kw eller kwh der er til rådighed for udkobling (Kan være statistisk bestemt) Den information som kan sendes mellem elmåleren og elhandelsselskabet Antal forbrugte kwh pr. time eller pr. 15 minutter. Endvidere kan elhandelsselskabet vælge at bruge elmåleren som mellemled ved priselastisk elforbrug, dvs. de oplysninger som oven sendes til masteren, jf. ovenfor, kan også sendes til elmåleren. Elmåleren fungerer herved i princippet som en master. 7.4.1 Forskellige muligheder for kommunikation ud af boligen Kommunikationen ud af boligen kan både være trådløst eller ledningsbåret. Eksempler på trådløst kommunikation, dvs. radiobølger er: GPRS WIFI Eksempel på ledningsbåret kommunikation er: xdsl (ADSL) Optiske fiber (FTTH) Powerline (BPL) Beskeder fra den centrale enhed kan sendes via Internettet til masteren i boligen. 104

Kommunikationssystemer Powerline har den fordel, at man med kan registrere et eventuelt kabelbrudt og hvor det ligger ved hjælp af målinger. Powerline har dog den ulempe, at signalerne ikke uden videre kan komme forbi en transformer. Signalerne må derfor ledes uden om hvis de skal sendes videre via kabelnettet efter transformeren. Man kunne derfor forestille sig, at man samlede signalerne fra forskellige boliger før en 10/0,4 kv transformer via Powerline og sendte dem videre derfra med radiobølger eller fiber. Det kan i den forbindelse oplyses, at det et italiensk elselskab har valgt at bruge Powerline til fjernaflæsning og styring af deres 30 millioner elmålere frem til en transformer. Elmåleren bruges her som en master i boligen. Det kan endvidere oplyses, at Nesa bruger GPRS ved fjernaflæsning af deres kommende Smart Read elmålere. Ifølge Willy Bergstrøm, fra Nesa ville de bruge Powerline hvis fjernaflæste målere blev mere udbredt. Åbne, sikre og veldefinerede Som for den interne kommunikation er der væsentligt, at der udarbejdes veldefinerede standarder på området. På internationalt plan arbejdes der for tiden med følgende standarder: IEC 62056 DLMS/COSEM til måleraflæsning IEC 61968 IEC 61970 CIM (Common Information Model) I disse standarder opstilles datamodeller for informationsudveksling på det overordnede niveau og mellem de forskellige aktører i elsystemet. I forbindelse med disse standarder er det væsentligt, at datamodellen og protokollen er udformet således, at det kan anvendes på alle former for kommunikationsmedier, fx Internet, PLC eller trådløs kommunikation. 7.5 Sammenfatning af afsnittet kommunikation I forbindelse med konceptet EnergyController skal der findes kommunikation både eksternt ud af boligen og internt i boligen. 105

Kommunikationssystemer Ud af boligen skal der være kommunikation mellem masteren og en central enhed der fx kan være placeret hos en elhandler. Endvidere skal der være mulighed for at fjernaflæse elmålerne. Dertil skal der findes en kommunikation mellem elmåleren og det lokale netselskab. Den eksterne kommunikation mellem masteren og den centrale enhed kan med fordel være Internettet, da de fleste boliger har tilgang til dette. Via Internettet kan fx prissignaler og besked om ind og udkoblinger sendes. Kommunikationen mellem elmåleren og det lokale netselskab kan fx være optiske fibre eller powerline. Den interne kommunikation i boligen er mellem masteren og de forskellige apparatenheder, alternativt også mellem de forskellige apparatenheder. Det er vigtigt, at kommunikationssystemet internt i boligen først og fremmest er billigt og er nemt at installere. Endvidere er det vigtigt, at der udvikles åbne, veldefinerede og sikre standarder, således at produkter fra forskellige firmaer kan kommunikere med hinanden. Kun herved kan det sikres, at fleksibelt elforbrug udbredes. Den bedste løsning til kommunikation internt, vurderer vi til at være Z-Wave med Powerline som intelligent backbone. Systemerne bør være plug-and-play, dvs. at systemet skal virke med det samme uden at forbrugeren skal have problemer med fx opsætning af software. Endvidere skal systemet være udformet, således at forbrugeren løbende kan udvide med styring af nye produkter. De nye produkter skal uden problemer for forbrugeren kunne implementeres i det eksisterende system. Det kan her nævnes, at der på markedet findes udstyr til Home-automation (og at der er yderligere på vej her i 2006), der har eller vil få indbygget kommunikation. Disse typer udstyr vil kunne bruges i forbindelse med konceptet EnergyController. Næste afsnit giver derfor en oversigt over noget af dette Home-automation udstyr, samt hvilken kommunikation de enkelte fabrikater er forsynet med. Det er nødvendigt, at der for både intern og ekstern kommunikation udarbejdes åbne, veldefinerede og sikre standarder. Med åbne standarder menes, at produkter fra forskellige fabrikater skal kunne fungere sammen. Dette sikres gennem en standardisering af selve datamodellen og protokollen. Endvidere bør denne standard anvendes på alle kommunikationsmedier, fx Internet, PLC eller trådløs transmission. 106

8 UDSTYR TIL HOME-AUTOMATION Hvis fleksibelt elforbrug skal udbredes og få en reel betydning i elforsyningen, skal der indføres forskelligt Home-automation udstyr i boliger. Da Home-automation udstyr er dyrt, og forbrugerne ikke vil investere mange penge blot for at tilpasse sit forbrug efter prisen eller spidslastperioder er det væsentligt at Home-automation udstyret også har andre funktioner. I princippet skal styringsfunktionen til fleksibelt elforbrug kun være en del af et samlet produkt som man får, når man køber udstyr til Home-automation. Det er derfor aktuelt at se på, hvilke produkter til Home-automation, der findes på markedet (eller som bliver udviklet i løbet af 2006) og hvad de forskellige produkter har for muligheder. Hvis udstyret for eksempel allerede er forsynet med fjernkontrol, vil det ikke have den store betydning for produktionsomkostningerne, at det også kan styres ved for eksempel et prissignal, da dette kun indebærer en softwaremæssig ændring. Er udstyret koblet til Internettet, kan opdateringen foregå løbende uden nogle større omkostninger for kunden og producenten. I det følgende ses på produkter der har mulighed for styring, måling og overvågning af energiforbruget for både el og varme, da det er ud fra en samlet energibesparende tankegang, er vigtigt også at medtage varmestyring i det endelige koncept for EnergyController. I denne rapport er der set på udstyr til Home-automation fra følgende firmaer: 1. Danfoss 2. Innovus 3. Tell-it-online 4. HusetMitt Hvad udstyret fra de forskellige firmaer kan er behandlet i Appendiks B. I hvert delafsnit i Appendiks B ses på, hvilke forskellige funktioner de forskellige firmaer tilbyder med sit produktprogram og hvilken type af kommunikation, der er 107

Udstyr til Home-Automation mellem de forskellige apparater, samt prisen, hvis denne er fastlagt på nuværende tidspunkt. Udstyr til Home-automation vil indgå i det intelligente hjem, med mulighed for lys- og varmestyring. Dette afsnit starter derfor med et generelt afsnit om det intelligente hjem og hvilke muligheder der findes med udstyr til home-automation. Endvidere ses på, hvilke krav det er nødvendigt at stille til udstyr, der skal bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug. 8.1 Det intelligente hjem I det intelligente hjem skal komforten være i fokus. Udstyr til Home-automation åbner op for en række muligheder for at opnå denne komfort. Til dette udstyr skal der stilles en række krav. Dette afsnit ser på, hvilke muligheder udstyr til Home-automation kan give i det intelligente hus, samt hvilke krav der specifikt skal stilles til udstyret i forbindelse med fleksibelt elforbrug. 8.1.1 Muligheder med udstyr til Home-automation Det intelligente hjem kan indeholde følgende funktioner: Styring af el, lys og varme Overblik over energiforbruget Overvågning af hjemmet Styring af el, lys og varme I det intelligente hjem skal det være muligt at fjernstyre el, lys og varme. Med el tænkes blandt andet på hårde hvidevarer og andre el-artikler der findes i boligen. Der skal være mulighed for styring af disse apparater både internt i boligen, men også eksternt via fx en mobiltelefon. De forskellige apparater i boligen styres centralt fra en master. Denne master kan være en PC eller en separat enhed. Masteren kan være tilknyttet Internettet, således at softwaren løbende kan blive opgraderet eller at data kan sendes videre til en server der kan være placeret hos for eksempel en elhandler eller hos producenten af masteren. Forbrugeren skal nemt kunne programmere masteren, fx fra en webside hvor forbrugeren angiver hvilke apparater der skal styres samt på hvilke tidspunkter ind og udkobling skal ske eller må ske, hvis elhandleren udkobler et apparat. Der skal være mulighed for at indstille varmen separat i de forskellige værelser i boligen. Det er vigtigt, at der er mulighed for at afbryde styringen, dvs. hvis forbrugeren sidder og arbejder ved sin PC eller ser på TV så skal disse apparater ikke blive afbrudt på dette 108

Udstyr til Home-Automation tidspunkt, eller hvis forbrugeren er hjemme på et tidspunkt hvor elvarmen er planlagt at blive afbrudt, så skal forbrugeren kunne tænde for elvarmen. Når hjemmet forlades skal det være muligt at varmen kan sænkes, alarmer tilsluttes, lyset slukkes og al øvrigt unødvendigt elforbrug slukkes. Hvis udstyret kan måle effekten på de forskellige apparater i boligen, kan dette bruges til at bestemme hvor stor effekt der kan udkobles på et givet tidspunkt. Overblik over energiforbruget Energiforbruget skal løbende måles og præsenteres, således at det giver et overblik over realiseret forbrug på el, varme, gas og vand. Døgnkurver og anden statistik over forbruget skal findes tilgængelige på en computer, hvor forbrugeren kan følge sit energiforbrug og se hvorledes det har udviklet sig over en længere periode. Endvidere skal der findes normalkurver, for en tilsvarende bolig i samme størrelse med det samme antal personer, således at forbrugeren kan se om boligens forbrug er større eller mindre end normalforbruget. Hvis forbruget pludseligt siger, skal forbrugeren have mulighed for at få en alarm. Overvågningen bør være på apparatniveau, således at der er mulighed for at se om det er aktuelt med en udskiftning af fx en fryser, eller om den mangler at bliver afrimet. De data der sendes til elhandleren, kan eksempelvis være døgnkurver for elforbruget for forskellige apparater i boligen, samt døgnkurven for hele boligen. Med disse data er det muligt at foretage en kvalificeret energirådgivning uden at energirådgiveren behøver at besøge forbrugeren. Overvågning af hjemmet Når der ikke er nogen i hjemmet, skal der være overvågning med hensyn til brand, indbrud, vandlækage og fugt. Ved alarm kan det være muligt at der automatisk sendes en e-mail eller SMS til forbrugeren, et vagtselskab eller en nabo. 8.1.2 Krav til udstyr der skal bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug For at fleksibelt elforbrug kan udbredes, bør følgende krav stilles til det udstyr, der bruges til home-automation: 109

Udstyr til Home-Automation Det skal være nemt at installere i både gamle og nye huse Forbrugeren bør kunne installere udstyret selv uden at tilkalde en installatør. Det skal være nemt at gå til og i princippet fungere automatisk Forbrugeren skal nemt kunne håndtere udstyret, både hardware og software. De forskellige systemer og produkter som sælges på markedet skal være kompatible med hinanden Forbrugeren skal kunne købe udstyr af forskellige fabrikater og bruge disse sammen. For eksempel, hvis man har købt udstyr til varmestyring og senere ønsker også at kunne styre lyset, så skal forbrugeren kunne bruge den samme master til styring af både lys og vare. Forbrugeren skal løbende kunne opgradere sit home-automation system med produkter fra forskellige leverandører. Masteren skal bruge lidt energi Det er vigtigt, at masteren bruger lidt energi, da denne skal være i drift hele døgnet. IT-sikkerhed Uden krav til sikre kommunikationsstandarder vil man ikke kunne regne med styringen er pålidelig, hvilket vil indebære risici for både forbrugerens pengepung og effektiviteten af styringen. 8.2 Kort sammenfatning af hvad de forskellige Homeautomation udstyr har af muligheder Der findes allerede firmaer som har konkrete produkter til home-automation på markedet eller som har produkter på vej i 2006. Heraf ses, at der findes teknologi, der allerede giver mulighed for fjernstyring og overvågning af el, lys og varme samt mulighed for overvågning af huset med hensyn til alarmer og elforbrug. Danfoss, Innovus og Tell-it-online har fjernkontrol baseret på Z-Wave. Dette indebærer, at det forskellige udstyr kan kommunikere med hinanden og at systemet kan udbygges med produkter fra de forskellige firmaer, fx kan man have købt masteren fra Tell-itonline, varmestyring til radiatorerne fra Danfoss, lysstyring og sikkerhedsprodukter med vægkontakter og fjernbetjening fra Innovus, mens overvågningssoftwaren kan være downloadet fra Elsparefonden. Tell-it-onlines hovedenhed kan bruges direkte som en master. Denne slukker for skærmen hvis forbrugeren ikke bruger den, dermed bruges ikke mere energi end nødvendigt. 110

Udstyr til Home-Automation Alternativt til Tell-it-onlines master kan Innovus kontrolenhed købes og tilsluttes en eksisterende PC i hjemmet. Hermed får man samtidig den brugersoftware med for eksempel en kalenderfunktion, der er udviklet til koordinering med periferiprodukterne som lysenheder, sensorer og termostater. Forbrugeren kan således simpelt sætte sit hjem op i en energi eller komfortskabelon der passer til individuel anvendelse. Et par produkterne vil give mulighed for også kunne måle effekten på det apparat de styrer, fx Innovus enheder til lys og appliances og Tell-it-onlines enhed. Disse effektmålinger kan bruges til overvågning af boligens energiforbrug. Endvidere kan de få en central betydning i forbindelse med effektregulering af elnettet i de tidspunkter hvor reguleringen skal foretages indenfor nogle få minutter. Tell-it-onlines enhed vil endvidere være udstyret med en enhed der vil kunne styre de forskellige apparater i forhold til frekvensen. En mere uddybende redegørelse om hvad mulighederne er med det forskellige udstyr findes i Appendiks B. 111

9 FORDELE OG ULEMPER MED APPARATER I BOLIGEN VED FLEKSIBELT ELFORBRUG 9.1 Introduktion Fleksibelt elforbrug indebærer, at forbrugeren får mulighed for at tilpasse sit elforbrug efter elprisen, eller at elsystemet får mulighed for en direkte styring af forbruget. Det er essentielt at forbrugerens behov er i centrum, for at denne vil indføre fleksibelt elforbrug i sin bolig. Derfor er det vigtigt, at forbrugeren har indflydelse på hvordan styringen skal fortages, samt at boligejeren selv vælger, hvilke apparater der skal være mulighed for hhv. at ud- og indkoble. Desuden er det vigtigt at forbrugeren til en hver tid har mulighed for at afbryde en udkobling. I den forbindelse er det derfor nødvendigt at gøre overvejelser omkring hvilke apparater der kan indpasses i ovenfornævnte sammenhæng, samt hvilke velfærdstab det kan medføre forbrugeren. Desuden skal det undersøges hvorvidt apparatet kan tåle denne form for ud- og indkoblingerne. Figur 9-1 viser elforbruget i en bolig fordelt på apparater 113

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Figur 9-1 Fordeling af elforbrug på apparater i boligen 40 Figur 9-2 viser hvilke forbrugsgoder der findes i de danske familier anno 2006. Endvidere viser den forskellen fra år 2003. I det følgende vil flere af de i Figur 9-2 viste apparater blive beskrevet med henblik på at belyse muligheden for at implementere apparatet i et koncept til fleksibelt elforbrug. Figur 9-2 Forbrugsgoder i danske husholdninger 2006 41 40 Dansk elforsynings statistik s 11 Internetreference [23] 41 s 1, Internetreference [29] 114

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug I de følgende afsnit vil en række apparater som overvejes anvendt i forbindelse med koncepter til fleksibelt elforbrug blive gennemgået. For hvert apparat vil dens funktion samt døgnkurve blive gennemgået, således at det kan sammenlignes hvorvidt de pågældende apparater har en reel mulighed for at fungere i sammenhæng med et af de i afsnit 3.2 nævnte Demand Response programmer eller tariffer. Indkoblingsreserver Desuden vil der blive gjort overvejelser omkring mulighederne for anvendelse af apparaterne som indkoblingsreserve på regulerkraftmarkedet, såfremt at der skulle ske en pludselig overproduktion af el ved fx et udfald af en eksporterende udlandsforbindelse. Døgnkurver Som vist på Figur 5-8 og Figur 5-9 side 79 har boligens døgnkurve ikke samme form som elsystemets døgnkurve. Det ses af Figur 5-10 og Figur 5-11 side 80 og 81 at der er en sammenhæng mellem den samlede belastning i hele elsystemet og hvornår priserne er høje. Denne sammenhæng kan således også findes mellem boligens spidslastperioder og elprisen. Der vil i afsnittene i dette kapitel blive skitseret døgnkurver for apparater i en dansk gennemsnits bolig. Det har ikke været muligt at skaffe døgnkurver baseret på målinger. Det er derfor vigtigt at bemærke at de skitserede døgnkurverne er forfatternes egne antagelser, og at de er udarbejdet ud fra overvejelser omkring anvendelse af det pågældende apparat. Døgnkurverne for apparaterne kan derfor ikke overføreres direkte til én bolig, idet at de udelukkende er baseret på et skøn af en gennemsnitsbolig. Endvidere er det væsentligt at bemærke, at kurverne anvendes for at skitsere hvornår der er et forbrug på de skitserede apparaterne i forhold til døgnbelastningskurverne for den samlede elforsyning. Der tages ikke stilling til hvor stor den maksimale belastning er på døgnkurverne. 9.2 Belysning Funktion i boligen Typisk anvendes 15 % jf. Figur 9-1 af en boligs samlede elforbrug om året alene til belysning. Belysning er et vigtigt element i boligen, og den største del af belysningsforbruget finder for de danske forbrugeres vedkommende sted om vinteren. Belysning er svær at undvære, og selv om en lampe måske ikke anvendes direkte til fx læselys, anvendes belysning også for at skabe stemning og tryghed i boligen. Belysning skaber tryghed på flere områder: 115

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug - Oplyste rum signalerer udad til at der er nogen hjemme i boligen. - Udendørsbelysning gør at det er rarere at komme hjem - Det er ofte ikke rart at opholde sig i et rum hvor kun en lampe er tændt, da ikke alle hjørner og områder i rummet kan oplyses. Udkoblinger af lamper vil i de fleste tilfælde betyde et velfærdstab. Energiforbrug En pære i en lampe bruger typisk mellem 20 og 100 watt, men det hyppigste er ca. 60 watt. Nogle forbrugere vælger i dag også at anvende sparepærer som bruger ca. 15 watt. Sparepærer er dog ca. 2-5 gange så dyre som almindelige belysningspære. Alm. pære energiforbrug til sparpære energiforbrug Kilde: Osram En sparepære har en levetid på ca. 10 12.000 42 timer, hvilket svare til et samlet energiforbrug på 150 kwh med en 15 W pærer 43. Omvendt har en almindelig pære en levetid på ca. 1000 timer 42, hvilket svare til et samlet energiforbrug på 60 kwh. Med en sparepære opnås der altså en brændtid der er 12 gange så stor som for en almindelig pærer, med et energiforbrug der kun er dobbelt så stort. Der spares altså 3/4 (45 W) af elforbruget ved anvendelse af en 15 W sparepærer i stedet for en 60 W glødepære. Døgnkurver Belysning anvendes mest i vinterhalvåret, og ikke så meget om sommeren. Følgende kurver skitserer belysningsforbruget sommer hhv. vinter. Typisk for en bolig vil være, at der om morgenen kun i en relativt kort periode vil være belysning. Belysningen vil typisk være i soveværelser, badeværelser, køkkener samt på eventuelle gangarealer. 42 Inge Hansen, Osram d. 20. juni 2006 43 Dansk elforsyning anbefaler 15 W sparepære i stedet for 60 W efter DEFU s anbefaling i 80 erne, iflg. Casper Kofod, Energy Piano juni 2006. 116

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Belysning i en bolig Hverdag Vinter Sommer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-3 Belysningen beskrevet i en bolig for en hverdag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (rød) og vinter (grøn) jf. Figur 5-4. Belysning i en bolig Weekend Vinter Sommer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-4 Belysningen beskrevet i en bolig for en weekend dag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (blå) og vinter (gul) jf. Figur 5-4. Generelle problemstillinger i forbindelse med anvendelse af belysning i fleksibelt elforbrug Belysning kan uden videre tændes og slukkes uden at det giver problemer for de almindelige lyspærer. Der er uklarhed omkring hvorvidt elsparepærer kan klare at tændes og slukkes. Ifølge Casper Kofod Energy Piano er der ikke en klar sammenhæng mellem pris og kvalitet. Derimod kan Osram sparepærer af en bedre kvalitet (long life) godt holde til hyppige ud 117

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug og indkoblinger, hvorimod at standard Osram sparepærer kan få en reduceret levetiden med op til 50 % hvis de hyppigt tændes og slukkes. 44 Belysning som fleksibelt elforbrug Generelt Anvendelse af belysningen er sammenfaldende med spidslastperioderne for den samlede elforsyning, jf. Figur 9-3 og Figur 9-4. Umiddelbart ville man måske derfor mene, at belysning er oplagt at udkoble i disse perioder. Da det at have belysningen i disse perioder er meget centralt for de fleste personer, bør det dog være op til forbrugerens ønsker, hvorvidt at denne måtte have lyst til at integrere belysning i et koncept til fleksibelt elforbrug. Eventuelt kunne man forestille sig, at forbrugeren kun havde givet tilladelse til udkobling af udvalgte lamper (fx udendørsbelysning). Vælges belysning integreret i et koncept til fleksibelt elforbrug, er det vigtig at der fra elhandlerens side overvejes den problematik, at mange stikkontakt-apparater (herunder lamper), kan være svære at administrerer hvorvidt de rent faktisk er udkoblet eller om forbrugeren blot har valgt at flytte stikket eller tænde en anden lampe, hvilket netto ikke vil betyde en reduktion i forbrug. Hvis man vælger kun at lade forbrugeren regulere ud fra prisen, er dette ikke noget problem i og med at man ikke behøver kontrollere hvorvidt forbrugeren kobler ud eller ej. Det er heller ikke nødvendigt, at forbrugeren skal straffes, hvis vedkommende ikke er med. For at løse denne problematik er det derfor nødvendigt at overveje afregningsmetoden. Dette beskrives nærmere i afsnit 9.7.1. Metoder til at opnå fleksibelt elforbrug med belysning Tariffer Tarifferne TOU, CPP og RTP jf. afsnit 3.2.1, indføres med henblik på at påvirke forbrugeren til at reducere eller flytte sit forbrug fra spidslastperioder. For forbrugerens komfort er belysning et vigtigt, og forbrugeren vil derfor sjældent vælge at lade sin belysning styre af tarif-programmer. Dog kunne man forestille i sjældne tilfælde, at forbrugeren ved meget høje elpriser vil reducere belysningen hvis denne deltager i et CPP eller RTP program. Det vil være op til den enkelte forbruger at sætte grænsen for til hvilken pris denne vil reagere. Demand Response Programmer I de i afsnit 3.2.2 nævnte aftaler til at fremme fleksibelt elforbrug, må det være op til forbrugeren at vælge om hvorvidt at belysningen skal indgå pga. de tidligere nævnte 44 Inge Hansen, Osram d. 20. juni 2006. Sparepærer af bedre kvalitet kunne være Osram Dulux el longlife. 118

