*+ ",-.+/,-01 )2/3)(4! " # $%%&'((%)) '

Transkript

1 *+",-.+/,-01)2/3)(4! " #$%%&'((%))'

2

3 ! iii

4 Föreliggande licentiatavhandling utgör en delrapport från projektet "Direkt och indirekt laststyrning i byggnader" (projektnr 4184) pågående vid Avdelningen för Energihushållning, Institutionen för Värme- och Kraftteknik, Lunds Universitet LTH. Docent Jurek Pyrko har varit projektledare och huvudhandledare. Docent Mikael Klintman vid Sociologiska Institutionen, Lunds Universitet, har varit biträdande handledare. Projektet har utförts inom ELAN-programmet, ett forskningsprogram kring elanvändning och beteenden på en avreglerad elmarknad. ELANs huvudfinansiärer är energiföretagen Eskilstuna Energi & Miljö, Fortum, Göteborg Energi AB, Göteborg Energis forskningsstiftelse, Jämtkraft AB, Skellefteå Kraft AB, Skånska Energi AB, Sydkraft AB och Vattenfall AB via Elforsk (Svenska Elföretagens Forsknings- och Utvecklings AB) samt Statens Energimyndighet och Formas. Licentiatavhandling ISRN LUTMDN/TMHP--04/7025--SE ISSN Kerstin Sernhed kerstin.sernhed@vok.lth.se Institutionen för Värme- och Kraftteknik Lunds Universitet Box 118, Lund, Sverige iv

5 Sammanfattning Elektricitet måste produceras samtidigt som den används. Detta ställer naturligtvis stora krav på produktion och på överföring i elnätet. Tidigare har ett ökande el- och effektbehov tillgodosetts med en utbyggnad på produktionssidan. Då produktionskapaciteten idag snarare minskar än ökar ligger det ett nationellt intresse i att undersöka lösningar även på användarsidan; det vill säga att på behovsbasis få elanvändare att minska eller flytta sitt effektuttag. För lokala aktörer på elmarknaden kan det finnas varierande tekniska och ekonomiska skäl till att utveckla metoder för att kunna påverka kunders elanvändningsmönster. I denna undersökning är tio hushåll som bor i elvärmda hus satta under lupp. Hushållen är alla kunder till elbolaget Skånska Energi AB. Detta elbolag har sedan 1999 utrustat sina kunder med ett fjärravläst mätarsystem (CustCom) som även innefattar en funktion med lastbortkopplingsmöjligheter. Det finns en hel del studier, både i Sverige och i andra länder, som undersöker vanors inverkan på energianvändningen i ett hushåll. Något som inte har problematiseras tidigare är dock vanornas betydelse för den momentana elanvändningen, det vill säga hushållens effektbeteende. I delstudie 1 i föreliggande avhandling undersöks de tio hushållens effektbeteende genom att hushållsmedlemmarna får föra energidagbok under en fyradagarsperiod i januari Samtidigt som hushållen noterar tidpunkter, aktiviteter och utrustning som rör deras energianvändning, mäts hushållens elanvändning för värme, varmvatten och hushållsel per fem minuter. Genom att jämföra hushållsmedlemmarnas dagboksanteckningar med lastkurvorna som fås från mätningarna kan utrustning och aktiviteters inverkan på effektuttaget fastställas för varje hushåll under perioden. En analys av hushållens allra högsta effekttoppar ger vid handen att det är användning av utrustning som innebär hastig uppvärmning av värmeelement i utrustningen som ger upphov till de största effektuttagen, till exempel bastu, tvättmaskin och torkutrustning, matlagning (ugn, spis, vattenkokare och mikrovågsugn), diskmaskin och extra elelement. Att sätta på bastun samtidigt som man tar en dusch ger till exempel upphov till en effekttopp på 7-9 kw. Tillsammans med effektbehovet för uppvärmning, belysning och den autonoma energianvändningen för till exempel kyl och frys når vissa hushåll upp till huvudsäkringsnivån (ca 13,8 kw vid en huvudsäkring på 20 A). Detta betyder att hushållselen står för en betydande del av de högsta effekttopparna, men att det framförallt är i samband med stora effektuttag för värme och varmvatten som de allra högsta effektuttagen uppstår. I Delstudie 2 utsätts hushållen under tre veckor för ett laststyrningsexperiment, där hushållens värme eller varmvattenberedare stängs av med hjälp av en lastbortkopplingsfunktion i Cust- Comsystemet som styrs från nätbolaget. Värme och varmvatten stängs av under perioder på 1-4 timmar (vid ett tillfälle stängs varmvattenberedarna av i 16 timmar) utan att hushållen vet när eller hur länge styrningarna genomförs. Hushållens värme- och varmvattenkomfort och upplevelse av att bli styrda utifrån undersöks genom en kombination av metoder. Under laststyrningsperioden mäts hushållens inomhustemperatur för att kunna fastställa sänkningar av inomhustemperaturen under styrningarna. Hushållen får fylla i ett komfortblad där de på daglig basis får anteckna om de upplever något speciellt som har med deras värme- och varmvattenkomfort att göra, samt anteckna vid vilka tider som de är borta från hushållet. Detta för att kunna avgöra om hushållet har missat några styrningstillfällen. iii v

