Beräkning av potentialen för styrning av värmelaster i enskilda byggnader : Utveckling av en metod som baseras på historisk elanvändning och utomhustemperatur

Sammanfattning: I Sverige ställs allt större effektrelaterade krav på både distribution och produktion av el, krav som förväntas öka i framtiden. Genom att kunderna är flexibla i sin efterfrågan kan den effekt som elsystemet är dimensionerat för minskas, vilket sänker kostnaderna för investeringar i bland annat elnät och spetslast. Dessutom kan utnyttjandegraden av variabla förnyelsebara energikällor öka, vilket har positiva ekonomiska och miljömässiga effekter. Den största potentialen för flexibel efterfrågan på el i Sverige finns i småhus med elberoende uppvärmning. Genom att styra uppvärmningen smart kan stora samhällsekonomiska vinster göras utan att inomhuskomforten påverkas. Beroende av byggnadens tekniska egenskaper och uppvärmningssystemets typ, skiljer sig den tillgängliga styrbara effekten, och tiden en styrning kan pågå mellan olika byggnader. Energimarknadsinspektionen anser att ett hinder mot ökad efterfrågeflexibilitet i Sverige är att kunskapen om den tillgängliga potentialen för varje slutkund är låg. Detta gör det svårare för både slutkunder, energitjänsteföretag och elnätsbolag att beräkna de nyttor som finns med att installera styrutrustning av värmesystem hos specifika kunder. Denna uppsats syftar därför till att undersöka möjligheterna till att uppskatta en byggnads potential för styrning av värmelaster, utifrån data på elförbrukning och utomhustemperatur. För att uppfylla syftet studerades först relevant teori inom området och tidigare arbeten med att, utifrån elförbrukning, uppskatta slutkunders möjlighet till efterfrågeflexibilitet. Därefter togs en egen metod fram för att uppskatta en byggnads potential för styrning av värmelaster, utifrån data på elförbrukning och utomhustemperatur. Slutligen analyserades 172 slutkunder i Trondheimsregionen, vilka var kategoriserade som hushåll, utifrån den framtagna metoden. Arbetet resulterade i en metod som utgår från en så kallad energisignatur, vilken grundas på sambandet mellan utomhustemperatur och elförbrukning. Genom detta ges en god uppfattning om effektbehovet för uppvärmning vid olika utomhustemperaturer vilket alltså gör det möjligt att beräkna den tillgängliga styrbara effekten. Denna metod gör det också möjligt att bestämma om en byggnad har elberoende uppvärmning eller ej. Tiden som en styrning är möjlig att genomföra är beroende av hur stort energiunderskott som kan skapas i byggnaden utan att inomhuskomforten sjunker. Detta beror av hur mycket termisk energi som kan lagras i byggnaden och hur välisolerad den är, vilket beskrivs som byggnadens värmetröghet. Intressanta samband, som skulle kunna användas för att bestämma värmetrögheten hos byggnader identifierades, då tidigare dags utomhustemperatur konstaterades ha stor påverkan på uppvärmningsbehovet hos flera av de analyserade byggnaderna. En byggnad med stor värmetröghet ska i teorin ha en stor påverkan av tidigare dags utomhustemperatur. Detta samband kunde dock inte valideras eftersom den data som analyserats var anonymiserad, varför de beräknade nyckeltalen inte kunde kopplas till olika byggnaders tekniska egenskaper. Inte heller byggnadens typ av uppvärmningssystem och värmedistributionssystem gick att bestämma i analysen. Detta kan påverka både potentialen för styrning av värmelaster, då vissa system är mer lämpade för styrning än andra, samt kostnaderna för att installera styrutrustning. En annan felkälla i metoden är att uppvärmningen behöver vara i linje med det faktiska uppvärmningsbehovet för att det ska vara möjligt att dra korrekta slutsatser om påverkan från tidigare dags utomhustemperatur. Av de 172 analyserade byggnaderna beräknades den styrbara effekten för 79 stycken, då övriga byggnader antingen saknade elberoende uppvärmning eller ansågs ha ett för osäkert samband mellan utomhustemperatur och elanvändning för att kunna inkluderas i beräkningarna. Det kunde konstateras att 15% av de analyserade byggnaderna stod för över hälften av den tillgängliga styrbara effekten i byggnadsbeståndet. Detta visar på vikten av att identifiera de kunder som har störst potential.