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug ulemper. Måske forbrugeren kun vil vælge at lade belysningen udkoble, i fx kritiske situationer (Emergency Demand Response Program). Belysning som indkoblingsreserve Belysning som indkoblingsreserve giver ingen fordele for forbrugeren, med mindre at forbrugeren modtager bonus for den effekt som han forbruger, eller i hvert fald netto modtager mere i bonus for indkoblingen end han bruger som energiudgift. Sparemuligheder ved anvendelse af belysning i koncept til fleksibelt elforbrug Med en ekstremt høj samlet elpris (inkl. afgifter mv.) på fx 15 DKK/kWh, og en udkobling af ti stk. 15W sparepære i 1,5 time vil der opnås en besparelse på ca. 3,5 kr. Tilsvarende vil en udkobling af ti 60W pære samtidig give en besparelse på ca. 13,5 kr. 9.3 Køleskabe og fryser Funktion i hjemmet Køleskabe og frysere anvendes året rundt til køling af madvarer. Køleskabe og frysere findes i alle husstande. En typisk bolig anvender ca. 17 % 45 af boligens samlede elforbrug til køl og frys. Køleskabe skal som udgangspunkt køle ved en temperatur på maksimalt +5, men kan godt køle ved lavere temperatur, fx +2, eller i korter perioder på fx +7. Tilsvarende skal frysere køle ved 18, men det er ikke ualmindeligt at nogle fryser ved lavere temperaturer. Når køleskabet hhv. fryseren er tændt, har kompressoren mulighed for at starte, og køleskabet/fryseren er dermed i drift. Endvidere tændes der en lampe inde i køleskabet og eventuelt også i fryseren når lågen åbnes, såfremt at køleskabet eller fryseren er tændt. Da principperne er ens for køleskabe og frysere, og definitionen blot er et spørgsmål om at rykke på temperaturerne, omtales de videre i følgende afsnit under et, som køleenheder. Energiforbrug En køleenheds energiforbrug afhænger af hvor ofte køleenhederne er i drift, samt af hvor gamle køleenhederne er. Med udgangspunkt i Elsparefondens data kan det 45 Dansk elforsynings Statistik, figur 3, side 11 Internetreference [23] 119

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug beskrives hvilket energiforbrug et køleskab har, afhængigt af køleskabets energiklasse. Endvidere skal det tilføjes at køleskabets energiforbrug stiger i takt med køleskabets alder. Køleskab 200 L, Kat A++ Køleskab 200 L, Kat. C Køleskab 200 L m 40 L Fryser, Kat A++ Køleskab 200 L m 40 L Fryser, Kat C 126 kwh 262 kwh 221 kwh 473 kwh Tabel 9.3.1 - Elsparefondens data for køleskabers årlige energiforbrug afhængigt af energiklasse46 Desuden er det afgørende for energiforbruget hvilken temperatur en køleenhed er indstillet til. På Figur 9-5 skitseres en køleenheds energiforbrug når køleenheden er i drift. Køleenheden køler indenfor et givet temperaturområde som afgrænses af en maksimums- og en minimums temperatur. Den maksimale temperatur kan for eksempel være + 5 og minimums temperaturen fx + 4. Når køleenheden når op på de +5 begynder den at køle, ved at kompressoren starter. Kompressoren er i drift indtil køleenhedens temperatur er +4. I denne periode bruger køleenheden energi. Herefter slukker kompressoren, og køleenhedernes temperatur stiger stille og roligt igen. Når temperaturen igen når +5 starter kompressoren igen osv. Figur 9-5 Et køleenheds energiforbrug varierende efter hvornår køleenhederne køler. 47 Døgnkurve Køleenheder er tændte i døgndrift, og det er således et stabilt (men ikke konstant) energiforbrug de har. Dette skyldes den ovenfor beskrevne variation af elforbruget, som er afhængig af hvornår kompressoren er i drift. 46 Internetreference [30] 47 Dynamic Demand Literaturreference[9] 120

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Den samlede belastning af alle køleenheder, må antages at udligne sig med hinanden, således at den fælles belastningskurve er ret flad, dog med større belastning omkring spisetid hvor køleenhederne åbnes meget. Generelle problemstillinger i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Kompressoren der bruges ved køling i køleenheder kan ikke tåle korte udkoblingsperioder. Den tid der skal gå inden der må indkobles igen efter en udkobling kaldes trykudligningstiden, og denne varierer fra køleenhed til køleenhed 48. I elartikler med kompressorer bør der derfor indbygges en sikkerhed for, at elartiklen ikke indkobles igen for hurtigt efter en udkobling. Dette kan der softwaremæssigt tages højde for i en styreenhed, ved at angive at det aktuelle apparat er en køleenhed. Hvis dette er angivet, så kan programmet selv styre at dette overholdes. Denne problemstilling findes også ved andre apparater som anvender kompressorer som fx varmepumper og aircondition. Problemstillingen kan løses ved at overdimensionere kompressormotoren, så denne kan starte inden trykudligningen er færdig. Dette vil dog medføre et øget energiforbrug, hvorfor det ikke er rentabelt. I lande hvor der er ustabile net, og hvor udfald er hyppigere end i Danmark, vælger man at indføre ekstra elektronik i forbindelse med kompressoren, der sikre at selvom køleenhederne tændes igen efter et udfald, så starter det ikke før at der er gået den tid der er behov for. Integreres køleenheder i koncepter til fleksibelt elforbrug er det vigtigt at lampen i apparatet stadigt lyser selv om kompressoren er udkoblet, da forbrugeren gerne vil kunne se hvad der er i køleenhederne, selv når kompressoren er udkoblet. Endvidere ved forbrugeren ikke om en slukket lampe skal betyde om køleenhederne er i stykker eller om det blot er udkoblet. Anvendelse af køleenheder og frysere i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Da køleenheder er apparater der hele tiden er i drift, og som findes i stort set alle boliger, er de en oplagt mulighed til anvendelse i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Her tænkes ikke alene udkobling, men der findes også en mulighed for anvendelse af disse til indkoblingsreserve. Det er dog nødvendigt at tage de ovenfor nævnte problemstillinger omkring kompressorer og disses trykudligningstider med i betragtning, når apparatet tænkes indført i koncepter til fleksibelt elforbrug. 48 Mail fra Søren Hansen - Danfoss, den 11. juni 2006 121

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Under driftsforhold hvor der ikke er behov for mulige ud- og indkoblingsreserver, er der i tusindvis af køleenheder i drift i boliger rundt omkring. Ligeledes er der en masse køleenheder som er i drift, men som ikke kører, idet at de netop har nedkølet til T Low og aktuelt blot står hen til de igen når temperaturen T High. Illustreres denne driftstilstand, hvor mange køleenheder på engang både køler og står hen, kan dette beskrives som på Figur 9-6. T high og T low indikerer temperaturintervallet, som apparaterne virker i mellem. Figur 9-6 Mange køleenheder, hvor nogle køler og andre står stille til de når temperaturen T High. 49 Figur 9-6 beskriver en situationen hvor nogle køleenhed køler og nogle hviler indtil de når temperaturen T High. På figuren findes 20 køleenheder som ikke er i drift, dvs. de har netop har kølet ned til T Low, og nu opvarmes de til temperaturen T High. Disse køleenheder illustreres ved. De køleenheder som er i gang med at køle ned til T Low beskrives ved. Det samlede antal køleenheder der er i drift illustreres ved den røde bjælke forneden. Jo flere kvadrater jo flere køleenheder er i drift. Styring efter pris I princippet kan grænserne for T high og T low ændre sig i forhold til elprisen, på den måde at hvis elprisen er høj, tillades en højere værdi for temperaturgrænserne. Hvis elprisen derimod er lav vil køleskabet være i drift mellem de almindelige temperaturgrænser, da der ikke er grund til at køle ved de minimalt tilladelige grænser selvom prisen er billig. 49 Dynamic Demand Literaturreference [9] 122

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Ved at reagere på prissignaler, vil køleenheden inden en periode med høje priser køle ned til en minimal tilladelig grænse på fx 3 C. Når prisen bliver høj vil temperaturen stille stige til den maksimalt tilladelige grænse. Efterfølgende vil temperaturgrænserne igen være de der er sat som udgangspunkt (T høj og T Lav ). Dette illustreres på Figur 9-7. Figur 9-7 Kompressor i et køleskab hvor kompressoren køler ned umiddelbart inden en prisstigning.. Den lilla linie beskriver kølingen mellem T høj og T lav som er udgangspunktet for hvordan kompressoren køler. Den blå linie beskriver hvordan at der i en periode frem til en høj pris køles ned til det mindst tilladelige T lav_min. Herefter er køleenheden ude af drift til der opnås temperaturen T høj_max. Efterfølgende køles der igen mellem T Høj og T lav. Styring efter frekvensen Som oven hvor elprisen kan danne grundlag for at rykke på T high og Tl ow, kan frekvensen udgøre en tilsvarende parameter for at rykke på grænserne for T high og Tl ow. 123

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Figur 9-8 Ved at ændre temperaturerne T High og T Low er det muligt midlertidigt at reducere forbruget. 50 På Figur 9-5 er beskrevet en termostat for en almindelig køleenhed, hvor grænserne for T high og T low kan rykkes frekvensen (og i princippet også efter prissignaler). En termostat der agerer for at indpasse T high og T low efter frekvensen (eller prisen) kunne se ud som på Figur 9-9. Figur 9-9 Termostat til et køleenhed der regulerer efter frekvensen 51 Figur 9-10 illustrerer hvorledes en køleenhed over en tid på tre timer reagerer på frekvensen. Med udgangspunkt i den røde linie som er netfrekvensen (Hz), ændres kompressoren i køleenhedens temperaturer T High og T Low sig efter denne. Forskellen mellem T High og T Low er 15. Temperaturen i fryseboksen (den lyseblå linie) varierer 50 Dynamic Demand Literaturreference [9] 51 Dynamic Demand Literaturreference [9] 124

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug efter T High og T Low efter samme princip som på Figur 9-9. Temperaturen i køleenhederne beskrives ved den grønne linie. Figur 9-10 De varierende parametre i forbindelse med fleksibel anvendelse af et køleenhed. 52 Metoder til at opnå fleksibelt elforbrug med køleenheder og frysere. Tariffer Det er muligt at anvende alle tarifstrukturerne (jf. afsnit 3.2.1) i forbindelse med anvendelse af køleskabe og frysere i koncepter til fleksibelt elforbrug, hvis køleenheden har mulighed for at og nedkøles umiddelbart inden prisen stiger. Demand Response programmer Det er muligt at anvende køleenheder og frysere i forbindelse med nogle af de Demand Response programmer, som nævnes i afsnit 3.2.2. De Demand Response programmer der kan anvendes, uddybes nærmere i Tabel 9.7.1 side 139. Muligheden med at ændre på temperaturgrænserne, er en teknologi som kan anvendes i forbindelse med de forskellige tariffer da det giver mulighed for at tilpasse forbruget til prisen. 52 Dynamic Demand Literaturreference [9] 125

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Køleenheder og frysere som indkoblingsreserve Køleenheder og frysere kan anvendes som indkoblingsbarreserve jf. ovenstående. 9.4 Elvarme Funktion i hjemmet I Danmark findes 125.000 53 boliger med elvarme. Desuden findes der boliger med kombineret opvarmning, fx rumopvarmning ved fjernvarme og så gulvvarme i fx badeværelser med elvarme Energiforbrug Opvarmning med el er dyrt, og en lejlighed med elvarme brugte i 2004 i snit 5349 kwh hvorimod en lejlighed med anden opvarmning brugte 1917 kwh. Tilsvarende brugte et parcelhus med elvarme i gennemsnit 10015 kwh i 2004 hvor et uden elvarme brugte 4064 kwh 54 Elvarmeforbrugere har altså et årligt elforbrug der er 2.5 gange så højt som tilsvarende forbrugere uden elvarme. Døgnkurve Da muligheden for opvarmning er nødvendigt i boliger, og folk ikke vil gå på kompromis med deres komfort, opvarmes boliger om vinteren til en temperatur på ca. 20-22. Opvarmningen foretages selvom nogle opvarmningskilder er dyrere end andre. At elvarme kan være dyrere end alternative opvarmningsformer betyder at nogle elvarmeforbrugere ikke vælger at varme ligeså meget op, som folk med billigere opvarmningskilder. Dog opvarmes boliger som udgangspunkt altid op til en temperatur hvor det er komfortabelt, fra ca. 18. Om sommeren vælger nogle forbrugere at bibeholde gulvvarme i fx badeværelser. Elektrisk gulvvarme i badeværelser bruger i gennemsnit 100 kwh/m 2 55 om året. 53 Ifølge Casper Kofod, Energy Piano, Juni 2006 54 Dansk elforsynings statistik 2004, tabel 3, Side 10 Internetreference [23] 55 Internetreference [12] 126

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Figur 9-11 og Figur 9-12 skitserer varmeforbruget i en bolig der opvarmes med elvarme. Som det fremgår af figurerne opvarmes boliger sjældent om sommeren, og hvis de gør, så er det i et meget begrænset omfang. Elvarme i en bolig Hverdag Vinter Sommer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-11 - Elvarme beskrevet i en bolig for en hverdag, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (rød) og vinter (grøn) jf. Figur 5-4. Det bemærkes at døgnkurven for elvarme i en bolig ikke er konstant, idet at det er muligt at foretage en styring. Der behøves fx ikke en rumtemperatur om natten på 22, ligesom de fleste finder det ubehageligt at sove i opvarmede rum. 127

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Elvarne i en bolig Weekend Vinter Sommer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-12 - Elvarme beskrevet i en bolig for en weekend, hhv. sommer og vinter i forhold til døgnbelastningen sommer (blå) og vinter (gul) jf. Figur 5-4. Med de muligheder der findes for centralstyring af elvarme er det muligt at variere elvarmeforbruget, således at det for eksempel kan tilpasses at varmen i badeværelset kun startes morgen og aften. På den måde er det muligt at opnå besparelser ved at indstille forbruget til kun at opvarme, på de tidspunkter af døgnet hvor de pågældende rum anvendes. På dage hvor det ikke er koldt er der typisk en lidt større variation i forbruget om hhv. dagen og natten i forhold til koldere dage 56. Generelt om anvendelse af elvarme i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Det er muligt at afbryde elvarme i kortere perioder, uden at rummet mister varme. Dette er styrken ved at anvende elvarme i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Af erfaringsprojekter, Varmestyringsprojekt i el-opvarmede huse, jf. Appendiks A, s. 176, var dette også en bemærkning fra en af de boliger der deltog i projektet. Den største ulempe med udkobling af elvarme er givetvis at det kan blive koldt i det værelse hvor elvarmen er blevet udkoblet. Det tager dog et stykke tid før dette generer forbrugeren. Det skal dog bemærkes at en udkobling af en elradiator mærkes hurtigere end en udkobling af elektrisk gulvvarme 57. 56 Casper Kofod, juni 2006 57 Casper Kofod, juni 2006 128

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Da en afbrydelse af elvarmen kan betyde et velfærdstab for forbrugeren, er det væsentligt, at forbrugeren kan afbryde den automatiske styring på de tidspunkter hvor forbrugeren ikke ønsker at varmen bliver udkoblet. Anvendelse af elvarme i forbindelse med fleksibelt elforbrug Med 125.000 elopvarmede boliger er der et potentiale i at anvende deres elopvarmende elementer som ind- og udkoblingsreserver. Dette giver den fordel, at forbrugeren ved udkoblinger af kortere varighed ikke vil registrere afbrydelserne, da installationen forsat vil afgive varme i en periode. Metoder til at opnå fleksibelt elforbrug med elvarme Styring efter frekvens Ved frekvensfald hvor der i et par minutter kan være behov for at sænke belastningen, udgør de elopvarmede apparater et stort potentiale. Tariffer Det vil være muligt at tilpasse elopvarmning efter tarifferne, jf. afsnit 3.2.1, da elvarme med planlægning efter pris og hvornår forbrugeren har brug for varme godt kan tilpasses, således at forbrugerens velfærdstab minimeres, samtidig med at der opnås en økonomisk besparelse. Demand Response programmer Elvarme kan indgå i de forskellige Demand Response programmer, da elvarme uden problemer kortvarigt kan udkobles. Det vil desuden være oplagt at anvende elvarme på regulerkraftmarkedet. Elvarme som indkoblingsreserve Elvarme som indkoblingsreserve er en mulighed, specielt i kortere perioder hvor den i forvejen er i drift. På en varm sommerdag vil det til gengæld være begrænset, hvorvidt forbrugeren ønsker at elvarme anvendes som indkoblingsreserve, selvom det kun betyder et meget begrænset komforttab for forbrugeren. Derimod vil det betyde et øget forbrug og det er væsentligt at dette kompenseres. Dette vil blive beskrevet i afsnit 9.7. 129

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Elvarme i en bolig Med mulighed for fleksibelt elforbrug 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anvendelse af fleksibelt elforbrug Gennemsnitsprisen Østdanmark Januar 2006 Nuværende elforbrugskurve Figur 9-13 Mulighed for tilpasning af elforbrug til timeprisen På Figur 9-13 ses det hvorledes at boligen med udgangspunkt i Figur 9-11 og gennemsnitsprisen for Østdanmark i januar 2006, tilpasser elforbruget til opvarmning. Tilpasningen er fortaget således, at der er sigtet mod at opvarmningen foretages mens priserne er lave lige inden en planlagt forbrugsperioder hvor priserne er højere. 9.5 Computere og andet it-udstyr Funktion i hjemmet I 2005 havde 84 % af alle familier en pc i hjemmet. Langt de fleste, nemlig 79 % af alle familier havde internetadgang, dvs. 94 % af alle private pc er havde internetadgang. I 2005 havde 70 % af alle boliger med en internetforbindelse, forbindelse via en bredbåndsforbindelse som fx ADSL. 58 Energiforbrug Der findes i dag energibesparende it-udstyr, og der er således stor variation i hvordan forbruget fordeler sig på de forskellige produkter. Ved en kortvarig udkobling, kan bærbare pc er køre videre på batterifunktionen, men stationerer pc er vil miste de data brugeren arbejder med, samt et fejlprogram vil opstarte når computeren tændes igen.. Det er derfor ikke relevant at behandle stationære computere med henblik på implementering af IT-udstyr i fleksibelt elforbrug. 58 Danmarks Statistik, Befolkningens brug af internet 2004 Internetreference [31] 84%, side 2 kap. 2.1, 79 %, s. 1, kap. 1, 70%, s. 1, kap. 1. 130

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Tell-it-online s stikkontaktskinne er der indbygget en strømmåler, således at for eksempel IT-udstyret ikke blev afbrudt når man arbejdede på det. Det fungerer således at hvis strømmen er højere end standby-forbruget, bliver der ikke slukket for udstyret. Med denne skinne kan man afbryde for alt udstyr samtidigt, som er koblet til skinnen. Denne elspareskinne kan også anvendes i forbindelse med fjernsyn og video. En tilsvarende skinne som den Tell-it-online har udviklet, er udviklet af Teknologisk Institut og Elsparefonden. På Figur 9-14 er vist hvad sparepotentialet er hvad effektforbruget er for computerudstyr hvis det slukkes sammen med computeren, så standby-forbrug undgås. Figur 9-14 Effektforbrug på pc-udstyr som ikke anvendes 59 Der udvikles undertiden computere som er energibesparende. Tabel 9.5.1 vises tre udvalgte. Producent Serie Model On [W] Sleep [W] Standby [W] Elforbrug [kwh/år] Dell Dell Inspiron 640 M 14,8 0,2 0,1 24,1 IBM IBM ThinkPad 2672 16,6 0,5 0,2 30,4 x32 Hewlett- Packard HP Pavilion Ze2347EA 21,3 0,5 0,0 34,1 Tabel 9.5.1 Bærbare computere energibesparende 60 Døgnkurve Der er mange forskellige adfærdsmønstre når det kommer til anvendelsen af computerudstyr, hvorfor det er svært at generalisere og tegne generel en døgnkurve. Derfor er der valgt at udgå fra to adfærdstyper: Bruger 1: 59 Internetreference [32] 60 Internetreference [33] 131

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug På en hverdag anvendes computeren over en kortere periode om aftenen, til fx spil, e- mails, og informationssøgning på Internettet. I weekenden anvendes computeren også i løbet af dagen. Længden af perioderne er afhængigt af brugeren. Efter brug slukker forbrugeren sit udstyr. Bruger 2: Brugeren anvender computeren til samme formål som bruger 1, men forskellen er at bruger 2 ikke slukker sin computer i perioderne mellem den anvendes. Denne bruger vil ofte bruge computeren i kortere, men flere perioder i løbet af dagen. Standby-forbrug Hvis ikke it-udstyr slukkes helt, dvs. afbrydes på udstyrets kontakt eller på strømforsyningen, vil mange produkter have et standby-forbrug, eller et forbrug fordi de ikke slukkes (fx ADSL-forbindelser) jf. Figur 9-14. Bruger 1 - Vinter Bruger 1 - Sommer Bruger 2 Anvendelse af computere Hverdag 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-15 Døgnkurve for computerbrug i hverdage 132