6 Efter laststyrningsperioden utförs samtalsintervjuer med hushållen, som bandas och transkriberas i sin helhet. Syftet med intervjuerna är att ta reda på hur hushållen har upplevt laststyrningen, att få inblick i hushållens tankar om energianvändning, att få ta del av hur hushållen tycker att laststyrning bör vara utformad för att passa kundernas önskemål och förutsättningar. I intervjuerna diskuteras även indirekt laststyrning i form av två olika prissättningar: En klassisk tidstariff där priset för elen går ner mellan vissa klockslag och en effekttariff där en faktor av nätavgiften baseras på ett medelvärde av kundens tre högsta effekttoppar under en månad. Vid analys av intervjuer, komfortblad och temperaturmätningar visas att hushållen har upptäckt vissa styrningstillfällen och missat andra. Som mest gick inomhustemperaturen ner med 2,5ºC. De längre styrningarna på tre och fyra timmar gav naturligtvis upphov till de största sänkningarna, men samtidigt visar sig solinstrålning påverka temperatursänkningen mycket varför styrningar på morgnar verkar känsligare att utföra än styrningar på kvällar då solinstrålning kan kompensera för värmebortfallet. Hushållen håller sinsemellan olika inomhustemperatur, vissa hushåll håller runt 18,5ºC och andra är vana vid temperaturer runt 24ºC. Ett hushåll som håller lägre inomhustemperatur i normalfallet torde vara känsligare för temperatursänkningar på ett par grader. I undersökningen visade sig dock hushåll med högre medeltemperatur känna av sänkningarna i minst lika hög grad. Detta kan bero på att dessa hushåll har anpassat sin klädsel till sin höga inomhustemperatur och går barfota och lättklädda även vintertid. En annan faktor som också spelar roll för upplevelsen av värmebortkopplingen är hur fort temperatursänkningen sker. Hushåll med direktverkande el har ingen värmelagring i radiatorerna och därför blir det snabbt kallras från fönster. När det gäller styrning av varmvatten har detta knappt uppmärksammats av hushållen. I ett hushåll har man sett att vattentemperaturen i elpannan sjönk vid ett tillfälle. I ett annat hushåll fick man under en 16-timmarsstyrning helt slut på varmvattnet. Inget annat hushåll märkte av styrningen. Detta skulle kunna förklaras med att alla hushåll i undersökningen har relativt stora varmvattenberedare i förhållande till sitt varmvattenuttag. Nio av de tio hushållen säger sig kunna acceptera laststyrning i den form som har skett i undersökningen. Styrningslängden av värme tycker man dock bör begränsas till 2-3 timmar eller anpassas till utomhustemperaturen. Hälften av hushållen skulle vilja att det fanns en slags anordning som visar att nätbolaget styr för att man då kan vidta åtgärder, till exempel elda i brasa eller klä på sig extra eller för att man tycker att det är rimligt att få veta när bolaget styr. Den andra hälften tycker att det är onödigt att få veta så länge som styrningarna inte sker för ofta eller under för lång tid. I sju av de tio hushållen är kompensation på elräkningen i någon form en självklarhet för att man skall ställa upp på laststyrning. I de tre andra hushållen diskuteras snarare nyttan för alla kunder om bolaget kan hålla lägre priser genom att använda laststyrning. Hushållens förhållningssätt till tidstariff och effekttariff diskuteras i samtalsintervjuerna. Hushållen tycker att tidstariffen verkar enkel att förstå och man har redan vissa erfarenheter till exempel från telefonitaxor. Effekttariffen ter sig svår att förstå och framförallt tycker hushållen att det är svårt att veta när effekttoppar uppträder i hushållet eftersom man inte vet exakt hur mycket olika apparater drar och för att viss elanvänding beror på andra saker än på beteende, till exempel uppvärmning. iv vi