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Bruger 1 - Vinter Bruger 1 - Sommer Bruger 2 Anvendelse af computere Weekend 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figur 9-16 Døgnkurve for computerbrug i weekend Generelle problemstillinger i forbindelse med anvendelse af IT-udstyr til fleksibelt elforbrug Hvis en bærbar computer er tilsluttet en strømforsyning er den hele tiden ladet op til 100 %. En bærbar computer som lades kontinuerligt vil uden problemer kunne afbrydes uden at brugeren generes af det. Ved afbrydelser af bærbare computeres strømforsyning, er det væsentligt at eventuelle internetforbindelser opretholdes, da det ellers vil kunne betyde at brugens muligheder begrænses. Som nævnt er 70 % af alle internetopkoblinger i boliger bredbåndsforbindelser som fx ADSL. ADSL-forbindelser er altid online, og bruger således hele tiden strøm med mindre ADSL-forbindelsen afbrydes manuelt på en kontakt når den ikke anvendes (evt. ved en elspareskinne). Da ADSL-forbindelsen blot skal tilsluttes for at fungere og derefter aldrig ændres, er den ofte gemt helt væk, og den almindelige bruger tænker således ikke over at slukke den manuelt når computeren slukkes. IT-udstyr som fleksibelt elforbrug Det vil være muligt at anvende bærbare computere som indkoblingsreserve, såfremt at de automatisk kun lades op til fx 80 %. De sidst 20 % opladningskapacitet kan udnyttes ved behov for øgede belastninger, dette kræver dog en teknisk ændring i selve computeren. En bærbar computers batteri har ikke godt af hele tiden at blive ladet op. Det optimale være at det hhv. op- og aflades. Hvis at batteriet hele tiden lader mellem fx 30 % og 80 133

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug %, ville det være muligt at anvende den bærbare computer som både ud- og indkoblingsreserve. Dette kan fungere ved at der i den bærbare computer indbygges en lille enhed, som lader computeren op når der tilsendes signaler om at der er behov for indkoblingsreserve. Endvidere kan denne enhed udvides, således at lige inden en periode med høj elpris lades computeren helt op, så når elprisen er høj lader computeren ikke, før der nås et batteriniveau på fx 20 %. Mens der er høj pris lader den bærbare computer kun så den kan holde dette niveau, indtil elprisen igen falder. Det er ikke muligt at anvende stationære computere i drift, i forbindelse med fleksibelt elforbrug da den slukkes ved afbrud. Det vil være muligt at anvende internetforbindelser som udkoblingsreserver, såfremt der differentieres mellem de der anvendes, og de der blot står standby. 9.6 Tørretumbler, Vaskemaskine og Opvaskemaskine Funktion i hjemmet Disse apparaters forbrug i en bolig udgjorde i 2004 ca. 12 % af det årlige forbrug. Fælles for de tre apparater er at de alle øger vores komfort, og er med til at gøre hverdagen lettere. I 2006 havde 51 % af danske boliger tørretumblere. Tilsvarende havde 80 % vaskemaskine og 63 % opvaskemaskine 61. Energiforbrug Alle tre maskiner har et stort energiforbrug, men da de er med til at gøre hverdagen lettere, betyder det ikke at forbruget reduceres. Det er muligt at finde følgende forbrugsdata for lavenergiprodukterne 62. Tørretumblere Fabrikat Model Energimærke Energiforbrug [kwh] BLOMBERG TKF 1350 A A 2,25 AEG- ELECTROLUX T 59800 HP A 2,4 61 Internetreference [34] 62 Internetreference [35] 134

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Tabel 9.6.1 Energibesparende tørretumblere Da tørretumblere har et stort energiforbrug vil de fleste forbrugere overveje om tøjet skal tørres udendørs eller i tørretumbler. Vaskemaskiner Fabrikat Model Energimærke Energiforbrug [kwh/vask] Miele W 2659i A 0,85 WPM ELECTROLUX EWC 1350 A 0,57 Tabel 9.6.2 Energibesparende vaskemaskiner Opvaskemaskiner Fabrikat Model Energimærke Energiforbrug [kwh/vask] SIEMENS SF 34E230 SK A 0,8 ELECTROLUX ESF 4153 w A 0,8 Tabel 9.6.3 Energibesparende opvaskemaskiner Døgnkurve Det er meget forskelligt fra bolig til bolig hvorledes de nævnte apparater anvendes. Fælles for dem er at de sjældent programmeres til at starte på et bestemt tidspunkt, hvorfor de typisk i hverdage startes om morgenen eller om aftenen, sammenfaldende med spidslastperioderne. Tørretumbler Tørretumblere anvendes primært om vinteren hvor, hvor det er svært at tørre tøj udendørs. Endvidere anvendes tørretumblere til forskellige typer af materialer, fx håndklæder som bliver blødest af at tørre i tørretumblere. I hverdagen bruges den mest om aftenen. I weekenden vil den typisk blive anvendt på alle tidspunkter i løbet af dagen. Vaskemaskine Vaskemaskiner anvendes året rundt. I mange familier bruges vaskemaskinen næsten hver dag og på enkelte dage flere gange den samme dag. I hverdagen tændes vaskemaskinen typisk om morgenen inden familien tager af sted eller om aftenen lige før eller efter aftensmaden. I weekenden bruges den typisk på alle tidspunkter i løbet af dagen. 135

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Det er vigtigt, at der findes en mulighed for, at afbryde mulig styring af vaskemaskinen. I det forbrugeren kan have ekstra fint tøj, som vedkommende ikke vil have liggende i maskinen for længe. Opvaskemaskine Opvaskemaskinen anvendes året rundt, og kører i mange familier en gang om dagen. Opvaskemaskinen startes typisk efter et måltid, i hverdage morgenmad eller aftensmad, og forbruget falder således sammen med spidslastperioder. Ulemper ved udkobling Tørretumbler Hvis en tørretumbler udkobles mens at den er i brug, vil tøjet i maskinen krølle. Vaskemaskine Der kan findes tøj har ikke godt af at ligge i vaskevandet i længere perioder hvis vaskemaskinen udkobles. Dog må det formodes at det meste tøj kan klare at ligge kortere perioder mens maskinen er udkoblet. Opvaskemaskine Der findes ingen ulemper ved at udkoble en opvaskemaskine, såfremt at den kan starte automatisk igen når den indkobles. Anvendelse af Vaskemaskiner, Tørretumblere og Opvaskemaskiner i forbindelse med fleksibelt elforbrug Da tørretumblere, vaskemaskiner og opvaskemaskiner har et stort effektforbrug når de er i drift, vil det være fordelagtigt at deres forbrug kunne afregnes efter timeprisen, og at forbrugeren så fik mulighed for at planlægge deres driftsperioder efter forbruget. Startes fx en opvaskemaskine efter aftensmaden kl. 19 vil mange ikke tømme den før næste morgen. Det er derfor uden betydning for forbrugeren om opvaskemaskinen er færdig med at vaske kl. 21 eller klokken 5 næste morgen. Hvis elprisens variation er kendt på forhånd, vil en intelligent enhed kunne styre hvornår det vil være mest økonomisk rentabelt for forbrugeren, at det pågældende apparat er i drift. For vaskemaskiner og opvaskemaskiner kunne det tænkes at det pågældende apparat udstyres med en funktion, hvor brugeren kunne vælge Start nu Vær færdig inden et bestemt tidspunkt 136

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug (Dette er ikke aktuelt for tørretumblere da de skal startes umiddelbart efter vask for at tøjet ikke krøller). Forbrugeren skal altid kunne fravælge en eventuel styring. Dette bør gøres i forbindelse med at man starter maskinen, fx ved ar trykke på en knap Ingen afbrydelse under drift. Metoder til at opnå fleksibelt elforbrug Tariffer Tørretumblere, vaskemaskiner og opvaskemaskiner kan med fordel anvendes i forbindelse med de i afsnit 3.2.1 nævnte tariftyper. Tarif-afregning vil være incitament for forbrugeren til at overveje hvornår det er mest økonomisk at bruge de forskellige maskiner, specielt tørretumbleren. Hvis elprisen er tilgængelig har forbrugeren mulighed for at planlægge forbruget ved at anvende funktionen Vær færdig inden et bestemt tidspunkt. Dette er specielt aktuelt for vaske- og opvaskemaskine. Denne funktion bør helst være indbygget i maskinen, da det kun er denne der ved hvor længe et program vil tage Demand Response Programmer Vaskemaskiner og opvaskemaskiner kan begge anvendes i forbindelse med de i afsnit 3.2.2 nævnte Demand Response programmer, med de tidligere i afsnittet nævnte forbehold. Tørretumblere kan kun i begrænset omfang indgå i disse programmer, pga. problemstillingen med krøllet tøj. Således vil tørretumblere ikke kunne indgå i programmet Direct load control med mindre der er tale om korte afbrydelser. Tørretumblere vil kunne indgå i programmerne der har til formål at reducere den samlede belastning i boligen. 9.7 Sammenfatning af muligheder og problemstillinger i forbindelse med anvendelse af apparater I afsnit 3.2 er der gennemgået en række forskellige tariffer og Demand Response programmer. Tarifferne indføres, med henblik på at forbrugeren kan reducere sit forbrug i perioder, for derved at reducere sin elregning. Ved Demand Response programmerne er der indgået en aftale med forbrugeren om en eventuel afbrydelse på forskellige tidspunkter 137

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug i Tabel 9.7.1 findes en oversigt over hvilke tariffer og programmer der kan bruges i forbindelse med de forskellige produkter. Forbrugerne kan evt. få mulighed for en kombination af tarif og forskellige typer af Demand Response programmer. 138

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug Produkt Afbrydelsesperioder Bemærkninger Tariftyper Belysning Køleenhed Afhængigt af køleenheden. De fleste vil antageligt foretrække at belysning ikke indgår i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Eventuelt kan udendørsbelysning indgå. Udkoblingsperioderne skal have en længde så kompressoren ikke tager skade idet at trykudligningstiden skal overholdes. Mulighed for at køle ned til en minimums temperatur lige før prisen stiger. TOU, RTP, CPP Demand Response Programmer 1 2 3 4 Elvarme Længere perioder TOU, RTP, 1 2 3 4 CPP IT-udstyr Bærbare computere kan udkobles i den perioder der er ned til et vist batteri-niveau. RTP, CPP 1 2 4 Tørretumbler Vaskemaskine Mulighed for angivelse af hvornår maskinen skal være færdig Opvaskemaskine Mulighed for angivelse af hvornår maskinen skal være færdig Da tøj vil krølle hvis det ligger i tørretumbleren i længere perioder er det at tørretumbleren ikke pludselig udkobles Forbrugeren skal have mulighed for at sige nej til afbrydelse TOU, RTP, CPP TOU, RTP, CPP TOU, RTP, CPP 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Tabel 9.7.1 Mulighed for anvendelse af apparater i forbindelse med de forskellige Demand Response programmer. Demand Response programmerne er 1) Direct load control (Central styring af udvalgte belastninger) 2), Interruptible/curtailable (I/C) service (Belastningsreduktion i bestemte tidsperioder), 3) Capacity Market Programs (Belastningsreduktion med varslingstid på nogle dage), 4)Emergency Demand Response Programs (Belastningsreduktion i kritiske situationer) 139

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug 9.7.1 Overvejelser omkring økonomisk kompensation I forbindelse med indførelsen af fleksibelt elforbrug i boliger, er det nødvendigt at overveje hvorvidt at forbrugeren skal modtage en økonomisk bonus i forbindelse med at et apparat udkobles. Der kan skelnes mellem forskellige typer af afregningsmetoder Flytning af udvalgt forbrug i forhold til elprisen Forbruget på udvalgte apparater flyttes efter forbrugerens eget ønske. Dette kunne være som nævnt i afsnit 9.6, at forbrugeren har mulighed for at vælge at et apparat, fx opvaskemaskinen, blot skal være færdig inden et bestemt tidspunkt, og at den skal køre når markedsprisen er billigst. Denne form for fleksibelt elforbrug er i alles interesse, da kunden vælger at flytte forbrug fra spidslast til lavlast. Men da det gøres ud fra kundens egne ønsker om at spare penge, er denne fortjeneste alene forbrugerens, og forbrugeren bør derfor ikke have en yderligere økonomisk kompensation. Kompensation for central styring Kunden styres fra centralt hold for at bringe stabilitet i nettet. Dette kan være kortere afbrydelser af fx køleenheder, elvarme eller bærbare computere. Det er væsentligt at bemærke at jo mindre forbrugeren mærker til afbrydelserne, des mindre kompensation vil forbrugeren forlange. Problematik omkring erstatning af udkoblet forbrug I nogle tilfælde kan det ikke registreres hvorvidt forbrugeren rent faktisk har reduceret det pågældende forbrug på en bestemt apparattype. Det kunne fx være at når elvarmen udkobles tænder forbrugeren en varmeovn i stedet. I den forbindelse er det nødvendigt at gøre op om forbrugeren skal modtage en økonomisk kompensation for at et forbrug udkobles, uanset om et andet indkobles. For indkobles en anden varmekilde til erstatning for den elvarme der lige er blevet udkoblet er der ingen gevinst for samfundet, og forbrugeren bør derfor ikke kompenseres. Omvendt kan man forstille sig at køleenhederne afbrydes, men at kunden ikke bemærker dette. Hvis forbrugeren samtidig med udkoblingen af køleenhederne vil støvsuge, bør kunden stadig modtage sin kompensation, da kunden for det første ikke var klar over at køleenhederne var udkoblet, og i øvrigt havde planlagt at støvsuge. Det er ikke muligt at tilgodese begge problemstillinger, og det er i den forbindelse nødvendigt at beslutte om forbrugeren skal kompenseres for den udkobling der fortages, 140

Fordele og ulemper med apparater i boligen ved fleksibelt elforbrug eller om forbrugeren alene skal kompenseres for den netto-besparelse der sker ved en udkobling. Ved fx udkobling af en køleenhed, og samtidig støvsugning vil der således ikke være en nettobesparelse. Det vil eventuelt kunne overvejes at gøre en kombination ved et fast beløb for udkoblingen og desuden en kompensation for nettoreduktionen. Denne kompensation skal enten afregnes for korte perioder i størrelsen der udkobles (DKK/kW) eller for længere perioder den samlede mængde der udkobles (DKK/kWh). Eventuelt Styringen kan eventuelt være indbygget i det apparat der kan udkobles. Forbrugeren har fx på en webside mulighed for at vælge styringen fra, ellers bliver apparatet udkoblet. I dette tilfælde er det ikke nødvendigt med kontrolmålinger, af hvorvidt apparatet er udkoblet eller ej. Man kunne forestille sig at flere produkter på forskellig vis er forberedt til fleksibelt elforbrug i fremtiden. Når forbrugeren tilslutter disse apparater i boligen, bør de derved helt automatisk indgå i et koncept for fleksibelt elforbrug. Hvis forbrugeren ikke ønsker at udkoble et bestemt apparat eller ikke ønsker den valgte styreform, skal forbrugeren kunne vælge disse fra og angive sine egne præmisser for styringen. 141

10 KONCEPTBESKRIVELSE 10.1 Indledning EnergyController er et koncept, som vil muliggøre indførelse af fleksibelt elforbrug i boliger. Fleksibelt elforbrug kan medvirke til en løsning af de stigende kapacitetsproblemer i elsystemet, som optræder i forbindelse med spidslastperioder og kritiske situationer. Dermed kan fleksibelt elforbrug medvirke til skabe en bedre forsyningssikkerhed, da belastningen ved hjælp af fleksibelt elforbrug kan reduceres når der er mangel på kapacitet. De to væsentlige forhold som gør fleksibelt elforbrug særligt interessant er, at da elektriciteten ikke kan lagres i store mængder, skal der hvert sekund være balance mellem produktion og forbrug samt at nyinvesteringer i elsystemet er meget omkostningsfulde. Endvidere er det besluttet fra politisk hold, at produktionen af el på vindmøller i Danmark skal forøges. Da vindmøllernes elproduktion er meget varierende, kan det være svært at opretholde balancen mellem produktion og forbrug. 10.2 Fleksibelt elforbrug Fleksibelt elforbrug i boliger kan dels indføres som direkte styring af udvalgte apparater eller ved at lade forbrugeren få mulighed for at regulere sit forbrug i forhold til elprisen. Dette benævnes priselastisk eller prisfølsomt elforbrug. Elprisen kan være relateret til markedsprisen på elbørsen (Elspot eller Elbas). Ved priselastisk elforbrug vil forbrugeren flytte sit forbrug fra tidspunkter hvor prisen er høj eller reducere forbruget i disse perioder. Endvidere kan priselastisk elforbrug lede til at forbruget stiger i perioder hvor elprisen er lav. Herved er det muligt at flytte forbrug væk fra perioder hvor der er mangel på produktionskapacitet, da prisen på disse tidspunkter er høj, jf. Figur 10-1. 143

Konceptbeskrivelse Figur 10-1 Fleksibelt elforbrugs indvirken på forbruget. 63 Fleksibelt elforbrug kan herved give både den enkelte forbruger og samfundet en række fordele, så som en økonomisk gevinst for den enkelte forbruger og bedre forsyningssikkerhed. Indførelsen af fleksibelt elforbrug er forbundet med omkostninger, bl.a. i form af indkøb af udstyr og udvikling af software. Ved priselastisk elforbrug er det endvidere nødvendigt med fjernaflæste elmålere som kan håndtere måledata på minimum timebasis. Måleraflæsningen kan fx foretages hver nat. 10.3 Forbrugeren i centrum Hvis fleksibelt elforbrug skal udbredes er det vigtigt, at den enkelte boligforbruger sættes i centrum. Det er derfor væsentligt, at forbrugeren får indflydelse på hvilke apparater, der må styres og i hvilke tidsperioder samt hvor længe en udkobling må finde sted. Dette kan for eksempel ske via en webside. Det udstyr der bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug i boligen skal være nemt for forbrugeren at installere og let at gå til. Endvidere skal det være muligt, at systemet kan fungere med enheder fra forskellige fabrikater og at der er muligt gradvis at udbygge systemet. 10.4 Udstyr i boligen til fleksibelt elforbrug På markedet findes i dag en række firmaer, som allerede har eller som i løbet af år 2006 får konkrete produkter på markedet, som giver mulighed for fjernstyring af både el og varme, samt mulighed for overvågning af huset med hensyn til alarmer og elforbrug. Disse udstyr til Home-automation kan anvendes i forbindelse med fleksibelt elforbrug. Det kræver kun en softwaremæssig ændring, således at udstyret for eksempel også kan styres i forhold til elprisen. Udstyret bør kunne opdateres løbende af forbrugeren, fx via 63 Kilde: Dansk energiforbrug i fremtiden, Høring ons. 25/1, s. 35, Værdisætning af fleksibelt elforbrug af Klaus Skytte ved Risø 144

Konceptbeskrivelse Internettet. Hermed er fleksibelt elforbrug kun en lille del af det samlede system som forbrugeren køber i forbindelse med et køb af udstyr til Home-automation. Nogle af produkterne vil kunne måle effekten eller forbruget på det apparat de styrer. Disse målinger kan bl.a. bruges til overvågning af boligens energiforbrug helt ned på apparatniveau. Med disse målinger kan det også være muligt at bestemme hvornår et køleskab eller en fryser bør udskiftes. Det er væsentligt at forskellige produkter fra forskellige firmaer kan virke sammen, dvs. at der skal være muligt at købe varmestyringen fra et firma og lysstyringen fra et andet firma, hvor begge systemer styres fra den samme software. 10.5 Kommunikation i et elmarked med fleksibelt elforbrug Figur 10-2 viser de kommunikationsliner, der er nødvendige for at indføre fleksibelt elforbrug i boligerne. TSO Forbrugsdata Styresignal for regulerkraft Forbrugsdata Elhandelsselskab Den lokale netvirksomhed Forbrugsdata Styresignal og prissignal Forbrugsdata Bolig Eventuel kontrolmåling af udkobling eller information om aktuelt forbrug Figur 10-2 Kommunikationslinier i et elmarked med fleksibelt elforbrug Boligen modtager styresignaler og prissignaler fra et elhandelsselskab. Hvis boligens forbrug bruges som regulerkraft, kan en styresignal om ud- og evt. indkobling af forbrug komme fra TSO til elhandelsselskabet, og derfra videre til boligen. 145

Konceptbeskrivelse Eventuelt kan der efter en ordre fra elhandelsselskabet om en udkobling sendes en et svar fra boligen til elhandelsselskabet, at udkoblingen også er gennemført. Dette kræver at der foretages målinger direkte på de apparater der skal styres. Ved priselastisk elforbrug er det som tidligere nævnt nødvendigt med fjernaflæste elmålere. Aflæsning af elmålerne påhviler det lokale netselskab, der sender disse måledata videre til forbrugeren. Forbrugeren bør have tilgang til sine måledata for at kunne overvåge sit elforbrug i tal og kurver. Det kan her nævnes, at også TSO får disse måledata tilsendt, da de kan bruges til afregning af balancekraft med elhandleren. 10.6 Fysisk opbygning af EnergyContoller Ud fra Figur 10-2 er der muligt at bestemme den fysiske opbygning af EnergyController, jf. Figur 10-3. Hele systemet består af enheder der er placeret både internt i boligen og eksternt, dvs. udenfor boligen. De forskellige enheder er: En central enhed, der er placeret udenfor boligen En master, der er placeret i boligen Apparatenheder, der er placeret i boligen 146

Konceptbeskrivelse Udenfor boligen Central Enhed (CE), hos en aggregator, fx elhandelsselskab Forbrugsdata Den lokale netvirksomhed Fx Internetforbindelse CE => M: Udkobling af antal kw eller kwh eller en prissignal M => CE: Antal kw eller kwh til rådighed, Hvilket kan være statistisk bestemt Fx via ledningsnettet (powerline) Forbrugsdata I boligen Fx via raiobølger Master (M) M => AE: ind- hhv. udkoblings besked, eller et evt. prissignal AE => M: Er apparatet inde eller ude, eller evt. besked om antal A, kw eller kwh Apparat Enhed (AE) Apparat Enhed (AE) Elmåler Apparat Enhed (AE) Figur 10-3 EnergyControllers fysiske opbygning samt kommunikationslinier Den centrale enhed, der kan være placeret hos et elhandelsselskab, sender information til masterne i de enkelte boliger, fx prissignaler eller ordre om en ud- hhv. indkobling. Endvidere kan den centrale enhed eventuelt modtage information fra masterne i boligen, fx vedr. aktuelt forbrug i boligen. Masteren, er placeret i boligen sender information til de enkelte apparatenheder, fx ordre om en ud- hhv. indkobling. Endvidere kan masteren eventuelt sende information vedr. fx aktuelt forbrug til den centrale enhed. Apparatenhederne modtager en ordre fra masteren om ud- hhv. indkobling og kobler derefter de enkelte apparater ud hhv. ind. Eventuelt foretager apparatenheden en forbrugsmåling på den aktuelle apparat og sender denne information videre til masteren. En brugerflade skal findes tilgængelig for forbrugeren, hvor der er muligt at angive hvilke apparater forbrugeren ønsker at styre, hvilke tidsperioder samt hvor længe en udkobling maksimalt må være. Endvidere skal forbrugeren på denne brugerflade kunne overvåge sit elforbrug. Brugeroverfladen kan være en webside eller en skærm på masteren. Fjernaflæsning af elmåleren er endvidere nødvendigt hvis forbrugeren får mulighed for at regulere sit forbrug efter prissignaler der varierer time for time. 147

Konceptbeskrivelse Til denne styring og overvågning af de enkelte apparater i boligen samt til fjernaflæsning af elmåleren skal der findes forskellige former for kommunikationssystemer, der kan sende information fra en enhed til en anden. Mellem følgende enheder skal der derfor findes kommunikation: Masteren og de enkelte apparater i bolig samt eventuelt mellem de forskellige apparatenheder, fx via radiobølger Masteren og videre til en central enhed udenfor boligen, fx Internettet Elmåleren til den lokale netvirksomhed, fx via ledningsnettet. Information fra den centrale enhed til masteren om udkobling, eller eventuel indkobling, kan enten være regulering af en bestemt effekt (antal kw) eller energistørrelse (antal kwh). Hvorvidt der er tale om antal kw eller kwh er afhængigt af varslingstiden. Hvis der opstår en kritisk situation, er det den umiddelbare effekt som kan udkobles (antal kw) interessant. Hvis varslingstiden er lang, fra ca. 15 minutter og op, er det interessant hvor meget energi (antal kwh), det er muligt at udkoble eller flytte i et givet tidsrum. Det er væsentligt, at forskellige produkter fra forskellige firmaer vil kunne virke sammen. Det er derfor nødvendigt, at der bliver enighed om åbne, sikre og veldefinerede standarder til kommunikationen internt i boligen. Endvidere er det vigtigt, at udstyret er nemt at installere både i nye og ældre boliger. Kommunikationen mellem de forskellige enheder bør derfor være trådløs, evt. i kombination med kommunikation over elnettet, der hvor radiosignaler ikke kan komme frem. 10.7 Fleksibelt elforbrug på elmarkedet Elhandelsselskabet kan bruge den samlede reduktion af forbruget i samtlige boliger som handelsvare på elbørsen. Elhandleren melder i princippet denne reduktion ind på samme måde som elproduktionen meldes ind på elbørsen, dvs. elhandleren angiver hvor stor forbrugsreduktion han kan tilbyde til hvilken pris og på hvilket tidspunkt. Endvidere kan elhandleren byde ind med denne reduktion af forbruget på regulerkraftmarkedet. De samme varslingstider bliver her gældende som overfor produktionsselskaberne. 148

Konceptbeskrivelse 10.8 Konkrete eksempler på anvendelse af konceptet EnergyController Med udgangspunkt i et par eksempler, vil vi vise hvorledes konceptet EnergyController kan virke i forskellige situationer. De eksempler vi vil belyse er: 1. Elhandlerens handel med boligernes forbrug på Nord Pool, og hvor boligforbrugerne regulerer sit forbrug efter prissignaler fra elhandelsselskabet. 2. En kritisk situation, hvor en transmissionsledning falder ud og hvor boligforbrugeren reagerer efter styresignaler fra elhandelsselskabet 10.8.1 Elhandlerens handel med boligernes forbrug på Nord Pool, og hvor boligforbrugerne regulerer sit forbrug efter prissignaler fra elhandelsselskabet Eksemplet er illustreret på Figur 10-4. Dagen før driftstimen Elhandelsselskabet indgiver sit salgsbud til Nord Pools spotmarkedet, om hvor stor mængde kwh de er villige til at sælge (læs: udkoble hos forbrugere) i en givet tidsperiode til en given pris. Nord Pool beregner herefter markedsprisen til den næste dag (spotprisen). Elhandelsselskabet sender besked om den samlede mængde forbrugsreduktion som elhandelsselskabet har solgt til den systemansvarlige TSO. TSO planlægger herudfra den næste dags forbrug og produktion. Elhandelsselskabet fastsætter forbrugernes elpris til den næste dag for hver time. Disse elpriser sendes til masteren i boligen. Ud fra kendskab til elprisens variation time for time, planlægger masteren forbruget for den næste dag, fx hvornår elvarmen skal tændes og slukkes, eller hvornår en fryser skal køle ekstra ned for derefter at være slukket i en tidsperiode. Lige før eller i driftstimen Masteren regulerer de forskellige apparater i boligen ud fra prissignalerne. Eksempelvis kan der på dette tidspunkt besluttes hvornår det er mest økonomisk at en opvaskemaskine er i drift. Denne beslutning kan tages ud fra hvornår opvaskemaskinen 149

Konceptbeskrivelse skal være færdig. Intelligensen til hvornår opvaskemaskinen skal være i drift, kan findes både i masteren eller direkte i maskinen. Efter driftstimen Efter driftstimen afregner TSO balancekraft med elhandelsselskabet ud fra faktisk forbrug og planlagt forbrug. I disse planer tages der hensyn til det reducerede forbrug i boligerne. Elhandelsselskabet afregner forbrugeren time for time. Til denne afregning er det nødvendigt med fjernaflæsning for at behandle de store mængder forbrugsdata. Disse forbrugsdata kan elhandelsselskabet også bruge til at planlægge forbruget, samt til at bestemme mulige udkoblingsbare kwh er. Forbrugeren kan endvidere med de målte forbrugsdata få en oversigt over sit forbrug, samt planlægge fremtidigt forbrug. Endvidere kan TSO dermed foretage en mere korrekt afregning for balancekraft. 150

Konceptbeskrivelse Elhandlerens handel med boligernes forbrug på Nord Pool via hvor boligforbrugerne regulerer sit forbrug efter prissignaler fra elhandelsselskabet. Elhandelsselskabet melder sit handelsbud ind til TSO, TSO planlægger forbruget og produktionen herudfra. Dagen før driftstimen Lige før eller i driftstimen Handelsbud Elbørsen, (Elspot) Priserne bestemmes ud fra handelsbudene Elhandelsselskabet fastsætter forbrugerens elpris, evt. relateret til spotprisen. Handelsebud Prissignaler Elhandleren Ud fra kendskabet til sine forbrugeres forbrugsmønster og samlet mulig udkoblingsbare kwh i de forskellige driftstimer melder elhandleren sit bud ind til Elbørsen Masteren i boligen modtager prissignalerne. Ud fra disse prissignaler kan forbruget planlægges fx hvornår elvarmen skal tændes og slukkes. Masteren Regulerer de forskellige apparater i boligen ud fra prissignalerne, fx hvornår en opvaskmaskine skal være færdig. Efter driftstimen afregner TSO balancekraft med elhandelsselskabet ud fra faktisk forbrug og planlagt forbrug. I disse planer tages hensyn til det planlagte reducerede forbrug i boligerne. Elhandelsselskabet afregner forbruget time for time med forbrugeren. Disse forbrugsdata bliver fjernaflæst. Apparatenhed i boligen Ud fra styresignaler fra masteren reguleres de forskellige apparater i boligen Figur 10-4: Eksempel på elhandlerens handel med boligernes forbrug på Nord Pool via hvor boligforbrugerne regulerer sit forbrug efter prissignaler fra elhandelsselskabet. 10.8.2 En kritisk situation, hvor en transmissionsledning falder ud og hvor boligforbrugeren reagerer efter styresignaler fra elhandelsselskabet Eksemplet er illustreret på Figur 10-5. 151

Konceptbeskrivelse En transmissionsledning falder ud. Det er derfor nødvendigt, at udkoble en given effektstørrelse umiddelbart, således at der igen er balance mellem forbrug og produktion. TSO melder derfor ud til de forskellige centrale enheder, der for eksempel er placerede i elhandelsselskaberne, at en given effektmængde umiddelbart skal kobles ud. Da elhandelsselskaberne har kendskab til, hvor stor effekt de kan udkoble hos de enkelte forbrugere, udsender de en udkoblingsbesked om det antal kw, som skal udkobles i de enkelte boliger, til masterne i boligerne. Elhandelsselskabets kendskab om, hvor stor effekt som er muligt at udkoble, kan basere sig på statistiske erfaringsværdier. Disse kan baseres på tilkendegivelser fra de enkelte forbrugere, om hvor stor effekt de er villige til at udkoble på forskellige tidspunkter eller ud fra direkte effektmålinger i boligen på boligniveau eller helt ned på apparatniveau. Herved er det muligt at minimere informationsmængden mellem boligen og elhandelsselskabet. Da elhandleren har mulighed for at reducere forbruget i mange boliger, har det mindre betydning hvis en bolig ikke kobler hele effekten ud. Efter at have modtaget ordre fra den centrale enhed sender masteren besked ud til de enkelte apparater om, at de skal udkoble. Dette kan ske ud fra det kendskab, som masteren har om hvilke apparater der kan udkobles og effektforbruget på de enkelte apparater. Hermed har masteren viden om den samlede udkoblingsmulige effekt i boligen. Denne viden om, hvilke apparater der kan udkobles, kan være baseret på statistik, ud fra de oplysninger som kunden har givet masteren om tidspunkter, hvor udkobling kan finde sted, og hvor apparatet er i drift (fx styring af elvarme) eller ud fra direkte målinger af fx belastningsstrømmen. Denne specifikke viden kan også ligge i den centrale enhed ud fra de oplysninger som masteren har sendt dertil. Da det er nødvendigt, at udkoblingen i princippet sker momentant, er alle beskeder om udkobling fra TSO ned til boligen automatiske, dog via en elhandler. Dette svarer i princippet til den automatiske regulering af kraftværker i kritiske situationer. Herefter kan der eventuelt følge en tilbagemelding fra apparaterne, til masteren og videre til den centrale enhed om den i boligen samlede aktuelt udkoblede effekt. I denne forbindelse skal der givetvis tages højde for at elsystemet ikke bliver ustabilt, pga. at en for stor mængde effekt er blevet koblet ud. Tilbagemeldingen om den totale mængde udkoblede effekt videresendes til TSO til afregning med elhandelsselskabet. 152

Konceptbeskrivelse Forbrugeren får en belønning fra elhandelsselskabet, for at de i princippet får direkte rådighed over forbrugerens apparater i boligen. Belønningen kan være i form af en økonomisk kompensation eller for eksempel tilskud til udstyr til Home-automation der kan bruges til fleksibelt elforbrug. 153

Konceptbeskrivelse En kritisk situation hvor en transmissionslinie falder ud og boligforbrugeren reagerer efter styresignaler fra elhandelsselskabet Før driftsøjeblikket I driftsøjeblikket Efter driftsøjeblikket TSO TSO Central enhed hos elhandelsselskabet Totalt antal kw som er muligt at udkoble i boligen på et givet tidspunkt, evt. baseret på statestik Udkobling af et bestemt antal kw Central enhed hos elhandelsselskabet Udkobling af best. antal kw baseret på viden om mulige udkoblingsbare kw. Central enhed hos elhandeslselskbabet et Tilbagemelding om den totale mængde udkoblede effekt. Tilbagemelding om at et bestemt antal kw er udkoblet. Master i boligen Master i boligen Master i boligen Apparatet er indkoblet (og bruger X kw eller kwh.) Udkobling af et bestemt apparatet Tilbagemelding at apparatet er indkoblet Apparatenhed i boligen Apparatenhed i boligen Apparatenhed i boligen Efter drifttimen Afregning mellem TSO og elhandleren samt mellem elhandlere og forbrugerne. Figur 10-5: Eksempel på en kritisk situation hvor en transmissionslinie falder ud og boligforbrugeren reagerer efter styresignaler fra elhandelsselskabet. 154

11 DISKUSSION I dette afsnit ønsker vi at omtale nogle af de punkter der ikke behandles i rapporten, men som vi synes skal medtages i en debat. I rapporten har vi for eksempel valgt ikke at medtage de økonomiske aspekter, der vedrører hvem der skal finansiere indføring af fleksibelt elforbrug. Dette vil vi her give en kort kommentar til. Med udgangspunkt i analysen vurderer vi, at det vil være realistisk at indføre fleksibelt elforbrug i boliger i den nærmeste fremtid. Dette begrundes med, at der findes udstyr på markedet, der kan bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug og at der findes en politisk vilje dertil både i elforsyningen og blandt politikere. Indførelse af fleksibelt elforbrug kan medvirke til at forsyningssikkerheden bliver bedre, men det medfører givetvis en omkostning både for elforsyningen og for forbrugeren. Disse omkostninger skal selvfølgelig opvejes mod eventuelle alternative løsninger. Motivering af forbrugere til at medvirke til fleksibelt elforbrug I rapporten skitseres forskellige metoder til at motivere forbrugeren til at medvirke til fleksibelt elforbrug. Dette kan som nævnt gøres ved forskellige typer af tariffer og Demand Response programmer. Det er vigtigt at disse tilpasses forbrugerens krav og ønsker, da det er forbrugerens accept, der er afgørende for hvorvidt forbrugeren ønsker at deltage i programmet. Eventuelt kan man forestille sig, at de forskellige apparater i boligen allerede har indbygget en enhed til fleksibelt elforbrug. Denne enhed kan for eksempel automatisk regulere efter prisen og virker så snart apparatet tilsluttes lysnettet. Denne regulering skal forbrugeren givetvis kunne vælge fra på en enkel måde, fx via Internettet eller en knap på forsiden af apparatet. Finansiering Selvom denne rapport afgrænser sig fra at tage stilling til den de økonomiske aspekter, er det nødvendigt at overveje hvordan EnergyController skal finansieres. Vi vurderer nemlig med udgangspunkt i følgende overvejelse, at det alene ud fra besparelser til fleksibelt elforbrug, ikke kan betale sig for forbrugeren at installere udstyret dertil. Følgende økonomiske overvejelse kan gøres: 155

Diskussion Figur 2.G viser elregningen fra en bolig med et årligt elforbrug på ca. 6.000 kwh/år. Hvis man i dette tilfælde forestiller sig at det for denne bolig, lykkedes at flytte 10 % af forbruget fra spidslastperioder til lavlastperioder. Hvis prisen i spidslastperioder er 40 øre/kwh og i lavlastperioder 20 øre/kwh, kan man med andre ord spare 20 øre/kwh. Med et forbrug på 6000 kwh/år giver det en besparelse på 120 DKK/år. Tell-it-onlines udstyr koster 4.500 DKK, jf. 8.4.4. Overslagsmæssigt ville det altså tage over 30 år, at tilbagebetale dette udstyr hvis det alene skal finansieres af elbesparelser. Med denne tilbagebetalingstid for udstyret, er det ikke realistisk at forestille sig at nogen vil investere i udstyret, alene med henblik på at opnå elbesparelser. Hvis fleksibelt elforbrug derfor skal få en udbredelse, er det nødvendigt at finde andre finansieringsmuligheder. Der kunne tænkes en løsning, hvor elforsyningen gav et tilskud til en master og fx tre styrende apparat-enheder. Dette vil betyde, at forbrugeren vil være tilbøjelig til at anskaffe udstyr, der kan modtage pris- og styresignaler og reagere på dem. Yderligere produkter til styring og Home-automation-funktioner kunne forbrugeren efterfølgende selv betale. På den måde vil forbrugeren kunne tilpasse de faciliteter hans homeautomation udstyr skal have, udover muligheden for styringen efter signaler. En anden metode kunne være at forære forbrugeren hele udstyret til home-automation, og i den forbindelse indgå en aftale om hvor ofte og hvor længe, samt på hvilke måder styringen må foretages. Efterfølgende kan styringen foretages i en periode hvor forbrugeren ikke kan modtage økonomisk kompensation. Tariffer Priselastisk elforbrug kan indføres ved forskellige tariftyper, fx Real-time-prisen (RTP). Hvorledes priserne skal variere i løbet af dagen, kan i princippet det enkelte elhandelsselskab bestemme. Dette kan måske blive til en konkurrenceparameter mellem de forskellige elhandelsselskaber. Variable afgifter Der kunne i fremtiden gøres overvejelser om at gøre afgifterne på el variable med elprisen. Ved at indføre variable afgifter, vil el for alvor blive billig, når prisen er lav og dyr når prisen er høj. Dette vil betyde et øget incitament for forbrugerne til at flytte forbruget fra spidslastperioder, hvor prisen er høj. 156

Diskussion Staten vil muligvis opnå et lidt mindre provenu, afhængig af hvordan procentsatserne sættes, men de samfundsmæssige gevinster ved fleksibelt elforbrug kan eventuelt opveje de mindskede indtægter. Velfærdstab ved afbrydelser I forbindelse med at der foretages udkoblinger af forbrug, er det vigtigt, at forbrugeren mærker så lidt til disse som muligt, for at minimere evt. velfærdstab. Dette opvejes antagelig af de fordele, som den generelle styring af el og varme samt overvågning af huset som Home-automationudstyret vil give. Det er ikke til at sige, om den øgede komfort ved udstyret for Home-automation udjævner komforttabene ved udkobling, men det er i hvert fald en parameter der er væsentlig, hvis forbrugeren er skeptisk omkring indførelsen af konceptet. Ingen lamper og tørretumblere Det er vigtigt, at forbrugeren rådgives omkring, hvilke fordele og ulemper der kan være forbundet med at knytte forbrugerens apparater til et koncept, der indfører fleksibelt elforbrug i boligen. Det anbefales, at der kun vælges apparater hvor forbrugeren ikke generes af eventuelle udkoblinger. Derfor skal forbrugeren rådes til at lade være med at integrere belysningen i konceptet, ligesom det anbefales ikke at anvende tørretumblere som udkoblingsreserve, med mindre det er i korte perioder med henblik på at stabilisere et kritisk belastet net. Indkobling af forbrug Indkobling af forbrug er nødvendig hvis produktionen er større end forbruget, fx hvis en transmissionsledning falder ud ved eksport af elektricitet til Sverige. Indkobling kan forekomme på udvalgte apparater fx køleskabe, frysere eller elvarme. Hvis indkobling af apparater bruges som automatisk reserve, gælder det samme som ved automatisk udkobling at man skal være opmærksom på at der ikke må indkobles en for stor effektmængde. Vi vurderer at det ville være uforsvarligt i denne forbindelse automatisk at indkoble stikkontaktsapparater ud fra et brandsikkerhedssynspunkt Det kunne fx være lamper. Kontrol af udkobling Det kan være nødvendigt at kontrollere, hvorvidt et givet apparat er koblet ud som følge af et styresignal. Da kontrolmålinger indebærer en ekstra omkostning, både i det udstyr der sidder i boligen samt med hensyn til den ekstra datamængde der skal overføres mellem boligen og elhandleren, kan det derfor diskuteres, hvorvidt denne kontrolmåling er nødvendig 157

Diskussion eller ikke. Måske kan udkoblingen verificeres ud fra et statistisk grundlag eller ved at forbrugeren har givet besked om, at han ikke ønsker udkobling i denne tidsperiode. Hvis denne besked ikke er givet, kan udstyret være udformet således, at det automatisk udkobler. Forbrugeren kan antagelig omgå denne form for kontrol, men det kan sandsynligvis opvejes mod omkostningen ved kontrolmålinger. Fjernaflæste elmålere Fjernaflæste elmålere er nødvendige, hvis forbrugerne skal få en mulighed for at regulere deres forbrug efter prissignaler. Fjernaflæste elmålere i samtlige boliger er givetvis omkostningstungt, men dette kan eventuelt opvejes mod de fordele, det giver de forskellige aktører. Eksempelvis kan nævnes, at fjernaflæste målere giver mulighed for at elhandelsselskaberne kan byde en ekstra service ind, og vejlede forbrugeren om hvornår forbruget er højest. Denne service ville kunne integreres i den master, der sidder i boligen til styring. 158

12 KONKLUSION Med udgangspunkt i konceptbeskrivelsen kan det konkluderes, at fleksibelt elforbrug kan indføres i boliger dels som direkte styring af udvalgte apparater eller ved at lade forbrugeren få mulighed for at regulere sit forbrug i forhold til elprisen. Elprisen kan være relateret til markedsprisen der fastlægges på elbørsen. Den enkelte boligforbruger skal sættes i centrum, og det er derfor væsentligt, at forbrugeren får indflydelse på hvilke apparater, der må styres og i hvilke tidsperioder samt hvor længe en udkobling må finde sted. Det udstyr der bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug i boligen skal være nemt for forbrugeren at installere og let at gå til, fx bør det ikke være nødvendigt at trække separate kabler til kommunikation samt brugeroverfladen bør være udformet således, at forbrugeren uden problemer kan forstå den. Endvidere bør det være muligt, at systemet kan fungere med enheder fra forskellige fabrikater og at det er muligt gradvist at udbygge systemet. Det er derfor nødvendigt at der bliver enighed om åbne, sikre og veldefinerede standarder til kommunikation internt i boligen. Eksisterende udstyr til Home-automation giver mulighed for fjernstyring af både el og varme. Dette udstyr kan også anvendes i forbindelse med fleksibelt elforbrug og bør kunne opdateres af forbrugeren, fx via Internettet. Boligen får styresignaler og prissignaler fra et elhandelsselskab. Eventuelt skal der i forbindelse med en udkobling sendes en bekræftelse fra boligen til elhandelsselskabet på, at udkoblingen er gennemført. Ved priselastisk elforbrug er det nødvendigt med fjernaflæste elmålere, der kan håndtere aflæsning mindst en gang i timen. Fjernaflæsningen med timedata er nødvendig for at muliggøre timeafregning. Forbrugeren bør have tilgang til sine måledata for at kunne overvåge sit elforbrug i tal og kurver. 159