7 Vid en effekttariff finns det därför ett behov av en effektmätare eller en effektvakt i hushållet, eller möjligtvis att hushållet får lära sig vilken utrustning och vilka aktiviteter det är som ger upphov till höga effekttoppar. De elanvändande aktiviteter som hushållen säger sig kunna flytta på är framförallt användning av tvättmaskin, torkutrustning och diskmaskin. Matlagning och personlig hygien vill man helst inte behöva flytta på i tiden. Utifrån resultaten kan slutsatsen dras att både direkt och indirekt laststyrning är, från hushållens perspektiv, möjliga åtgärder som skulle kunna flytta elanvändning från kritiska tidpunkter. v vii

8 The users beyond the peak loads Electricity use and load management in electric heated houses. A customer-utility perspective. Case Studies. Summary Electricity must be produced at the same time as it is used. This necessitates flexibility in the electricity production and electricity networks. Until recently, the increase in electricity demand and peak power demand has been met by expansion of the electricity production. Today, due to the deregulation of the electricity market, the production capacity is decreasing. Therefore, there is a national interest in finding solutions to peak problems also on the demand side, i.e. enabling electricity users to decrease or shift load when needed. For local players in the electricity market, there are various technical and economic motives for developing methods to influence or control customers usage patterns. In the studies described here (Study 1 and Study 2) ten households in electrically heated houses, were examined. The households were all customers of the electric utility Skånska Energi AB. In 1999 the utility equipped their customers with a remote metering system (CustCom) that has an in-built load control component. A large number of studies, in Sweden as well as in other countries, investigate the impact of habits on energy use within a home. A hitherto not investigated area is the effect of habits on the load pattern. In Study 1 (of this licentiate thesis), the load pattern of ten households was examined by using energy diaries combined with frequent meter readings (every five minutes) of the load demand for heating, hot water service and domestic electricity use. Household members kept energy diaries over a four-day period in January 2004, noting time, activities and the use of household appliances that run on electricity. Comparison of the data from these two sources provided an estimate of the impact of various activities and the use of electrical appliances on load demand. The analysis showed that the use of heat-producing household appliances, e.g. sauna, washing machine and dryer, appliances used for cooking (oven, kitchen range-hob, electric kettle and microwave oven), dishwasher and extra electric heaters, contribute to the household s highest peaks. Turning on the sauna and at the same time using the shower equates to a peak load of 7-9 kw. This, in addition to the use of electricity for heating and lighting along alongside electricity use for refrigerators and freezers, results in some households reaching their main fuse level (roughly 13,8 kw for a main fuse of 20 A). This means that the domestic use of electricity makes up a considerable part of the highest peak loads in a household, but the highest peaks occur together with the use of electricity for heating and hot water. vi viii