Konklusion 12.1 Perspektiver Indførelse af fleksibelt elforbrug med konceptet EnergyController kan være en mulighed til at løse kapacitetsproblemet i elsystemet og dermed få en bedre forsyningssikkerhed. Denne rapport kan danne et grundlag for det fortsatte arbejde, bl.a. i Energy Trader gruppen. Endvidere vil denne rapport kunne danne baggrundsviden for personer som måtte ønske at udvikle produkter til fleksibelt elforbrug, fx Home-automation-udstyr. Da fleksibelt elforbrug anses at kunne udgøre en rolle i fremtidens elforsyning, vil der komme flere interessenter og udviklingsprojekter. Rapporten vil kunne fungere som baggrundsmateriale til de der på sigt skal udarbejde eller indgå i projekter med henblik på fleksibelt elforbrug. 12.2 Videre arbejde For at anvendelsen af fleksibelt elforbrug kan udbredes, er det nødvendigt at arbejde mod: at det klart defineres hvilke signaler der skal sendes mellem de forskellige enheder samt at det defineres hvilken intelligens der skal ligge hvor i de pågældende enheder. Her tænkes specielt på, om beslutningen om eventuel udeller indkobling skal i den centrale enhed, fx hos elhandleren eller i masteren i boligen. Endvidere bør der tages stilling til, hvilken intelligens der kan ligge i de enkelte apparater, eksempelvis hvornår en opvaskmaskine skal være i drift. at der bliver enighed om åbne, sikre og veldefinerede standarder for kommunikationen internt og eksternt. Dette med hensyn til både radiokommunikation og kommunikation over elnettet. at få en større viden om forbruget i de enkelte apparater i en bolig. Derfor bør der optages døgnkurver for disse. Specielt væsentligt er det at få en viden om forbrug, der kan have en stor betydning i forbindelse med fleksibelt elforbrug, fx køl, frys og elvarme. Lyngby den: Lyngby den: Helena Segerberg s042796 Rikke Helbirk Jensen s031925 160

LITTERATURREFERENCER [1] Den nordiske Elbørs Nord Pool og den nordiske model for et liberaliseret elmarked. Anders Plejdrup Houmøller, Nord Pool Danmark 2003 [2] Demand Response er som at købe benzin når den er billigst Leif Sønderberg Petersen Forskningscenter Risø RisøNyt No2 2005 http://www.risoe.dk/rispubl/risnyt/risnytpdf/ris0205/risnyt2_2005_s13.pdf [3] Mål af velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser. - En værdisætningsundersøgelser udført vha. metoden Discrete Choice Experiment. Christa Lassen (studerende KVL) Kirsten Lund Jensen (studerende KVL) Forskningscenter Risø ISBN: 87-550-3453-5 http://www.risoe.dk/rispubl/sys/syspdf/ris-r-1522.pdf 161

Litteraturreferencer [4] Kunder vil gerne afbryde for elvarmen Civilingeniør, HD Casper Kofod Energy Piano 31. oktober 2005 [5] Demand Response offered by households with direct electric heating Casper Kofod Energy Piano Mikael Togeby Elkraft System 26. november 2004 [6] Ansøgningsskema, Elforbrug som frekvensstyret reserve. PSO-F&U 2006 og PSO-F&U 2005-supplerende tilbud. http://www.ea-energianalyse.dk/dokumenter/projektbeskrivelse.pdf [7] Elforbrug som frekvensstyret reserve. Center for Elteknologi, Ørsted DTU EA Energianalyse A/S http://www.oersted.dtu.dk/upload/centre/cet/projekter/ea-projekt.pdf 162

Litteraturreferencer [8] Teknologirådet Dansk elforbrug i fremtiden Høring. Behov for priselasticitet i markedet Kim Behnke Sektionschef Energinet.dk Værdisætning af fleksibelt elforbrug Klaus Skytte Seniorforsker ved Afdeling for Systemanalyse på Forskningscenter Risø Teknologi og priser kan gøre energiforbruget fleksibelt Mikael Togeby Ea Energianalyse A/S Forbrugernes rolle i og krav til fremtidens energisystem Holger Krawinkel Chef for afd. For bolig, energi og miljø i Verbraucerzentrale Bundesverband, Berlin Fretidens elforbrug og elforbrugerne Göran Wilke Skretariatchef i Elsparefonden Fremtidens bolig Kurt Emil Eriksen Velux samt IDA Byg http://www.tekno.dk/pdf/projekter/p05_danske_energisystem_hoeringenergiforbrug.pdf Onsdag den 25. januar 2006 kl 9 16 i Landstingssalen, Christiansborg [9] Dynamic Demand Promoting new technology to integrate green energy Joe Short 163

Litteraturreferencer [10] Pacific Northwest GridWise TM Demonstration Pacific Northwest National Laboratory http://readthis.pnl.gov/marketsource/readthis/b2842_not_print_quality.pdf [11] Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achieving Them A Repport to the United States Congress Pursuant to Section 1252 of the Energy Policy Act of 2005 Februar 2006 http://eetd.lbl.gov/ea/emp/reports/congress-1252d.pdf [12] Energistrategi 2025 http://www.ens.dk/graphics/publikationer/energipolitik/energistrategi_2025/ pdf/ens_strategi_2025.pdf [13] Redegørelse for prisdannelse i november 2005 i Østdanmark Energinet.dk http://www.energinet.dk/nr/rdonlyres/daa3d809-e2ed-45ae-aef9- BEB70175545A/0/Redeg%C3%B8relseomprisdannelseni%C3%B8stDK2005.pdf [14] Elektriske installationer Stærkstrøms Bekendtgørelsen Afsnit 6, 1. Udgave Juni 2001 ISBN 87-90360-30-3 Elektricitetsrådet [15] Nyhedsmagasinet elektronik & data nr. 8, 2005 [16] Prisfølsomt varmeforbrug i fjernvarmesystemer (udkast) Ea Energianalyse A/S. MT/1.3.2006 164

Litteraturreferencer [17] Value of Demand Response introduction http://www.risoe.dk/sys/esy/markets/flex_069/value1.pdf Klaus Skytte Risø Workshop 7. februar 2006 Energinet.dk, Ballerup [18] Udkast til Elsystemets prissignaler PSO-projekt 2006-8 Mikael Togeby Ea Energianalyse A/S [19] Demand Response In Practice Demand Response in the Nordic Countries Nordic Energy Research Elkraft system [20] Dansk Firma bag de-facto standard Lars Kristiansen Nyhedsmagasinet elektronik & data nr. 8, 2005 [21] Energy Management and Control of the Eltra Power System John Eli Nielsen Eltra, Transmission System Operator, Development and IT Gitte Agersbæk Eltra, Transmission System Operator, Development and IT [22] Analyses of Deman Response i Denmark Mikael Togeby Ea Energianalyse A/S 165

Litteraturreferencer [23] Dansk Elforsyning Statistik 2004 Dansk Energi http://www.danskenergi.dk/webtech/statistik.nsf/fweb?readform&load=kjen- 5B8F7R Internetreference [16] 166

INTERNET REFERENCER Internetreferencerne er at finde vedlagt på cd i mappen internetreferencer. [1] Litteraturreference [2] http://www.risoe.dk/rispubl/risnyt/risnytpdf/ris0205/risnyt2_2005_s13.pdf [2] Litteraturreference [3] http://www.risoe.dk/rispubl/sys/syspdf/ris-r-1522.pdf [3] Litteraturreference [6] http://www.ea-energianalyse.dk/dokumenter/projektbeskrivelse.pdf [4] Litteraturreference [7] http://www.oersted.dtu.dk/upload/centre/cet/projekter/ea-projekt.pdf [5] Litteraturreference [8] http://www.tekno.dk/pdf/projekter/p05_danske_energisystem_hoeringenergiforbrug.pdf [6] Litteraturreference [10] http://readthis.pnl.gov/marketsource/readthis/b2842_not_print_quality.pdf [7] Litteraturreference [11] http://eetd.lbl.gov/ea/emp/reports/congress-1252d.pdf [8] Litteraturreference [12] http://www.ens.dk/graphics/publikationer/energipolitik/energistrategi_2025/ pdf/ens_strategi_2025.pdf [9] Litteraturreference [13] http://www.energinet.dk/nr/rdonlyres/daa3d809-e2ed-45ae-aef9- BEB70175545A/0/Redeg%C3%B8relseomprisdannelseni%C3%B8stDK2005.pdf 167

Internet referencer [10] Litteraturreference [17] http://www.risoe.dk/sys/esy/markets/flex_069/value1.pdf [11] http://socialdemokratiet.dk/default.aspx?func=article.view&id=151724 Note 2 [12] http://seas-nve.dk/cm719.asp?d=1 Note 55 [13] http://www.hornsrev.dk/ Note 7 [14] http://www.isc.dk/internet/business.nsf/ydelser/electrical Note 8 [15] http://www.miljorapport2005.dk/composite-76.htm Note 9 [16] Litteraturreference [23] http://www.danskenergi.dk/webtech/statistik.nsf/fweb?readform&load=kjen- 5B8F7R [17] http://www.elforbrugspanel.dk/ Note 23 [18] http://www.elforbrugspanel.dk/baggrund.php d. 18. juni 2006 Note 24 [19] http://www.danskfjernvarme.dk/forside/energiraadgivning/fjernvarmeforsyning.aspx Note 72 [20] http://www.antennasonline.com/images/z-wavetechnology_whitepaper.pdf Note 25 [21] http://www.z-wavealliance.org/content/modules/start/ Note 32 [22] http://www.zigbee.org/en/resources/ Note 33 168

Internet referencer [23] http://www.embedded.com/showarticle.jhtml?articleid=18902431 Note 36 [24] http://www.intel.com/technology/comms/uwb/ Note 36 [25] http://www.secyourit.com/assets/docs/english/datasheet_sm1l_feb06.pdf Note 37 [26] www.secyourit.com Note 38 [27] http://www.homeplug.org/en/docs/alliance_press/commandcontrolspec.pdf Note 39 [28] www.husetmitt.no Note 74 [29] http://www.dst.dk/asp2xml/puk/udgivelser/get_file.asp?id=7703 Note 41 [30] http://www.elsparefonden.dk/index.aspx?articleid=+875+875 Note 46 [31] http://www.dst.dk/upload/befolkningens_brug_af_internet_2005_002.pdf Note 58 [32] http://www.a-klubben.dk/bibliotek/download/usb%20elspareskinne%20boliger.pdf Note 59 [33] http://www.it.sparel.dk/index.aspx?articleid=+888+888 Note 60 [34] http://www.dst.dk/asp2xml/puk/udgivelser/get_file.asp?id=7703 Note 61 [35] http://www.hvidevarehttp://www.dst.dk/asp2xml/puk/udgivelser/get_file.asp?id=7703 priser.dk/ Note 62 169

Internet referencer [36] http://www.zen-sys.com/media/377.pdf Note 31 170

APPENDIKS Appendiks A: Erfaringsprojekter Appendiks B: Udstyr til Home-automation Appendiks C: Energy Trader Notat Appendiks D: Opbygning af Elmarkedet år 2006 171

A ERFARINGER FRA TIDLIGERE OG NUVÆRENDE PROJEKTER Der er igennem en række år udarbejdet pilotprojekter og analytiske undersøgelser, med det formål at belyse de fordele og ulemper som forbrugere og elforsyningen oplever, i forbindelse med at fleksibelt energiforbrug søges indført i husstande. Dette afsnit vil belyse de erfaringer der er høstet i forbindelse med disse erfaringsprojekter. A.1. Analytiske projekter A.1.1 Mål af Velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser 64 I foråret 2005 blev der på Forskningscenter Risø lavet en værdisættende undersøgelse med det formål at Undersøge og værdisætte private forbrugeres velfærdstab ved at yde fleksibelt elforbrug i form af aftaler om kontrollerede strømafbrydelser [s. 7]. Undersøgelsen blev udformet som en spørgeskemaundersøgelse, og blev udsendt til 600 private husstande i området omkring Hjørring (Nordjylland). Fælles for de 600 husstande var følgende: Et årligt elforbrug på 5000-6000 kwh. Husstanden var et Parcelhus Anden opvarmning end el Af de 600 udsendte spørgeskemaer blev de 189 returneret. I spørgeskemaet skulle forbrugeren tage stilling til en række spørgsmål, vedrørende adfærd og holdning ved brug af vaskemaskine, opvaskemaskine og tørretumbler. Spørgeskemaet blev derfor stilet til vedkommende i husstanden der typisk brugte de apparater spørgeskemaet omhandlede. Forbrugeren skulle svare på 23 spørgsmål, hvoraf de 12 (spørgsmål 4-16) afdækkede oplysninger forbrug og om holdninger til kontrollerede strømafbrydelser. Et spørgsmål var fx: 64 Mål af velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser Internetreference [3] 173

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter 12. De bedes vælge mellem følgende alternativer: Aftale A: Vaskemaskine, tørretumbler og opvaskemaskine kan afbrydes 2-3 gange om året Afbrydelsen vare 15 minutter pr. gang Bonusbetaling 25 kr. pr. år Aftale B: Vaskemaskine, tørretumbler og opvaskemaskine kan afbrydes 2-3 gange om året Afbrydelsen vare 1 time pr. gang Bonusbetaling 1000 kr. pr. år Jeg foretrækker (markeres med kryds): Aftale A Aftale B Ingen aftale Resultater Den overordnede konklusion af rapporten var følgende: forbrugerne oplever et velfærdstab i forbindelse med at indgå aftaler om kontrollerede strømafbrydelser. Hvor stort velfærdstabet er, afhænger af, hvor mange aftaler der er behov for at indgå og hvilke aftaletyper, der benyttes til at dække dette behov. [s. 2] Desuden drages der er række delkonklusioner Man kan værdisætte det velfærdstab forbrugerne forbinder med aftaler [s. 102] Folks holdning til at spare på strømmen påvirker kompensations-kravet. Folk der i forvejen er fokuseret på at spare på strømmen skal have mindre i kompensation end folk der ikke er fokuseret på at spare på strømmen. [s. 102] Desuden fastsættes kompensationskravene pr. år pr. husstand. Kompensationskravene afhænger af aftaletyperne der indgås med forbrugerne. Aftaletypen fastsættes ud fra den udgangssituation der ligges til grund. Forbrugernes velfærdstab kan værdisættes ved at kombinere de forskellige niveauer af varighed og hyppighed ud fra udgangssituationen. Det kompensationskrav forbrugerne har ved en given aftale er et udtryk for det velfærdstab de forbinder med en given aftale. 65 65 Mål af velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser, side 102 - Internetreference [3] 174

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Fra 15 minutter til en time Fra 15 minutter til 3 timer Fra 1 time til 3 timer Kompensationskrav pr. år pr. husstand 123 kr. 387 kr. 265 kr. Tabel 10.1. Kompensationskrav pr. år pr. husstand ved udgangssituationen på afbrydelser af 15 minutters varighed Tabel 10.1 skitserer det kompensationskrav en forbruger forventer hvis denne afbrydes udover den aftalte tid. I Tabel 10.1. lægges til grund at forbrugeren har lavet en aftale om at afbrydelser af 15 minutters varighed kan accepteres. Hvis forbrugeren afbrydes ud over det forventes et kompensationskrav. Ved afbrydelser op til 45 minutter udover det aftalte (fra 15-60 minutter) forlanger forbrugeren et kompensationskrav på 123 DKK. For afbrydelser på op til tre timer, altså to timer og 45 minutter ud over det aftalte forlanger forbrugeren et kompensationskrav på 387 kroner. Kompensationskravet for de sidste to timer af afbrydelsen er altså 265 DKK, dvs. altså dobbelt så meget som for de første tre kvarter, hvis forbruget afbrydes op til tre timer. Tabel 10.2 tager udgangspunkt i forbrugere som ikke har indgået en aftale omkring udkobling. Det ses at disse forbrugere forventer en større kompensation i forhold til hvis der indgået en aftale som i Tabel 10.1. Fra nul minutter til 15 minutter Fra nul minutter til 1 time Fra nul minutter til 3 timer Kompensationskrav pr. år pr. husstand 128 kr. 206 kr. 428 kr. Tabel 10.2. Kompensationskrav pr. år pr. husstand ved udgangssituationen på ingen aftale Hvis en forbruger har indgået en aftale om at måtte afbrydes 2-3 gange om året mod en given kompensation, og der så uden aftale foretages yderligere afbrydelser forventer forbrugeren et yderligere kompensationskrav jf. Tabel 10.3 Kompensationskrav pr. år pr. husstand Fra 2-3 gange til 12 gange om året 202 kr. Fra 2-3 gange til 30 gange om året 240 kr. Fra 12 gange til 30 gange om året 38 kr. Tabel 10.3. Ændringen af hyppigheden fra at blive afbrudt 2-3 gange om året 175

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Hvis en forbruger indgår en ny aftale og således går fra at have ingen afbrud til at have et antal aftalte afbrud fremgår det af Tabel 10.4 hvad forbrugerens kompensationskrav er. Kompensationskrav pr. år pr. husstand Fra nul gange til 2-3 gange om året 281 kr. Fra nul gange til 12 gange om året 291 kr. Fra nul gange til 30 gange om året 401 kr. Tabel 10.4. Ændringen af hyppigheden fra nul afbrud Det er bemærkelsesværdigt at der ikke er den store forskel i beløbene i forhold til antallet af gange som forbrugeren kobles ud. Det kan således udledes af Tabel 10.4 at det springende punkt for forbrugeren er at der sker afbrud men at antallet af afbrud pr. år er mindre vigtigt. A.2. Pilotprojekter Der er til dato blevet udført en række pilotprojekter i både Danmark og i udlandet. Der er endvidere flere i gangværende. Følgende afsnit vil beskrive flere projekter, der alle har til formål at implementere fleksibelt energiforbrug i boliger, men hvor udgangspunktet og forbrugerens præferencer er forskellige. A.2.1 Varmestyringsprojekt i el-opvarmede huse 66 I vinteren 2003/2004 deltog 25 husstande med elvarme i et forsøgsprojekt med fleksibelt elforbrug. I intervaller af 1-3 timer blev elvarmen i specifikke zoner i husstanden udkoblet efter forbrugerens præferencer. Det essentielle i projektet var at husstanden blev inddelt i zoner, og forbrugeren selv kunne administrer hvilke zoner der måtte udkobles hvor længe og i hvilke perioder. Desuden havde forbrugeren mulighed for at sætte sine præferencer efter hvilken fortjeneste der kunne opnås. 66 Kunder vil gerne afbryde for elvarmen - Internetreference [4] og Demand Response offered by households with direct electric heating - Internetreference [5] 176

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Figur A-1 - Eksempel på opsætning af maksimal varighed af afbrydelse67 Endvidere havde kunden mulighed for at annullere udkoblingerne. Dette medvirkede til en stor forbrugertilfredshed, og ved en evaluering af projektet ville 24 ud af de 25 anbefale deres venner at deltage i projektet. En anden mulighed forbrugerne fik, var at de kunne følge deres elforbrug på Internettet. Dette var der stor tilfredshed med. For at opnå maksimal forbrugertilfredshed er det nødvendigt at kunderne mærker så lidt som muligt til at de er udkoblet. En familie Trine og Mikael Rasmussen valgte at de ikke ville kobles ud i køkkenet og på badeværelset overhovedet, men at de i resten af huset måtte udkobles i den maksimale periode på 3 timer. Ved evalueringen fortæller Trine Rasmussen Vi lægger aldrig mærke til styringen, og vi snakker heller ikke om det Hun mindes ikke, at de har frosset de to vintre, som forsøget nu har kørt 67. En anden familie har bemærket at relæerne slog fra, og at der kunne blive koldt, men siger at det var til at leve med. Familien tænkte ikke meget over forsøget i hverdagen. Selvom forbrugerne som udgangspunkt ikke mærker meget til udkoblingerne, har 10 af de 25 huse afbrudt en afbrydelse, men kun ca. 1-2 gange i løbet af vinteren. Kundernes fortjeneste Kunderne blev koblet ud i perioder hvor elprisen var meget høj. Da kunderne blev afregnet efter timeafregning kunne det altså betale sig at udkoble forbrugerne i de perioder med høj elpris. Dette har medført en økonomisk gevinst på ca. 5-600 kroner om året for mange af forbrugerne. Endvidere har det medført en besparelse på ca. 300 kroner, at en opvarmning efter en afbrydelse kun brugte ca. halvdelen af det udeladte forbrug. A.2.2 Pacific Northwest GridWiseTM Demonstration68 I Washington og Oregon (USA) udføres der for tiden to forsøgsprojekter der samlet under et benævnes Pacific Northwest GridWise TM Demonstration. De to projekter er 67 Kunder vil gerne afbryde for elvarmen, side 1 - Internetreference [4] 68 Pacific Northwest GridWise TM Demonstration Internetreference [10] 177

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter - Olympic Penisula Distributed Resources Demonstration - Grid FriendlyTM Appliance Demonstration Pacific Northwest GridWise TM Demonstration har til formål at de deltagende forbrugere skal teste ny teknologi, udviklet med henblik på indførelse af fleksibelt elforbrug. Projektet er startet i marts 2005 og vil blive afsluttet i marts 2007. Udover de 300 deltagende husstande er der ligeledes kommunale og kommercielle forbrugere med i projektet. Olympic Penisula Distributed Resources Demonstration Formålet med det første del-projekt er at reducere flaskehalser i transmissions og distributionsnettet i spidslastperioderne (flaskehalse). Projektet vil bl.a. indeholde følgende elementer: Teknologi der hjælper husholdninger, samt kommunale og kommercielle forbrugere til at reducere elforbrug i spidslastperioder hvor elektricitet er dyr. Applikationer der forbinder intelligente termostater, vandvarmere og tørretumblere. Et virtuelt real-time-market der hele tiden opdateres og reflekterer de aktuelle priser, Figur A-2 Området hvor Pacific Northwest GridWiseTM Demonstration udføres. 68 for at fremme forbrugernes motivation til at reducere elforbruget i spidslastperioder. Forbrugerne får mulighed for at blive afregnet efter real-time-priser (beskrevet i afsnit 3.2.1) frem for den traditionelle afregning (todays fixed price), dvs. den samme pris uanset markedsprisen variation hen over døgnet og med årlig afregning. Et system (internetbaseret) der sender prissignaler til forbrugeren og viser de aktuelle driftssituationer for forbrugeren, markedet og nettet. Ved kommercielle og kommunale forbrugere der har back-up-generatorer kan disse anvendes til flytte efterspørgslen og producere effekt lokalt. Hver forbruger modtager en projekt-konto der anvendes til at betale for energiforbruget. Energi-forbruget betales månedsvis, og kontoen genopfyldes en gang pr. måned. Det eventuelt overskydende på kontoen modtager forbrugeren som en økonomisk bonus. 178