9 In the second study, Study 2, the households participated in a load control experiment, in which the utility was able to turn on and switch off the heating and hot water systems remotely, using the CustCom system. Heating and water heaters were switched off for periods of 1-4 hours (except for one occasion during which the water heater was switched off for 16 hours) without letting the households know when the control periods would take place or how long they would last. Household heating and hot water comfort as well as the households attitudes towards and experiences of being controlled were investigated using a combination of methods. During the experiment period, which lasted three weeks, the household indoor temperature was measured to establish the temperature drops caused by switching off the heating system. The households were asked to make notes of their experiences of thermal comfort and hot water comfort on a specified comfort sheet. In order to be able to ascertain whether the households had missed out on any of the control periods, the household members had to keep a record of when they were away from home. Following the test period, interviews were carried out in order to establish the household experiences of the load control experiment, to gain insight into the household members views of their energy use and energy habits, and to gain an understanding of the requirements that customers have regarding load control measures. Issues such as limitations of control time, compensation and feedback were discussed. Also, a more indirect form of load control - tariffs - were discussed, namely classical time tariffs and tariffs using a peak load component where the grid fee is based on an average of the customer's three highest hourly peaks during one month. Interview data, records of thermal and hot water comfort and indoor temperature readings showed that the households noticed some of the control periods but that equally some went unnoticed. At its lowest, the indoor temperature went down by 2,5ºC. Obviously, longer control periods of three or four hours contributed to larger temperature drops, but at the same time sun radiation through windows affected the indoor temperature. Hence, the households seemed to be more sensitive to load controls in the mornings than in the evenings when the sun had had the chance to heat up the house. The households under investigation kept different indoor temperature levels; the average temperature ranged from 18,5ºC to 24ºC. Intuitively, a household that normally keeps a lower indoor temperature should be more sensitive to a temperature drop of a couple of degrees. In this study, however, the households with a higher average indoor temperature tended to sense the temperature drops to the same extent as those with lower average indoor temperatures. This may be a result of these households adapting their clothing to the high indoor temperature by for instance wearing T- shirts or walking around barefoot even in wintertime. Another factor impacting on the thermal experience is the speed of the temperature drop. Houses equipped with direct resistive electric radiators and light frameworks lack the capacity to store heat and as such the indoor climate will be affected more easily. Load control of the hot water systems went unnoticed. Only one household experienced a shortage of hot water when the water heater had been switched off for several hours (during the 16-hour long control period). The other households did not notice the switch-off period at all. This may however be a result of the fact that the households participating in this study did have big water heaters in relation to their hot water needs. vii ix

10 Nine out of the ten households said that they would accept load control in the form that had been used throughout the experiment. The length of the control periods for heating, however, should be limited to 2-3 hours maximum or be adjusted to correspond with the outdoor temperature. Half of the households would like to have a device that signals when the utility is controlling the load in order to compensate for these periods, for example by lighting a fire or putting on an extra sweater. These households also suggested that it would simply be fair if the utility made them aware of when they were exerting load control. The other half thought that it was unnecessary to know exactly when their heating and water heaters were controlled as long as it was not done too often or for too long periods. For seven out of the ten households, electricity discounts as a result of load control were perceived to be a matter of course, i.e. if not offered the customers would not be interested in participating in this kind of load control measures. For the other three households, individual compensation was not perceived to be the main driver of participation. Instead it was argued that if the utility were able to offer competitive energy prices to all its customers, both the customers and the utility would benefit from load control. The households attitudes to time-differentiated tariffs and peak load tariffs were discussed in the interviews. The respondents found the time-of-use tariffs easy to understand and some of the households had already experienced this type of tariff, for example telephone tariffs. The peak load tariff seemed harder to understand and the respondents found it difficult to know when peak loads had been reached because they did not know how much power different appliances use and some electricity use is dependent on other factors over and above behavior, for example heating. To introduce a peak load tariff to the customers, a device for load readings or a load guard would be required in the households. Another possibility would be for the household to learn about load patterns and the appliances and activities that give rise to peak loads. When households were asked which load demanding activities they would consider shifting to a different time of day according to a tariff, the most frequent answer was the use of washing machines, dryers and dishwashers. Cooking and personal care however, were examples of activities that households were reluctant to shift. It could be concluded from the results of study 1 and 2, that both direct and indirect load control are, from the household perspective, possible measures to shift load demand from critical time periods. viii x

11 Erkännande För att denna licentiatavhandling skulle kunna komma till har många personer bidragit med hjälp och stöd på ett eller annat sätt. Tack till Elforsk, Formas och Energimyndigheten som har finansierat vårt projekt. Tack till Monika Adsten på Elforsk för din positiva uppmuntran. Jag skulle vilja rikta ett varmt tack till dem som hjälpt till i det dagliga forskningsarbetet: till min huvudhandledare docent Jurek Pyrko för handledning och din insikt om tvärvetenskapens umbäranden och till min biträdande handledare docent Mikael Klintman för att du hjälper mig att inte villa bort mig i teknikens värld. Tack också till professor Lennart Thörnqvist för att du delar med dig av dina erfarenheter och för att du tar dig tid när man knackar på din dörr. Tack till Mikael Näslund för alla tankar och tips och för värdefull korrekturläsning. Tack till min närmsta kollega, Juozas Abaravicius, för din vänskap, ett gott samarbete och för trevligt sällskap på konferenser. I vårt forskningsarbete har vi haft nära kontakt och samarbete med nätbolaget Skånska Energi AB. Lars-Erik Dahlström, Morris Bratt, Bengt Andersson och Mats Sjöström har ställt upp med tid, erfarenhet och ansträngningar. Framförallt har Bengt varit en klippa när det gäller att säkra mätvärden. Tack till er alla! Tack till de tio hushåll som har ställt upp i den här studien, sammanlagt 24 personer. Ni har varit väldigt tålmodiga och samarbetsvilliga. Utan er hade det inte blivit någon studie! Tack till alla kollegor på institutionen, som gör detta till en positiv och trevlig arbetsplats. Till alla i fikarummet på fjärde våningen som har bidragit till nya ord i min vokabulär och till många goda skratt. Ingen nämnd och ingen glömd! Tack till Tommy Persson och Peter Matsson för många trevliga luncher och för att ni är the Good Guys. Jag värdesätter er vänskap... Att skriva avhandling innebär framför allt mycket träning av en kroppsdel, rumpan. Jag skulle därför vilja tacka alla arbetskompisar som har sett till att även övriga kroppen har fått jobba. Tack till Peter, Gunilla, Pernilla och Uffe för badmintonmatcherna. OK Ulf, du vinner i badminton, men vem vinner i pingis? Tack till Fredrik Hermann för att jag har fått slå dig i magen så hårt jag kan på boxningen. Det är alltid bra att få ut alla aggressioner innan man kommer hem. Och samma sak till alla på innebandyn: Tack för rugbymatcherna! Och tack min röda cykel som så många gånger har burit mig sträckan Södra Sandby Lund och tillbaka. Tack mamma och pappa för att ni finns och bryr er om mig; för att ni skrattar med mig när jag skrattar, och gråter med mig när jag gråter. Detsamma gäller mina bröder Björn och Göran. Tack alla kompisar som betyder mycket för mig även när det går långt emellan träffarna: Johanna, Marie, Cilla, Nina, Helena, Jenny, Béa, Isabel, Anette, Sara, Lina, Elizabet... jag skulle önska mig mer tid tillsammans med varenda en av er och era familjer. ix xi

12 Slutligen, till min egen lilla familj: Oscar och Johanna ni är min stolthet och mina ögonstenar! Era foton blickar alltid ner på mig från bokhyllan på jobbet och påminner mig om att jag borde gå hem. Till Patrik, som jag har valt att dela mitt liv med, tack min vän för att du finns och för att du stöttar mig i det jag gör... x xii

13 Innehållsförteckning! "# "$%%& ''()*+,-(.')/)) +"$!!! +"$!00!$!!&./1213)4 5$%!6%%774!"## $ 88.$%6 8 98,.(2).)):8& (";<7 =% %= 8& )>! 8? '!7 =!"7!7 xi xiii