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Det anslås at deltagerne i gennemsnit modtager ca. $ 150 US. De forbrugere som skal afregnes efter de i afnit 3.2.1 nævnte tariftyper Time-of-use (TOU), Real-time pricing (RTP) og Critical-peak pricing (CPP) kan tjene mere eller mindre end de $ 150 US, afhængigt af deres forbrugsmønster. Grid Friendly TM Appliance Demonstration Dette projekt har til formål at sikre driftssikkerheden i nettet, og involvere 150 boliger. En controll er udviklet af PNNL kobles til tørretumlere i alle 150 boliger og endvidere vandvarmere i 50 af boligerne. Controll eren overvåger variationerne i forbruget, og er i stand til at reducere forbruget når elnettet er kraftigt belastet og der sker frekvensfald. Reduktionen af belastningen sker ved at afbryde nogle af apparaternes funktioner i intervaller fra få sekunder til flere minutter, således at netoperatørene kan skabe balance i nettet. For at deltage får forbrugerne gratis en Whirlpool tørretumbler med den indbygget styring. Det er hensigten at apparater på sigt skal kunne afbryde sig selv når der sker udsving i frekvensen som indikere at nettet er under hård belastning. A.2.3 Elforbrug som frekvensstyret reserve69 I et samarbejde mellem CET, Ørsted DTU og EA Energianalyse udføres der i perioden 2006 til 2008 et projekt med titlen Elforbrug som frekvensstyret reserve. Udgangspunktet for projektet er, at i dag ved frekvensfald anvendes kraftværksreserver til regulering, men at der er et uudnyttet potentiale i at lade reguleringen ske på forbrugssiden i stedet. Projektet fokusere på at dette potentiale, og det er projektets formål at analysere og vurdere konsekvenser og muligheder i det danske elsystem for elforbrug som frekvensstyret reserve samt at give anbefaling om et teknisk-økonomisk hensigtsmæssigt systemdesign (teknologi, koncept, styringsstrategi, parametre, set-punkter etc.) for elforbrug som frekvensstyret reserve. Der vil blive fokuseret på at bane vejen for udnyttelse af projektets resultater i praksis. 70 Til at styre udkoblingerne ved frekvensfald udvikles der et lille kort der installeres i det elektriske udstyr. Det er hensigten at kortet ved frekvensfald skal udkoble udstyret. Der er tænkt flere metoder til at lade udkoblingen foregå. Af disse kan nævnes Automatisk udkobling ved en bestemt frekvens Anvendelse af et kort der er udviklet til samme formål i Californien. Kortet er udviklet med en tilfældig-tal-generator der medfører en variation i, ved hvilke 69 Ansøgningsskema, Elforbrug som frekvensstyret reserve Internetreference [6] Detaljeret projektbeskrivelse, Elforbrug som frekvensstyret reserve - Internetreference [7] 70 Elforbrug som frekvensstyret reserve, side 1 - Internetreference [7] 179

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter frekvenser der henholdsvis afbrydes og tilkobles ved fra gang til gang. Dette vil total set give en give en proportional regulering ved installation ved på mange apparater. Udkobling ved modtagelse af et signal sendt som besked via elnettet. Dette signal vil kunne sendes, modtages og udkoble i løbet af få sekunder. Der findes i forbindelse med projektet en række udfordringer. Bl.a. er det nødvendigt at holde produktions- og installationsomkostningerne nede, idet at frekvenskortet skal installeres i mange enheder med mindre forbrug frem for få enheder med et stort forbrug. Endvidere vil det være svært at vurdere hvor stor den til rådigheds stående effektmængde er, idet at der ikke tænkes at skulle være kommunikation mellem de enkelte frekvensstyringsenheder og den systemansvarlige. Det er hensigten at en ekspert fra Pacific Northwest GridWise TM Demonstration [PNGD] skal medvirke i to seminarer der afholdes midtvejs og ved afslutningen af projektet. Denne ekspert er tilknyttet den del af PNGD der har med frekvensstyringen at gøre (Grid Friendly TM Appliance Demonstration). A.3. Andre muligheder A.3.1 Fleksibelt energiforbrug i fjernopvarmede boliger71 De fordele som der i fremtiden tænkes udnyttet ved en udvikling af fleksibelt elforbrug kan også komme til at omfatte fjernvarmesystemer, således at det generet er muligt at fremme fleksibelt energi forbrug. I dag afregnes fjernvarmeforbrug årligt udfra en fast tarif, men tænkes konceptet fleksibelt fjernvarmeforbrug udviklet, vil det blive muligt for kunderne at tilpasse varmeforbruget efter økonomiske præferencer, svarende til de som det er beskrevet tidligere i afsnittet om fleksibelt elforbrug. Den grundlæggende årsag til at fjernvarme i dag afregnes til faste tariffer skyldes at da fjernvarmesystemet blev udviklet og udbredt havde man ikke de muligheder man har i dag med øjebliksaflæsninger og kommunikation. 71 Prisfølsomt varmeforbrug i fjernvarmesystemer. Ea Energianalyse A/S Internetreference [16] 180

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Fjernvarmen er udviklet i 1920 erne, som en måde at anvende overskudsvarmen fra elproduktion, men først egentligt udbredt i 1950 erne hvor der også blev overskudsvarme til rådighed fra affaldsforbrændingerne 72. Figur A-3 Fordeling af de resurser som fjernvarmeproduktionen i Danmark er fordelt på 72 Den fjernvarme som kommer som overskudsvarme fra industrielle processer er meget billig i forhold til fjernvarme der produceres som følge af spidslast perioder. Ved at gøre fjernvarmeafregningen prisægte vil det blive lettere for forbrugerne at gennemskue hvornår det er vigtigt at spare på fjernvarmeresurserne. Fx er det mere nødvendigt at spare på det varme vand en kold vinterdag end en varm sommerdag, da der om sommeren ikke er behov for opvarmning og dermed heller ikke spidslastkedeldrift. 73 I forbindelse med fjernvarme-afregninger vil det være muligt at indføre de nævnte tariffer Time-of-use (TOU), Real-time pricing (RTP) og Critical-peak pricing (CPP). Ved afbrydelse af fjernvarme er det nødvendigt med styring. Styringen kan enten foretages i boligen ved at der sendes prissignaler til en enhed, eller også skal styringen foretages eksternt. A.4. Sammenfatning af erfaringsprojekter Der er udført en række erfaringsprojekter. Fælles for dem er at de (analytisk er fysisk) undersøger muligheden for fleksibelt energiforbrug i boliger. 72 Dansk fjernvarme - Internetreference [33] 73 Dansk energiforbrug i fremtiden, side 41 Internetreference [8] 181

Erfaringer fra tidligere og nuværende projekter Med udgangspunkt i rapporten Velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser, konkluderes det at forbrugeren oplever et velfærdstab ved kontrollerede strømafbrydelser. Velfærdstabet kan kompenseres med en økonomisk kompensation. Størrelsen af kompensationen er afhængig af længden af afbrydelserne, mere end antallet af afbrydelser. Det er således ikke videre afgørende for forbrugeren om det er 12 eller 30 ekstra afbrydelser der foretages, jf. Tabel 10.3. Det fleksible elforbrug søges indført i boliger via forskellige metoder i de gennemgået projekter. Metoderne er - Ekstern styring med udgangspunkt i varierende priser. - Styring ved prissignaler der sendes til boligen. - Automatisk styring efter frekvens. Ved styring efter prissignaler er det afgørende at kunderne timeafregnes. Metoder der kan anvendes - Udkobling ved høje priser - Afregning efter de tre tarif-typer gennemgået i afsnit 3.2.1 o Time-of-use (TOU) o Real-time pricing (RTP) o Critical-peak pricing (CPP) Desuden har der været udført et projekt hvor boligen selv kunne definere hvilke perioder der kunne udkobles, samt hvor længe perioderne måtte vare. Dette svare til Demand Response programmet Interruptible/curtailable (I/C) service. Desuden er der udført et projekt med centralstyring af udvalgte belastninger, svarende til programmet Direct load control. 182

B UDSTYR TIL HOME-AUTOMATION Hvis fleksibelt elforbrug skal udbredes og få en reel betydning i elforsyningen, skal der indføres forskelligt Home-automation udstyr i boliger. Da Home-automation udstyr er dyrt, og forbrugerne ikke vil investere mange penge blot for at tilpasse sit forbrug efter prisen eller spidslastperioder er det væsentligt at Home-automation udstyret også har andre funktioner. I princippet skal styringsfunktionen til fleksibelt elforbrug kun være en del af et samlet produkt som man får, når man køber udstyr til Home-automation. Det er derfor aktuelt at se på, hvilke produkter til Home-automation, der findes på markedet (eller som bliver udviklet i løbet af 2006) og hvad de forskellige produkter har for muligheder. Hvis udstyret for eksempel allerede er forsynet med fjernkontrol, vil det ikke have den store betydning for produktionsomkostningerne, at det også kan styres ved for eksempel et prissignal, da dette kun indebærer en softwaremæssig ændring. Er udstyret koblet til Internettet, kan opdateringen foregå løbende uden nogle større omkostninger for kunden og producenten. I det følgende ses på produkter der har mulighed for styring, måling og overvågning af energiforbruget for både el og varme, da det er ud fra en samlet energibesparende tankegang, er vigtigt også at medtage varmestyring i det endelige koncept for EnergyController. I denne rapport er der set på udstyr til Home-automation fra følgende firmaer: 1. Danfoss 2. Innovus 3. Tell-it-online 4. HusetMitt Hvad udstyret fra de forskellige firmaer kan er behandlet i Appendiks B. I hvert delafsnit i Appendiks B ses på, hvilke forskellige funktioner de forskellige firmaer tilbyder med sit produktprogram og hvilken type af kommunikation, der er 183

Udstyr til Home-Automation mellem de forskellige apparater, samt prisen, hvis denne er fastlagt på nuværende tidspunkt. Udstyr til Home-automation vil indgå i det intelligente hjem, med mulighed for lys- og varmestyring. Dette afsnit starter derfor med et generelt afsnit om det intelligente hjem og hvilke muligheder der findes med udstyr til home-automation. Endvidere ses på, hvilke krav det er nødvendigt at stille til udstyr, der skal bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug. B.1. Det intelligente hjem I det intelligente hjem skal komforten være i fokus. Udstyr til Home-automation åbner op for en række muligheder for at opnå denne komfort. Til dette udstyr skal der stilles en række krav. Dette afsnit ser på, hvilke muligheder udstyr til Home-automation kan give i det intelligente hus, samt hvilke krav der specifikt skal stilles til udstyret i forbindelse med fleksibelt elforbrug. B.1.1 Muligheder med udstyr til home-automation Det intelligente hjem kan indeholde følgende funktioner: Styring af el, lys og varme Overblik over energiforbruget Overvågning af hjemmet Styring af el, lys og varme I det intelligente hjem skal det være muligt at fjernstyre el, lys og varme. Med el tænkes blandt andet på hårde hvidevarer og andre el-artikler der findes i boligen. Der skal være mulighed for styring af disse apparater både internt i boligen, men også eksternt via fx en mobiltelefon. De forskellige apparater i boligen styres centralt fra en master. Denne master kan være en PC eller en separat enhed. Masteren kan være tilknyttet Internettet, således at softwaren løbende kan blive opgraderet eller at data kan sendes videre til en server der kan være placeret hos for eksempel en elhandler eller hos producenten af masteren. Forbrugeren skal nemt kunne programmere masteren, fx fra en webside hvor forbrugeren angiver hvilke apparater der skal styres samt på hvilke tidspunkter ind og udkobling skal ske eller må ske, hvis elhandleren udkobler et apparat. Der skal være mulighed for at indstille varmen separat i de forskellige værelser i boligen. 184

Udstyr til Home-Automation Det er vigtigt, at der er mulighed for at afbryde styringen, dvs. hvis forbrugeren sidder og arbejder ved sin PC eller ser på TV så skal disse apparater ikke blive afbrudt på dette tidspunkt, eller hvis forbrugeren er hjemme på et tidspunkt hvor elvarmen er planlagt at blive afbrudt, så skal forbrugeren kunne tænde for elvarmen. Når hjemmet forlades skal det være muligt at varmen kan sænkes, alarmer tilsluttes, lyset slukkes og al øvrigt unødvendigt elforbrug slukkes. Hvis udstyret kan måle effekten på de forskellige apparater i boligen, kan dette bruges til at bestemme hvor stor effekt der kan udkobles på et givet tidspunkt. Overblik over energiforbruget Energiforbruget skal løbende måles og præsenteres, således at det giver et overblik over realiseret forbrug på el, varme, gas og vand. Døgnkurver og anden statistik over forbruget skal findes tilgængelige på en computer, hvor forbrugeren kan følge sit energiforbrug og se hvorledes det har udviklet sig over en længere periode. Endvidere skal der findes normalkurver, for en tilsvarende bolig i samme størrelse med det samme antal personer, således at forbrugeren kan se om boligens forbrug er større eller mindre end normalforbruget. Hvis forbruget pludseligt siger, skal forbrugeren have mulighed for at få en alarm. Overvågningen bør være på apparatniveau, således at der er mulighed for at se om det er aktuelt med en udskiftning af fx en fryser, eller om den mangler at bliver afrimet. De data der sendes til elhandleren, kan eksempelvis være døgnkurver for elforbruget for forskellige apparater i boligen, samt døgnkurven for hele boligen. Med disse data er det muligt at foretage en kvalificeret energirådgivning uden at energirådgiveren behøver at besøge forbrugeren. Overvågning af hjemmet Når der ikke er nogen i hjemmet, skal der være overvågning med hensyn til brand, indbrud, vandlækage og fugt. Ved alarm kan det være muligt at der automatisk sendes en e-mail eller SMS til forbrugeren, et vagtselskab eller en nabo. 185

Udstyr til Home-Automation B.1.2 Krav til udstyr der skal bruges i forbindelse med fleksibelt elforbrug For at fleksibelt elforbrug kan udbredes, bør følgende krav stilles til det udstyr, der bruges til home-automation: Det skal være nemt at installere i både gamle og nye huse Forbrugeren bør kunne installere udstyret selv uden at tilkalde en installatør. Det skal være nemt at gå til og i princippet fungere automatisk Forbrugeren skal nemt kunne håndtere udstyret, både hardware og software. De forskellige systemer og produkter som sælges på markedet skal være kompatible med hinanden Forbrugeren skal kunne købe udstyr af forskellige fabrikater og bruge disse sammen. For eksempel, hvis man har købt udstyr til varmestyring og senere ønsker også at kunne styre lyset, så skal forbrugeren kunne bruge den samme master til styring af både lys og vare. Forbrugeren skal løbende kunne opgradere sit home-automation system med produkter fra forskellige leverandører. Masteren skal bruge lidt energi Det er vigtigt, at masteren bruger lidt energi, da denne skal være i drift hele døgnet. IT-sikkerhed Uden krav til sikre kommunikationsstandarder vil man ikke kunne regne med styringen er pålidelig, hvilket vil indebære risici for både forbrugerens pengepung og effektiviteten af styringen. B.2. Danfoss Danfoss har en række produkter til både opvarmning og køling af en bolig. B.2.1 Produkter Følgende af disse produkter er forsynet med trådløs fjernkontrol: Gulvvarme, CF2 Programmerbar termostat, RA-plus Kompressor til aircondition Varmepumper 186

Udstyr til Home-Automation Produkterne giver mulighed for at indstilling af temperaturen i de enkelte værelser. De indstillede temperaturer kan være forskellige på forskellige tidspunkter, fx dag- og nattemperatur. Indstillingen gøres på en lille skærm. Hvis der er elvarme, består regulering kun af en tænd- og slukfunktion. For et vandbaseret system styres varmen på temperaturen i udgangen af systemet. Systemet er i princippet opbygget med en varmestyringsenhed der styrer de forskellige varmeapparater i de forskellige rum. Kommunikationen mellem de enkelte radiatorer og varmestyringsenheden foregår via radiosignaler, jf. figuren nedenfor. Der er mulighed for kommunikation med varmestyringsenheden og videre til udstyr fra et andet firma. Figur B-4 - For varmestyringssystemer gælder at varmestyringsenheden kommunikerer med radiatorerne og andet udstyr via radiosignaler. I år 2006 udkommer Danfoss med en termostat til radiatorer, der kan styres direkte fra udstyr fra andre firmaer. 187

Udstyr til Home-Automation Varmepumper bruges ikke så meget i Danmark, men er udbredt i Sverige og Norge. Billedet nedenfor viser nogle af Danfoss s produkter, der er udstyret med fjernkontrol. Figur B-5 - viser Danfoss produkter med fjernkontrol. Produkterne er i rækkefølge fra venstre: kompressorer til køleenheder, termostat til gulvvarme og termostat til radiatorer og aircondition. Kompressorerne er på nuværende tidspunkt ikke forsynet med fjernkontrol, men dette kan nemt installeres. B.2.2 Danfoss kommunikation Internt i boligen Systemet er frem til den centrale varmestyringsenhed baseret på Z-wavekommunikation. Internt mellem de forskellige radiatorer har Danfoss sit eget kommunikationssystem, således at de kan sikre sig at deres varmesystem fungerer optimalt. Dette system er dog stadigt baseret på Z-Wave. Termostaten til radiatorer, der udkommer i år 2006 vil dog kunne styres med udstyr fra 3. part hvis kommunikation er baseret på Z-Wave. For eksempel gælder dette udstyr fra firmaerne Innovus og Tell-it-online m.f., jf. afsnit B.3 og B.4. Eksternt, dvs. ud af boligen Danfoss varmestyring kan i dag foretages via internettet (web-side) eller en mobiltelefon per GSM/GPRS. (GPRS er i princippet et højhastigheds GSM.) Danfoss varmepumpesystem Thermia kan fjernstyres og fjernovervåges via Internettet. Programmet gør det muligt, at kommunikere mellem varmepumpsystemet og computeren i realtid. Herved er det for eksempel muligt, at sænke temperaturen indendørs i den periode man er på ferie og kort før hjemkomst igen øge temperaturen. Danfoss produkter kan også styres gennem fjernstyringssystemet WEB HOME. WEB HOME består af en lille boks, der for eksempel sidder i sommerhuset og via en mobiltelefon er i trådløs kontakt med en server, som sommerhusejeren kan gå ind på via internettet. Kommunikationen foregår via GSM. Der er naturligvis strenge 188

Udstyr til Home-Automation sikkerhedsforanstaltninger omkring systemet, så uvedkommende ikke kan gå ind og ændre temperaturen. Masteren kan tale med 32 enheder i boligen. De forskellige enheder i boligen kobles sammen via separate kabler. Til enheden kan bl.a. tilsluttes en temperaturføler og en tyverialarm. Hvis en fejl skulle opstå på varmesystemet Therminia, kan Thermia online sende en alarm via SMS eller e-mail. Programmet kan også give varmepumpsinstallatøren mulighed for at udføre visse servicearbejde på distance. B.3. Innovus Firmaet Innovus kommer med flere forskellige typer udstyr i 2006, der kan styres trådløst. B.3.1 Produkter Hen over sommeren 2006, vil man på markedet kunne finde følgende produkter med fjernkontrol fra Innovus (produkterne i lyspakken er på markedet idag): Kontrolenheder PC baseret kontrolenhed - tilsluttes PC en og giver mulighed for at styre bolig via simple overbliksbilleder på skærmen Vægkontakt med 4 trygkontakter (der hver har flere muligheder for styring) Fjernbetjening til styring af alle husets enheder Lyspakken Ledningsmonteret lysdæmper til eks. standerlamper (kan udover Innovus kontrolenheder også styres fra B&O fjernbetjening) Lysdæmper placeret i loftsroset, til eks. loftslamper og pendler Plug-in modul til 230 V stikkontakt med tænd/sluk funktion Lyssensor Sikkerhedspakken Bevægelsessensor Røgsensor Magnetkontakt til døre/vinduer USB Kamera 189

Udstyr til Home-Automation Klimapakken Danfoss radiatortermostater og evt. andre produkter på sigt CO2 måler Termometer I tilslutning til de forskellige enheder, beskrevet herover, vil det være muligt at tilkoble en vægkontakt, hvor belysningen, klimaet og sikkerhedsindstillingen kan styres centralt. Fra disse kontrolenheder, vil bestemte lamper tændes med en bestemt lysstyrke ud fra en forudbestemt indstilling, som foretages af Innovus eller brugeren selv. Denne styring kan også foretages med en fjernbetjening. I lysdæmperen vil der være indbygget en mulighed for effektmåling. Figur B-6: - Innovus produkter, der vil udkomme i den nærmeste fremtid. B.3.2 Fremtidsvisioner Tidligt i efteråret 2006 vil Innovus udkomme med en master til placering i boligen. Denne master åbner op for styring og overvågning af boligens el, lys, varme og alarmer. Styringen vil kunne foretages både indendørs og udendørs. Disse servicefunktioner vil blive udbudt i pakker, der kan udvides alt efter forbrugerens behov. Disse pakker vil muliggøre følgende: Styring af el, lys og varme Opsætning af sikkerhed i bolig og erhvervsmiljøer o Indbrudsalarm med bevægelsessensorer o Overvågning af døre og vinduer o Videoovervågning o Røgalarm o Vandlækagealarm o Klima CO2 måling etc. Måling og overvågning af elforbrug af forskellige apparater 190

Effektmåling af forskellige apparater. Måling og overvågning af det totale el-, varme- eller gasforbrug. Udstyr til Home-Automation Danfoss s fjernstyrede produkter til boligopvarmning vil kunne bruges sammen med Innovus s udstyr. Herved kan varmen kan reguleres individuelt i de forskellige rum. Hvis forbrugeren ønsker det, sendes en SMS eller e-mail når en alarm aktiveres, eller hvis energiforbruget tager overhånd i forhold til det anbefalede gennemsnit for typen af bolig. Kunden vil med dette system have mulighed for at vælge den brugerflade som passer kunden bedst, fx en computer med tilhørende web-side. På sigt også være muligt over mobiltelefon, PDA, forskellige skærmtyper, TV et og andre elektroniske enheder. Innovus har i dag mulighed for at aflæse en række centrale forbrugsmålere via pulssnittet. Og med ABB s elmålere indhentes seriel data via den infrarøde IR-udgang på siden af målerne. Med Innovus lysdæmper og Plug-in moduler er der mulighed for at få målinger for de enkelte lamper, hårde hvidevarer, elradiatorer og andre appliances i boligen. Med disse målinger af det totale elforbrug og eventuelt også delforbrug vil det være muligt at give intelligent og automatisk energirådgivning til forbrugerne, eks. notificering hvis forbruget i en længere periode overstiger normalforbruget samt i det hele taget let forståelig visualisering af energiforbruget i både boliger og erhverv. B.3.3 Innovus Kommunikation Internt i boligen Z-wave Innovus har oplyst at deres produkter nemt kan udskifte Z-Wave teknologien med andre typer kommunikation, eks.zigbee hvis dette bliver aktuelt. Eksternt, dvs. ud af huset Internet Kobberbaseret xdsl Optiske fiber Kommerciel trådløs teknologier såsom WiFi, WiMax etc. Figur B-6 viser nogle af Innovus produkter, der udkommer i foråret 2006, og som vil blive udstyret med fjernkontrol. 191

Udstyr til Home-Automation B.3.4 Prisen på Innovus produkter Produkter og løsninger fås i forskellige prisniveauer, fra et par tusinde kroner for små lyspakker, totalløsninger fås fra 15.000 kroner. Innovus tilbyder finansieringsordninger til Det intelligente hjem med besparelser på energiforbruget og besparelser på Falck abonnementer etc. kan investeringen være tjent hjem i løbet af ganske få år. B.4. Tell-it-online I efteråret 2006 vil firmaet Tell-it-online udkomme med en lille enhed med mange integrerede funktioner, en Elektronisk Housekeeper, der trådløst kan styre forskellige produkter. Enheden er en færdig pakkeløsning, en såkaldt plug-and-play-løsning uden brug for separat computer. Enheden kan fx placeres i et køkken eller i sommerhuset. Produktet har indbygget en højtaler og en lille trykfølsom skærm, dvs. brugeren kommunikerer ved berøring af skærmen. For at sikre at skærmen ikke er unødvendigt tændt, vil enheden være forsynet med en bevægelsessensor, dvs. når der ikke er nogen i nærheden er skærmen slukket, jf. Figur B-7. Figur B-7 - Tell-it-onlines Housekeeper der vil udkomme til efteråeret 2006. Denne enhed vil have integreret flere enheder bl.a. musikanlæg, e-mail, samt overvågnog varme. Med den Elektroniske Housekeeper vil der være mulighed for: Styring af el, lys og varme Måling og overvågning af elforbrug af forskellige apparater Effektmåling af forskellige apparater Måling og overvågning af det totale el-, varme- eller gasforbrug Indbrudsalarm med bevægelsessensor Videoovervågning Røgalarm Høre musik som man har indlagt (som en MP3-afspiller) Se sidste TV-avis Modtage og sende e-mails eller beskeder via messenger 192

Læse indlagte opskrifter Regnmåler, fugtighedsmåler eller temperaturmåler kan tilsluttes Internet telefoni med video Udstyr til Home-Automation På skærmen kan boligen med de forskellige apparater til lys og varme tegnes. Her kan angives hvornår de enkelte apparater skal tændes og slukkes. Produkter som overholder den nye standard fra Elsparefonden vil kunne anvendes direkte sammen med Tell-it-onlines udstyr. Herved kan varmen kan reguleres individuelt i de forskellige rum. Da enheden bliver tilsluttet Internet, vil den løbende kunne opdateres automatisk og de opsamlede måledata kan sendes videre til en centralt placeret server. Det er tænkt at Den Elektroniske Housekeeper skal kunne købes i de forskellige firmaer der sælger elartikler, fx Fona. B.4.1 Tell-it-onlines produkter På Figur B-8 er vist en række udstyr som findes i Tell-it-onlines produktkatalog. Nedenfor gives en kort bemærkning til nogle af produkterne. Elspare Plug In Med denne enhed, der i princippet ligner en forlængerledning, vil energi- og effektforbruget for det tilsluttede apparat fjernaflæses og fjernstyres. Da enheden vil kunne flyttes fra et apparat til et andet, er det muligt at undersøge energiforbruget på forskellige apparater i boligen. METERCAM, Enhed til forbrugsaflæsning Aflæsning af el-, varme- og gasforbrug vil kunne foretages med en lille enhed der limes ovenpå aflæsningstallene på elmåleren. Enheden vil scanne tallene ind og sende disse videre til Den Elektroniske Houskeeper. Elspareskinne Til enheden bliver der mulighed for at tilslutte en enhed, hvor 8 stikkontakter er samlede. Herved er det muligt at udkoble samtlige 6 stikkontakter samtidigt, fx al ITudstyr kan samles her og udkobles ved nattetid. Enheden vil måle strømmen løbende. Herved ønsker man at forhindre at fx computeren eller fjernsynet udkobles meden den er i brug. Hvis strømmen har en større værdi end ved standby-forbrug kobles der ikke ud. Endvidere skal der være mulighed for at trykke på en knap og derved aktivere 193

Udstyr til Home-Automation stikkontakten igen hvis den er slukket. I det næste døgn vil kontakterne dog koble til og fra som sædvanligt. Frekvensregulering Enheden vil endvidere få indbygget en enhed til frekvensregulering af de produkter der er tilkoblet. Hvis frekvensen falder eller stiger over bestemte værdier, kobles udvalgte apparater fra eller til hvis de er programmeret til det. Signalet til udkobling vil komme fra Internettet som enheden er tilsluttet. Prissignaler Tell-it-online har oplyst, at enheden er forberedt på at kunne regulere ved prissignaler fra internettet. Remote upgrade Tell-it-online har oplyst, at det for samtlige deres produkter er muligt at foretage remote upgrade af software. Hvilket betyder at produkterne løbende vil kunne tilpasses nye behov for fleksibelt elforbrug. Figur Figur B-8 vises de forskellige produkter, som findes i Tell-it-onlines produktkatalog for Den elektroniske Housekeeper, der udkommer i efteråret 2006. 194

Udstyr til Home-Automation El spare skinne Slukker automatisk for 6 ud af 8 tilkoblede apparater i aftalte perioder. El spare plug-in Slukker automatisk for det tilkoblede apparat i aftalte perioder. El spare gulv Lysdæmper som også kan slukke automatisk for det tilkoblede apparat i aftalte perioder. El spare build-in Slukker automatisk for det tilkoblede apparat i aftalte perioder. Kan fjernstyres. Afbryder med bevægelsesføler Kan f.eks. aktivere en lysdæmper, slukke alt lys i et rum eller slukke en røgalarm midlertidigt. Lysdæmper til loftudtag Kan lysdæmpe eller styre det tilkoblede apparat (primært lamper) Røg, kontrol, lysdæmper (og evt. bevægelsesføler) METERCAM Til aflæsning af el, varme og vand målere. Kommunikation: M- bus Figur B-8 - Produkter fra Tell-it-onlines hjemmeside. B.4.2 Fremtidsvisioner Tell-it-online har oplyst, at Electronic Housekeeper vil blive anvendt sammen med en række andre produkter fra forskellige virksomheder, i det Energi Danmark ønsker at produktet anvendes i forbindelse med deres satsning på bredbånd. Electronic Housekeeper vil her kunne medvirke til at reducere en del af elforbruget i spidsperioder. B.4.3 Tell-it-online kommunikation Internt i boligen Kommunikationen vil være baseret på Z-wave Eksternt, dvs. ud af huset Internet B.4.4 Prisen på Tell-it-onlines produkter For 4.500 kr. kan man få Den Elektroniske Houskeeper og to forlængerledninger med mulighed for måling af energiforbruget. Via et samarbejde med Energi Danmark vil det 195

Udstyr til Home-Automation også være muligt at få produkterne finansieret rentefrit over 4 år. Det anslås af Tell-itonline at med de herved mulige elbesparelser, vil den kunne finansiere sig selv over de 4 år. B.5. HusetMitt Udstyret fra firmaet HusetMitt bygger på små radiomodtagere, der indsættes i stikkontakterne sammen med det udstyr der skal styres. En master i boligen styrer apparaterne i de forskellige stikkontakter. B.5.1 Produkter Med dette udstyr er der mulighed for: Styring af el, lys og varme Overvågning af el, lys, varme Overvågning af døre og vinduer Videoovervågning Indbrudsalarm med bevægelsessensorer Røgalarm Vandlækagealarm Alarm ved strømafbrud Alarm ved frost Til masteren er koblet en varmestyringsenhed, der holder styr på de forskellige elradiatorer i boligen. I stikkontakterne til elradiatorerne er placeret små radiomodtagere og temperaturmålere som varmestyringsenheden kommunikerer med, jf. Figur B-9. Figur B-9 - Nogle produkter fra firmaet HusetMitt. En kommunikationsboks kan trådløs kommunikere med forskellige apparater der er tilsluttet forskellige stikkontakter. 196

Med fjernkontrol kan man lokalt styre både alarm og forskellige udstyr i stikkontakterne. Udstyr til Home-Automation Hvis kunden ønsker det, sendes en SMS eller e-mail, når en alarm aktiveres. Herved kan fx et vagtselskab kontaktes. Programmet vil fortsætte med at sende alarmsignaler ud indtil nogen kvitterer. Dermed kan man sikre sig at der bliver gjort noget aktivt. Alle, der køber systemet, får sin egen webside, www.husetmitt.no, som de bruger til at styre varme, lys og alarmer. Her er der muligt at indlægge et ugeprogram til varme- og lysstyring i forskellige værelser. Udstyret kan styre op til 64 forskellige enheder placeret i forskellige stikkontakter. 74 B.5.2 HusetMitt Kommunikation Internt i boligen Kommunikationen foregår trådløst med modtagerne i stikkontakterne. Eksternt, dvs. ud af huset Internet GSM-netværket hvilket gør det muligt, at bruge produkterne over hele verden. Nogle funktioner kan fjernstyres via SMS B.5.3 Prisen på HusetMitt produkter Startpakken dækker behovet til gennemsnitsboligen med 4 varmeradiatorer og koster 7.000 NOK. I startpakken indgår også bevægelsessensorer. Derudover koster hver enhed 500 NOK. Udstyret kan i princippet installeres af kunden selv, men hvis man ønsker tilkobling af enhederne til fast installation, fx til gulvvarme, er det nødvendigt at en elektriker gennemfører denne installation. Billedet nedenfor viser nogle af HusetMitt s produkter. 74 www.husetmitt.no 197

Udstyr til Home-Automation B.6. Sammenfattende kommentarer til afsnittet vedr. udstyr til home-automation Der findes allerede firmaer som har konkrete produkter til home-automation på markedet eller som har produkter på vej i 2006. Heraf ses, at der findes teknologi, der allerede giver mulighed for fjernstyring og overvågning af el, lys og varme samt mulighed for overvågning af huset med hensyn til alarmer og elforbrug. Danfoss, Innovus og Tell-it-online har fjernkontrol baseret på Z-Wave. Dette indebærer, at det forskellige udstyr kan kommunikere med hinanden og at systemet kan udbygges med produkter fra de forskellige firmaer, fx kan man have købt masteren fra Tell-itonline, varmestyring til radiatorerne fra Danfoss, lysstyring og sikkerhedsprodukter med vægkontakter og fjernbetjening fra Innovus, mens overvågningssoftwaren kan være downloadet fra Elsparefonden. Tell-it-onlines hovedenhed kan bruges direkte som en master. Denne slukker for skærmen hvis forbrugeren ikke bruger den, dermed bruges ikke mere energi end nødvendigt. Alternativt til Tell-it-onlines master kan Innovus kontrolenhed købes og tilsluttes en eksisterende PC i hjemmet. Hermed får man samtidig den brugersoftware med for eksempel en kalenderfunktion, der er udviklet til koordinering med periferiprodukterne som lysenheder, sensorer og termostater. Forbrugeren kan således simpelt sætte sit hjem op i en energi eller komfortskabelon der passer til individuel anvendelse. Et par produkterne vil give mulighed for også kunne måle effekten på det apparat de styrer, fx Innovus enheder til lys og appliances og Tell-it-onlines enhed. Disse effektmålinger kan bruges til overvågning af boligens energiforbrug. Endvidere kan de få en central betydning i forbindelse med effektregulering af elnettet i de tidspunkter hvor reguleringen skal foretages indenfor nogle få minutter. Tell-it-onlines enhed vil endvidere være udstyret med en enhed der vil kunne styre de forskellige apparater i forhold til frekvensen. 198

C ENERGY TRADER NOTAT 199

I anledning af Folketingets Energipolitiske Udvalgs møde om Energy Camp, 29. marts 2006. Energy Trader 1. Sammenfatning: Energipolitisk Udvalg kan fremme et mere intelligent energiforbrug På Energy Camp 05 blev ideen om Energy Trader udviklet. Energy Trader er et koncept, som skal give husholdninger billigere opfyldelse af deres energitjenester ved at tilpasse energiforbruget til varierende energipriser. Dagens energisystem er i høj grad udviklet i en tid hvor kommunikation og regnekraft ikke er hvad den er i dag. Der er store gevinster at høste ved at udnytte disse nye muligheder. Et mere intelligent energisystem vil kunne bane vejen for mere vindkraft og vil kunne give et billigere og mere sikkert energisystem. Samtidig vil synliggøre af elforbrug og behovsstyring give direkte elbesparelser. Energipolitikerne kan fremme denne udvikling ved følgende tiltag i forbindelse handlingsplanen for at fremme det prisfølsomme elforbrug: 1. Der bør udarbejdes en politik for udbredelse af fjernaflæste energimålere. Dette kan omfatte krav om at alle nye målere skal kunne håndtere timemåling og en tidshorisont for en total fornyelse af målerne. Dette vil være i tråd med EU s kommende energiservice-direktiv. Erfaring fra lignende forløb kan hentes fra Italien, Sverige, Storbritannien og Australien. 2. Der bør igangsættes udviklingsprojekter for en hensigtsmæssig udformning af dynamiske tariffer for fjernvarme og el. De nuværende tariffer er udviklet i en tid uden intelligente målere og giver ikke et omkostningsægte prissignal. 3. Igangsættes yderligere aktiviteter med det formål at fremme åbne kommunikationsstandarder i forbindelse med home automation. Åbne standarder er en forudsætning for at der kan etableres et egentligt marked for udstyr der kan overvåge, måle og styre energiforbrug efter brugernes behov og efter aktuelle energipriser. Fra Energy Trader gruppen er det vigtigt i den forbindelse af fastslå at kommunikation af priser og styresignaler til husets udstyr bør ske på kommercielle vilkår i åben konkurrence. En binding til energimåleren er unødvendig. 4. Tidsdifferentiering af elafgiften så den i højere grad beskattede det miljøbelastende, det dyre, der hvor konkurrencen er mindst og der hvor et yderligere forbrug kræver investering i nye net: Elforbruget i dagtimerne. Energy Camp kan ses som energibranchens forsøg på nytænkning. Vi tror på at Energy Trader kan realiseres. Men det kræver nytænkning også hos politikkerne.

2. Energy Trader ønske om et mere intelligent energisystem På Energy Camp 05 blev ideen om Energy Trader udviklet. Energy Trader er et koncept, som skal give husholdninger billigere opfyldelse af deres energitjenester ved at tilpasse energiforbruget til varierende energipriser. Synliggørelse af energiforbrug for hele bygningen og de enkelte apparater vil samtidig skabe grobund for energibesparelser, styring af forbrug efter faktisk behov samt ud fra aktuelle og forventede energipriser. I beskrivelsen af Energy Trader lægges vægt på at det skal være let at anvende og ekstremt fleksibelt. Grundidéen er at det er forbrugeren der bestemmer og ved hjælp af automatik agerer ud fra den aktuelle markedssituation. Dette vil være en markant ændring til dagens situation, hvor fx hele systemreguleringen er fokuseret på produktionssiden med samlede udgifter omkring ¾ mia. kroner. Energiselskabet sender prissignaler og hver enkel familie indstiller automatikken, så deres præferencer er i højsæde. En mulighed for at udvikle et økonomisk attraktivt system er at funktionen med at overvåge, måle og styre energiforbruget også udnyttes til andre formål. Der kan høstes synergi med områder, som fx energibesparelser, bedre komfort, overvågning (indbrud, brud på ledninger), fjernstyring og underholdning. Hvad er prisfølsomt energiforbrug? Figuren til højre viser spotpriserne for Østdanmark i ugen frem til 3 marts 2006 1. Hver dag er der prisspidser, hvor prisen er det dobbelte af normalt. Prisfølsomt energiforbrug betyder ganske enkelt at energiforbruget flyttes, så de dyre timer undgås. Ser man fx på den sidste prisspids så har den en varighed på 1 time. Fra 17-18 er prisen 35 øre/kwh, fra 18-19: 73 øre/kwh og fra 20-21: 35 øre/kwh. Man kan således halvere omkostningen ved at udskyde forbruget i 1 time. Et andet eksempel er den 28. november, hvor der i Østdanmark var rekordhøje priser kl 17-18 på 13,46 kr./kwh. Sådanne ekstreme udsving kan blive mere almindelige i fremtiden. Hvorfor er det vigtigt? For den enkelte familie kan der spares penge ved en intelligent styring, og der kan være sideeffekter i form af bedre sikkerhed m.m. For samfundet er et prisfølsomt elforbrug en forudsætning for at forsyningssikkerheden skal kunne opretholdes i det liberaliserede elmarked. Forbruget bliver nødt til at være det yderste kraftværk. 1 Figurens y-akse er i kr/mwh. 10 kr/mwh = 1 øre/kwh. Nord Pool, 3. marts 2006. 2

Det er ikke realistisk at kommercielle producenter vil investere i et kraftværk, som kun benyttes nogle få timer om året. Til få driftstimer (op til 100-400 timer per år) er forbruget overlegent moderne kommunikationsteknologi kan erstatte traditionelle værker 2. Overfor disse muligheder står, som allerede nævnt, at dagens tilpasning mellem efterspørgsel og produktion i dag alene sker på produktionssiden med store udgifter til følge. Vindmøller og decentral produktion (og nye former som mikrokraftvarme, solceller, brændselsceler) styrker behovet for udvikling af et intelligent energisystem. Ved at lade alle dele kommunikere med alle dele kan opnås bedre og billigere løsninger, end hvis energiforbruget et passivt element. Energinet.dk og Elfor har igangsat en række PSO-projekter med fokus på det prisfølsomme elforbrug og elbesparelser, som har relevans for de emner, som er beskrevet her 3. Også fjernvarme En række analyser har handlet om prisfølsomt elforbrug. Imidlertid kan et intelligent energiforbrug også være relevant i fjernvarmesystemer. På grund af den termiske træghed er fjernvarme velegnet til kortvarige afbrydelser. En varmtvandsbeholder og gulvvarme kan bruges som energilager. De kan varmes op før de dyre timer eller kan kortvarigt afbrydes når prisen stiger. De fleste af dagens tariffer for fjernvarme og for el-netselskaber er beregnet som gennemsnit af forskellige produktionspriser. Den samme betaling året rundt. I et typisk fjernvarmesystem med kraftvarme kan der være en faktor tre til forskel i de marginale omkostninger ved et ekstra varmeforbrug. Når varmen fx leveres af en kraftvarmeenhed er prisen lav, når elprisen er høj og vise versa. Når den marginale varme leveres af en spidslastkedel, så er varmen normalt 2-3 gange så dyr som når varmen leveres, eksempelvis, fra et affaldsanlæg. Tarifferne kunne mere præcist afspejle dette, såfremt den tilstrækkelige kommunikation var til stede. Der vil dog være store individuelle forskelle fra værk til værk alt afhængig af kapacitetsgrænser og prisforskelle på produktionsenhederne. Når tarifferne ikke afspejler omkostningsbilledet på eksempelvis timebasis vil der forekomme uhensigtsmæssigheder i den daglige adfærd og drift og i investeringsadfærden hos både forbruger og fjernvarmeselskab. Der er en hønnen-og-ægget-situation. Når man ikke har målere, som fx kan opgøre energiforbruget per dag eller per time, så er der ingen nytte i dynamiske tariffer. Når tarifferne ikke er dynamiske, så er det svært at få økonomi i et intelligent forbrug. Hvis forbrugerne ikke er interesseret i dynamisk energiforbrug, så er der ikke økonomi i intelligente målere 2 Se denne rapport for en god gennemgang af fordele ved prisfølsomt elforbrug: DOE (2006): Benefits of demand response in electricity markets and recommendations for achieving them. U.S. Department of Energy, February 2006. Se endvidere: Nordel (2004): Activating Price Elastic Demand at High Prices. Elkraft System og Eltra (2005): Priselastisk elforbrug. Elkraft System og Eltra (2005): Dansk TSO-handlingsplan for priselastisk elforbrug. Transport- og Energiministeriet (2005): Energistrategi 2025. 3 Energinet.dk-projekter: Priselastisk elforbrug og elproduktion i industrien. Frekvensstyret elforbrug som reserver. Interaktive målere til aktivering af priselastisk elforbrug. Priselastisk elforbrug som reservekraft et demonstrationsprojekt i gartneribranchen. Prisfølsomt elforbrug i massemarkedet. Elfor-projekt: Feedback-motiveret elbesparelse i boligen 3

IT-mulighederne er på få år blevet så markante, at sammenligning med tidligere tiders overvejelse ikke længere holder med hensyn til udbredelsen af et mere intelligent energisystem. 3. Teknologi Mange energiselskaberne er ved at etablere fjernaflæsning af bygningernes energimålere. Hvis forbrugerne reelt skal kunne agere på prissignaler er det imidlertid også behov for at kunne styre forbruget i de enkelte apparater og systemer. Dette sætter fokus på informationshåndtering og styring inde i de enkelte bygninger. Hvor Internettet giver en veldefineret standard for kommunikation til den enkelte bygning findes der i dag ingen fast standard for kommunikation inde i bygningerne. På denne baggrund har Elsparefonden taget initiativ til en åben trådløs standard i i bygninger der kan sikre overvågning, måling og styring. Boliger og andre bygninger har behov for overvågning og behovsstyring, hvis unødvendigt energispild skal undgås. Den elektriske belysning behøver f.eks. kun at være tændt, når det naturlige dagslys er utilstrækkeligt og i øvrigt kun, når der er mennesker tilstede. Kort sagt, det er ikke nok at bruge energieffektivt udstyr ydelserne skal tilpasses og optimeres i forhold til behovet over tid! I de seneste 25 år er der talt meget om det intelligente hus, der styrede de forskellige systemer i boligen efter det aktuelle behov og klima. Systemerne skulle samtidig bane vej for en række andre forbrugerrelevante tilbud overvågning, Internet, underholdning m.m. Disse koncepter har imidlertid kun opnået en begrænset udbredelse i boligerne til trods for at prisen på måle-, styrings- og kommunikations-udstyr i dag ikke burde være en reel hindring. Forklaringen på den ringe udbredelse skal findes i følgende to forhold. For det første er der primært markedsført lukkede systemer, der ikke kan kombineres med andre produkter og koncepter. I et lukket univers er udvidelsesmulighederne begrænsede, og prisen på ekstraudstyr og tillægstjenester er ofte høj. For det andet har tilbudene omhandlet ledningsbaserede løsninger med store installationsomkostninger og manglende fleksibilitet, når behovene ændres. I fremtidens velisolerede bolig vil elapparater med indbygget intelligens svare for ca. halvdelen af bygningernes samlede energiforbrug. En styring af disse apparater forudsætter en trådløs kommunikation. For at fremme etableringen af et reelt marked for udstyr til måling og styring af energiudstyr i boliger har Elsparefonden taget initiativ til en åben og trådløs standard for kommunikation i boligerne Åbnet Hus -kommunikation. 4