14 7! $%68 '/)) 6!=!., %%&'( )&"'"(* ) ,:4 2 4 $%70!!% %= )2@.,+((+-,.--/). - +""&,, +"!",-. ", $% /&0&#!"## /!" # /! +&&!".!""&&&"!"* )28@.)):A*-)+B1)C2& - & 1'"&*, 2"'"*, &&**!"&#** 1&** )"*- xii xiv

15 "7!7 00!&4 #&#* 3!"##"'"- 4"&"5-7!7?? " 7 % %="7 5$% 7!7 4D )!!67 <7 4 1 %="! 48 6'"#!7"7( )"!", 8" && 6&&'"-!&#&!;% %=!7 DD 9$$ 9##$$ 3$ +$( (2+D& 3&#&$* 3&#!"$ 6"#'" /!'":, &&'"" '&,.+8 )";+""& ( )";1&&## * )"(;&&(( )",;1"(* xiii xv

16 xiv xvi

17 Inledning Sverige är ett land med hög elkonsumtion. Vi har världens fjärde högsta elanvändning per capita. Endast Norge, Island och Kanada har en högre elanvändning per invånare. Den höga elanvändningen i dessa länder brukar förklaras med att länderna har god tillgång till billig vattenkraft, ett kallt klimat, samt att det finns en stor andel elintensiv industri (Energimyndigheten, 2003a). I och med att Sverige har haft goda förutsättningar för och således god tillgång till vattenkraft och att vi på 50- och 60-talet valde att göra stora satsningar på uppbyggnad av kärnkraftverk, fick vi så småningom ett produktionsöverskott av el. Elvärme marknadsfördes då som ett mycket bra alternativ för uppvärmning i småhus. För hus som är byggda efter 1960 är el det dominerande uppvärmningssättet och aktuell statistisk över uppvärmningsformer i småhus visar att el alltjämt idag är det vanligaste uppvärmningsalternativet. Mer än en tredjedel av alla småhus i Sverige idag använder el till uppvärmning antingen i form av direktverkande el (17,2 %) eller vattenburen el (15,6 %). Kombipanna är det näst vanligaste alternativet där det finns möjlighet att alternera mellan el, olja eller biobränsle (SCB, 2003). I dagens energipolitiska debatt framhålls inte längre elen som en given energikälla för uppvärmning. Den rådande fokuseringen på avveckling av kärnkraft gör att den kärnkraftsbaserade elproduktion som läggs ner, antingen måste kunna ersättas med annan elproduktion, elimport eller måste kunna sparas bort. Då bostads- och servicesektorn utgör ungefär hälften av den totala elanvändningen i Sverige är detta en viktig sektor att påverka för förändringar i elanvändningen. Elektricitet måste produceras samtidigt som den används. Därför kan vi i elförsörjningssammanhang inte bara tala energianvändning, utan även om ett momentant effektbehov där efterfrågan måste mötas i varje stund. Detta ställer naturligtvis stora krav på produktion och på överföring i elnätet. Sverige är ett land med stor del elintensiv industri, till exempel pappers- och massaindustri, stålindustri och kemisk industri. Ett driftsäkert elsystem är av stor betydelse för dessa branschers tillverkningsprocesser, liksom för IT-industri och kontorsverksamhet. Svenska Kraftnät har i uppdrag att bibehålla balansen i elnätet och att upprätthålla en effektreserv för de extrema situationer då det finns risk för effektbrist. Som en följd av avregleringen av elmarknaden 1996 har reservkapaciteten minskat. De anläggningar som fanns för reservkraft före avregleringen, framförallt oljekondenskraft och gasturbiner, ansågs inte längre kunna motivera sina kostnader då de användes alltför sällan (Energimyndigheten, 2003a). Elanvändningen i Sverige har haft en uppåtgående trend sedan 1970-talet. Mellan 1970 och 1987 ökade elanvändningen med i genomsnitt 5 % per år. Därefter har den årliga ökningen dämpats och de senaste åren har ökningen legat på ungefär 0,5 % per år. (Energimyndigheten, 2003b). Summa summarum över elförsörjningssituationen blir alltså att ett fortsatt stigande elbehov möts med nedläggning av basproduktion (kärnkraften) och en minskad effektreserv. 1