Grundidéen er, at brugerne skal kunne kombinere forskellige tredje-parts produkter og trinvis kunne udvide systemet i takt med, at behovet og udbuddet af produkter vokser. Plug and Play og et stort udbud af tredjepartsprodukter skal gøre overvågning, måling og styring enkel og billig. Elsparefonden vil fra efteråret 2006 markedsføre produkter, der overholder den åbne standard i en samlet forbrugerkampagne. For at understøtte denne markedsudvikling vil fonden udvikle hjemmesider og software, der kan integrere forskellige produkter samt gennem-analysere og styre boligernes energiforbrug. Dette koncept vil samtidig kunne bane vej for forskellige tilbud omkring forbrugerrespons på prissignaler. Det er helt afgørende at der udvikles kompatible løsninger til prisfølsomt energiforbrug, energibesparelser og andre home automation emner. Udstyr til home automation findes allerede eller er på vej i år 2006 I vedlagte bilag er nævnt en række firmaer, som allerede har konkrete produkter på markedet eller som er på vej i 2006. Heraf ses, at der findes eksisterende teknologi, der allerede giver mulighed for fjernstyring af både el og varme, samt mulighed for overvågning af huset med hensyn til alarmer og elforbrug. Et par af produkterne vil kunne måle effekten på det apparat de styrer. Disse effektmålinger kan bruges til overvågning af boligens energiforbrug. Endvidere kan de få en central betydning i forbindelse med effektregulering af elnettet, fx ved frekvensfald. Fælles for samtlige produkter i bilaget er, at de kommunikerer via den trådløse protokol Z-Wave 4. Dette giver muligheder for at produkterne kan kommunikere trådløst med hinanden. Firmaet Zensys, som har hovedkvarter i USA, men udviklingsafdelingen placeret i København, har udviklet teknologien Z-wave. Det er en chip med en dertil hørende software-protokol, som muliggør to-vejs kommunikation i et selvorganiserende netværk, og som på grund af lav pris og lavt energiforbrug er velegnet til home automation. Protokollen sikrer at når en ny komponent bliver tilført hjemmet, indgår den automatisk i netværket. Blandt andet Danfoss anvender denne teknologi i nye versioner af deres termostater Fremtidens muligheder med de nuværende teknologier I dag installeres der allerede i mange nye produkter hardware til fjernkontrol. I forbindelse med produktionen af disse produkter vil der kun være en lille meromkostning forbundet med også at få systemet styret til at reagere på prissignaler. Styringen kan installeres enten direkte i produktet, eller via en central enhed i boligen. Tænkes en opvaskemaskine at skulle startes om morgenen eller om aftenen, er det ofte ikke nødvendigt at den er færdig en time senere. Udstyres en opvaskemaskine med et antal valgmuligheder f.eks.; Tænd nu, Tænd inden 3 timer, Tænd inden 6 timer eller Tænd inden 9 timer, vil opvaskemaskinen starte, når det er økonomisk mest fordelagtigt for forbrugeren. Beslutningen om faktisk starttidspunkt tages automatisk enten på baggrund af en standardantagelse om prisens variation over døgnet eller på baggrund af en aktuel pris eller prisprognose, som udsendes af handelsselskabet. Der opnås på denne måde fordele for både kunden og samfundet. Kunden opnår en økonomisk besparelse på elregningen, og samfundet opnår at noget spidslastforbrug flyttes til et andet tids- 4 Se www.zen-sys.com 5

punkt. Tilsvarende flytninger af energiforbrug vil ikke alene kun opnås ved opvaskemaskiner, men også ved fx vaskemaskiner, tørretumblere, frysere, rum- og vandopvarmning. Det er i den henseende vigtigt at bemærke, at forbrugerens komfort ikke påvirkes, da apparaterne stadig anvendes ud fra forbrugerens præferencer. Oftest handler prisfølsomt energiforbrug om at flytte forbruget i forhold til priserne (load shifting), men kan også handle om bare at undgå forbrug i dyre timer (peak clipping) eller at udnytte lave priser (valley filling) Med priselastisk elforbrug vil det give fordele for både forbrugere og samfundet. Det er vigtigt at fokusere på, at det er boligejeren, der i alle tre tilfælde skal afgøre hvilket udstyr der må udkobles, samt hvornår og hvor længe. Endvidere skal boligejeren altid have mulighed for at koble udstyret til igen. Det er vigtigt at programmeringen af udstyret sker på en nem og overskuelig måde, med en engangsindstilling fx via en webside, hvorefter systemet virker per automatik. Stort potentiale i nyt udstyr der er allerede regnekraft indbygget Meget udstyr til automation og styring i boliger, som f.eks. lys og varme har allerede en CPU med program indbygget. Ligeledes er de fleste moderne hårde hvidevarer som vaskemaskiner, tørretumbler, opvaskemaskiner o.l. forsynet med en CPU og dermed programmeret styring. Det næste skridt er at tilføje kommunikation til apparatet, og derved kunne ændre i setup eller ændre apparatets tilstand. Kommunikationen tilføjes typisk for at øge apparatets ydelse. For hårde hvidevarer vil det være en besparelse i strømudgifter givet der er forskellige tariffer hen over døgnet. For lys og varme vil det ligeledes være muligt at opnå en reduktion i energi udgifter med en central nat- og feriestyring. Endvidere kan komforten i boligen øges med kommunikation mellem de enkelte systemer f.eks. giver kommunikation mellem en rumføler og en gulvvarme styring mulighed for at regulere temperaturen bedre, end hvis man f.eks. regulerer ud fra returvandets temperatur alene. Ligeledes øges komforten og driften optimeres med kommunikation mellem varme og ventilationssystemer. Hvis man vil bygge funktioner til fleksibelt elforbrug ind i apparater, der allerede har mulighed for kommunikation med andre dele af et home automation system, er det kun et spørgsmål om at udvide programmet med nogle ekstra linier for at opnå denne ekstra fordel. Apparater der ikke allerede har mulighed for kommunikation, men har intelligens indbygget, så som vaskemaskiner og tørretumblere, skal tilføres hardware i form af et kommunikations interface. Her findes der løsninger til trådløs kommunikation til under 20 DKK for en komplet radio til trådløs kommunikation, og denne pris forventes halveret i løbet af et års tid. 6

Timemålere En vigtig forudsætning for at brugerne kan få økonomisk gevinst ved at tilpasse forbruget til de aktuelle priser er at deres energiforbrug bliver målt løbende, fx med en timemåler. Hvor det tidligere var utænkeligt at alle forbrugere skulle have en fjernaflæst energimåler, så tegner dette sig nu som en realistisk mulighed. I Italien afsluttes i år et projekt som giver 30 millioner kunder en fjernaflæst elmåler. I Australien og Storbritannien har regulator udgivet cost-benefit analyser som påpeger det hensigtsmæssige i at udrulle fjernaflæste målere til alle forbrugere 5. I Sverige vil praktisk talt alle kunder have fjernaflæste elmålere i 2009. Sydvest Energi har installeret fjernaflæste måler hos 40.000 af deres kunder og vil have nået alle 136.000 kunder i 2007. Også NESA, Odense Energi og Energi Fyn investerer i fjernaflæste målere. Disse eksempler svarer til 8% af elmålerne i Danmark. Der er behov for en plan for udrulning af fjernaflæste energimålere i Danmark, herunder at sikre at indtægtsrammeregulering eller anden regulering ikke står i vejen for en sådan udrulning. EU s Energiservice-direktiv, som forventes vedtaget dette forår, peger på nytten af gode målere: Member States shall ensure that.. final customers.. are provided with.. individual meters.. that provide information on actual time of use. When an existing meter is replaced, such.. meters shall always be provided.. (se note for den fulde tekst 6 ). Dette kan være en anledning til en afbalanceret plan for en udrulning af intelligente målere i Danmark. 4. Priser og tariffer For en almindelig husholdninger koster elektricitet 1,80 kr/kwh, men det er kun 19% af den samlede betaling, som er den rene energibetaling 7. Transport og PSO udgør 16%. Moms og skatter udgør over halvdelen af betalingen. Dynamiske priser og tariffer Hvis det eneste omkostningselement i den samlede elregning, som varierer, er selve energien Moms og skatter 57% Abonnement 9% Elektricitet 19% Transport og PSO 15% 5 OFGEM: Domestic Metering Innovation. Consultation, February 2006. ESC: Mandatory rollout of interval meters for electricity customers. March 2004 6 13.1: Member States shall ensure that, in so far as it is technically possible, financially reasonable and proportionate in relation to the potential energy savings, final customers for electricity, natural gas, district heating and/or cooling and domestic hot water are provided with competitively priced individual meters that accurately reflect the final customer's actual energy consumption and that provide information on actual time of use. When an existing meter is replaced, such competitively priced individual meters shall always be provided, unless this is technically impossible or not cost-effective in relation to the estimated potential savings in the long term. When a new connection is made in a new building or a building undergoes major renovations as set out in Directive 2002/91/EC, such competitively priced individual meters shall always be provided. 7 Energitilsynet, november 2005. 7

(spotprisen), så er det økonomiske potentiale for besparelser begrænset. Et eksempel viser at der kan spares 100 kr. for en elvarmekunde 8. Netselskabernes tarifer dækker primært transport af elektriciteten. Omkostninger til transport er stærkt varierende over tid, men tarifferne afspejler ikke dette. Når tabet i distributionssystemet er stort og når kapaciteten er ved at være fuldt udnyttet bør betalingen for transport også være høj. I elsystemet er der derudover flere elementer, som kan øge incitamentet for dynamisk energiforbrug. Dette handler om: At muliggøre at husholdninger kan levere regulerkraft og reserver. Traditionel leveres disse relativ dyre ydelser fra produktionsanlæg, men de kan også leveres af forbrugssiden. I visse tilfælde kan forbrugssiden faktisk levere hurtigere reserver end produktionssiden. Der er behov for udvikling af procedurer m.m. for at dette kan udnyttes effektivt. At udvikle en dynamisk tarifering til at dække omkostningerne til reserver m.m. Fx er behovet for at reservere regulerkraft varierer stærkt, og er fx afhængig af om transmissionsforbindelserne er fyldte. En dynamisk tarif kunne afspejle dette og øge incitamentet til at flytte forbruget i tid. Energiafgifterne burde ideelt set også variere over tid. En højere beskatning om dagen end om natten ville give en række økonomiske fordele i forhold til udbygning af nettet og øge mulighederne for at indpasse mere vindkraft. Hvis alle priselementer varierede efter spotprisen (men med samme årlige betaling), så ville besparelsen ved at tilpasse forbruget til priserne kunne øges fra 100 kr til 2.900 kr per år. Med intelligente tariffer, som varierede efter de relevante forhold, som er nævnt ovenfor, er det realistisk at besparelsen ved at tilpasse forbruget kan nå 1.000 kr. per år for en husholdning med elvarme eller et hus med fjernvarme. Hønen-og-ægget-situationen må brydes. Politikerne har en vigtig rolle i denne opgave. 5. Rollefordelning Netselskaberne har en stor rolle med hensyn til at udrulle fjernaflæste elmålere. Dette er deres opgave og de har kompetencen. Det er endvidere et monopolområde. De målte data bør på en moderne måde stilles til rådighed for forbrugerne. Dette kan fx ske som allerede praktiseres af mange netselskaber og af Elsparefonden via Internettet, hvor tal og kurver kan præsenteres og konsekvenserne for omkostningerne kan beregnes. Der kan evt. også være brug for at kunderne selv direkte kan tilgå målingerne. Dette kan fx ske via en pulsudgang, som kan opsamles lokal. Dette kan give real-tids data for forbruget. Netselskabet vil typisk hente data hjem hver nat, således at de først kan vises med en døgns forsinkelse. I forbindelse med Energy Trader og det intelligente energisystem er der to nye kommunkationsstrømme, som også skal findes deres plads. Dette er dels fremsendelse af aktuelle priser (dagligt eller i real-tid), og dels fremsendelse af styresignaler til det udstyr som skal reagere på priserne. 8 Det er antaget at kunden reducerer forbruget med 5%, når prisen øges med 10% og forøger forbruget tilsvarende ved faldende priser. 8

En række forhold taler for at lade disse signaler løbe af andre veje end elmåleren. Anvendes i stedet mere generelle kommunikationsveje, som Internettet og mobiltelefoni kan der opstå et langt større kommercielt marked på dette område. Handelsselskaber kan konkurrere om måden at fremsende priserne og leverandører af styringsudstyr kan konkurrere på både udstyr om måder at styre dette. Handelsselskaberne vil i fremtiden have en vigtig rolle med at udvikle en samlet tarifering, som dække energiprisen (fx elspot og elbas) og de forskellige reserver (regulerkraft og andre reserver). Forskellige handelsselskaber kan konkurrere om at tilbyde tariffer, som kan gøre automatisk tilpasning af elforbruget, attraktivt. Konkurrencen kan også omfatte at fremsende (pris-)signaler, som er kompatible med kundernes automatikudstyr. 6. Bidragsydere Denne tekst er udarbejdet på baggrund af Energy Camp 05, hvor gruppe 2 udstak ideerne til Energy Trader. Udover Gruppe 2, så har en større gruppe medvirket aktivt i denne proces. Energy Camp 05, gruppe 2: Pia Rasmussen, DTU, Hanne Jersild, Vindmølleindustrien, Lars Landberg, Risø, Martin Wittrup Hansen, DONG, Svend H. Andersen, Arcon, Niels Vilsbøll, Vestas, Carl Helmers, Fredericia Fjernvarme, Bjarke Fonnesbeck, IDA, Mikael Togeby, Energinet.dk (nu Ea Energianalyse) Skrivegruppe, som har bidraget til denne tekst: Søren Hansen, Danfoss, Thomas B. Houberg og Thomas K Bauer, Innovus, Mikael Koch, Erik Herløw Design og Tell-it-online, Carl Hellmers, Fredericia Fjernvarme, Göran Wilke, Elsparefonden, Knud Ole Helgesen Pedersen, Helena Segerberg og Rikke H. Jensen, DTU, Bjarke Fonnesbeck, IDA, Michael Kjær Jacobsen, KMD Energi, Ebbe Münster, PlanEnergi og Mikael Togeby, Ea Energianalyse Vi modtager gerne kommentarer til denne tekst. Kontaktperson: Mikael Togeby, 60 39 17 07, mt@eaea.dk. 9

Bilag: Eksempler på udstyr til home-automation Dette bilag giver en oversigt over nogle af de fabrikanter og deres produkter som findes på markedet eller som kommer på markedet i 2006 og som anvendes i forbindelse med home-automation. Danfoss har fjernstyret gulvvarme og termostater til radiatorer, der giver mulighed for indstilling af de enkelte værelsers temperaturer. Endvidere giver varmesystemet mulighed for at indstille forskellige dag og nattemperaturer. Danfoss kompressorer til køleskab og aircondition er i dag ikke fjernstyrede, men dette kan indbygges uden den helt store meromkostning, når dette bliver aktuelt. I 2006 kommer Danfoss med termostater til radiatorer, der vil kunne styres med Innovus og Tell-it-onlines udstyr, jf. nedenfor. Med udstyr fra det norske firma HusetMitt er der mulighed for overvågning af boligen, for at kontrollere om lyset er tændt eller slukket, om et vindue er lukket, samt om strygejernet eller kaffemaskinen er slukket, samt kameraovervågning. Udstyret bygger på små radiomodtagere der indsættes i stikkontakterne. En central enhed i boligen styrer apparaterne i de forskellige stikkontakter. På en computer med internetforbindelse kan et ugeprogram indlægges for varme- og lysstyring. Her kan man indlægge hvilke temperaturer der ønskes på forskellige tidspunkter i de forskellige værelser. Ligeledes er der mulighed for at indlægge et belysningsprogram for huset. Firmaet Innovus kommer med flere forskellige typer udstyr i 2006. I den nærmeste måned vil man kunne finde en Innovus lysdæmper, der kan fjernstyres lokalt, på markedet. I tilslutning til de forskellige lysdæmpere vil være muligt at tilkoble et panel med 4 kontakter, eller en fjernbetjening, hvor der er muligt at centralt styre belysningen. Her er det muligt at fra en forudbestemt indstilling vælge hvilke lamper der skal være tændt samt hvilken lysstyrke disse skal have. I lysdæmperen er der indbygget en mulighed for effektmåling. Innovus vil til efteråret udkomme med en enhed til central styring og overvågning af boligens el, lys, varme og alarmer. Styringen kan foretages både indendørs og udendørs. Brugerfladen kan være en computer, mobiltelefon eller pda. Til efteråret vil firmaet Tell-it-online introducere et produkt på markedet med mange funktioner indbygget, bl.a. radio, musik, telefon, e-mails, styring og overvågning af for eksempel lys, varme og elforbruget på apparater. Produktet virker helt uden brug af separat computer. Produktet har indbygget en højtaler og en lille skærm med touch-screen, dvs. brugeren kommunikerer ved berøring af skærmen. Skærmen vil oftest være slukket. Enheden kommunikerer med forskellige enheder, der indsættes i stikkontakterne. Også dette produkt vil have mulighed for effektmåling af forskellige apparater. 10

D OPBYGNING AF ELMARKEDET ÅR 2006 201

Den systemansvarlige eller Transmission System Operator (TSO), i Danmark Energinet.dk, har ansvaret for forsyningssikkerheden i transmissionsnettet, samt at tilse at produktion og forbrug er i balance hvert sekund (frekvensregulering). Regulerkraft: Ved ubalance kontakter TSO først og fremmest produktionsselskaber men også forbrugere for regulering af produktionen hhv. belastningen. Denne elektricitet der handles her kaldes Regulerkraft. Varsel = 15 min. Reserver: Ved hurtig balancering. Varsel = Fra sekunder op til 15 min. Ubalance: Forskellen mellem Den Balanceansvarliges bud på produktion/forbruget og det faktiske forbrug. Denne ubalance købes af hhv. sælges til TSO. Gevinsten bruges til drift af transmissionsnettet. På Elbørsen bestemmes markedsprisen for el. På elbørsen mødes producenter, detailhandlere, traders, mæglere og store elforbrugere. Børsen, der ejes af Nord Pool Spot AS, består af tre dele: Elspot hvor elektriciteten forhandles dagen i forvejen. Købs- og salgsbud samt antal kwh skal være Nord Pool i hænde dagen i forvejen kl. 12. Ca. kl. 14 foreligger markedspriserne time for time. På elspot forhandles ca. 30% af al el. (119 TWh i 2003.) Elbas hvor elektriciteten forhandles min. en time før forbrug. Salgs- og købsbudene må dog tidligst foreligge efter at priserne på Elspot er offentliggjort. På elbas forhandles ca. 0,2 af al el. Nord Pools finansielle elmarked er et marked hvor der handles med prissikringskontrakter. Opbygning af elmarkedet år 2006 Netvirksomheder (Den lokale netoperatør) ejer, udbygger og vedligeholder distributionsnettet, fx Nesa. Produktionsselskaberne producerer el, der transporteres via elnettet. Produktionsselskaberne er koblet på transmissionsnettet eller distributionsnettet. Elforbrugere kan derudover få elektriciteten direkte fx fra en husstandsmølle. Billedet stammer fra Energistyrelsen Den Balanceansvarlige (BA) skal til TSO angiv det kommende døgns forventede produktion/forbrug. Produktionsselskaberne skal angive hvor meget elektricitet de vil producere time for time. Netselskaberne skal ligeledes angive forventet forbrug time for time. Produktions- og forbrugsdata skal være BA i hænde senest kl. 16 dagen i forvejen. BA køber og sælger produktionen hhv. forbruget af produktionsselskaberne hhv. netselskaberne og sælger disse data videre til TSO. Elforbrugerne køber el fra Handelsselskabet eller Den forsyningspligtige virksomhed. De forsyningspligtige virksomheder forsyner de forbrugere, som ikke ønsker at benytte sig af muligheden for frit leverandørvalg. De skal tilbyde alle forbrugere el til markedspris. Den forsyningspligtige virksomhed køber el hos handelsselskabet. Handelsselskaber køber el på Nord Pools elbørs eller hos produktionsselskabet. Nettarif: Afgift til vedligeholdelse af elnettet. PSO (Public Service Oligantions) er offentlige forpligtelser fx forsyningssikkerhed og miljøvenlig el. Trader: Traderen kan købe strøm fra en producent og sælge den til et handelsselskab, eller købe fra et handelsselskab og sælge til et andet. En trader har balanceansvar over for TSO, dvs. køb og salg skal være ens time for time. Mægler: En mægler formidler en handel, fx mellem en detailhandler og en producent.

BILAGS FORTEGNELSE Bilag 1: Opbygning af protokol, OSI-modellen Bilag 2: Lynberegninger fra B&O Bilag 3: Mail fra Bjarke Fonnesbæk, Ingeniørforeningen d. 18. april 2006 Bilag 4: Forbrugskurver 2004 Databehandling af grafer til figurer i kapitel 5. Data hentet fra Elforbrugspanelerne internetreference [17] Bilag 5: Elpriser hele Norden Kilde: Mikael Togeby 203

www.oersted.dtu.dk/cet Ørsted DTU Centre for Electric Technology (CET) Technical University of Denmark Elektrovej Building 325 DK-2800 Kgs. Lyngby Denmark Tel: (+45) 45 25 35 00 Fax: (+45) 45 88 61 11 E-mail: cet@oersted.dtu.dk