18 Tidigare har vi tillgodosett ett ökande el- och effektbehov med en utbyggnad på produktionssidan. Då produktionskapaciteten idag snarare minskar än ökar ligger det ett nationellt intresse i att undersöka lösningar även på användarsidan; det vill säga att på behovsbasis få elanvändare att minska eller flytta sitt effektuttag. För lokala aktörer på elmarknaden kan det finnas varierande tekniska och ekonomiska skäl till att utveckla metoder för att kunna påverka kunders elanvändningsmönster. I litteraturen benämns sådana här metoder för direkt och indirekt laststyrning. Direkt laststyrning är: en medveten begränsning av eleffektuttaget genomförd av Elanvändaren själv eller av energiföretaget, exempelvis genom fjärrstyrning. (Pyrko, 2004) Indirekt laststyrning anges som en: riktad inverkan på effektbehovet genom antingen prissättning (tariffer, rabatter, kontrakt), regelverk (lagar, regler, incitament) eller information. (Pyrko, 2004) Med andra ord modifieras kundens effektuttag här antingen per automatik genom tekniska styrfunktioner eller genom att kunden genom olika incitament förmås förändra sitt energibeteende genom att använda energi på ett annat sätt eller vid andra tillfällen. Både indirekt och direkt laststyrning har förekommit och förekommer fortfarande i olika nätområden i Sverige och i andra länder. I ett underlag till Svenska Kraftnäts utredning om effektbalansen diskuteras flexibiliteten på elmarknadens efterfrågesida, det vill säga huruvida påverkan på elanvändarna kan vara ett led i att hantera effektbalansen. I rapporten framkommer att: Konkurrensutsättningen av elmarknaderna och det faktum att man skiljer mellan nätverksamhet och elförsäljning har i praktiken gjort det mer komplicerat att utnyttja flexibiliteten på efterfrågesidan. (Svenska Kraftnät, 2002) I många fall har utrustning för rundstyrning - lastbortkoppling som skiftas mellan olika användare - monterats ned och i de fall där kontrakt med kunder fortfarande är i laga kraft ligger rätten att koppla bort last oftast på nätägaren. För elleverantörer är det därför bara de bolag som tillhör samma koncern som nätföretaget som kan utnyttja sådana möjligheter genom en form av trepartskontrakt. Antalet gällande avtal med kunder sjunker alltså samtidigt som behovet av lösningar på användarsidan förefaller öka. Direkt laststyrning är således inget nytt fenomen i Sverige. Laststyrning har använts och används fortfarande på sina ställen. Sydkraft och Vattenfall har inom ramen för större projekt som Mintop och Toppkap (Sydkraft), respektive Uppdrag 2000 (Vattenfall) gjort en del försök och studier av laststyrning av elvärmekunder där värme och/eller varmvattenberedare har styrts hos ett stort antal kunder (Sydkraft, 1988 och 1989, Vattenfall i Levin & Wesslén, 1993). Studierna har framförallt varit inriktade på att utvärdera teknisk styrutrustning och vilken effektreduceringspotential som finns i utförandet. Vilka konsekvenser som laststyrning har för de boende begränsas till att handla om mätningar av temperatursänkningar under bortkoppling av värme och om kundernas upplevelse av installationsfasen. Hur kunderna själva ser på sin värme- och varmvattenkomfort tas inte upp i rapporterna. Inte heller diskuteras kundernas inställning och acceptans av att bli styrda utifrån mer än som siffror på hur många hushåll som har valt att ställa upp i laststyrningsförsöken. 2

19 Indirekt laststyrning har också tidigare använts genom att tariffer har tillämpats för olika kundkategorier. För elvärmekunder har tariffernas syfte varit att anpassa förbrukarmönstret till elproduktionens variationer. Men även användandet av tariffer har minskat under senare år. Ett exempel på elbolag som idag försöker använda och utveckla en tariff för att påverka hushållskunders elanvändningsmönster genom en tariff som inkluderar en effektkomponent som en faktor i kundens nätavgift är Sollentuna Energi AB. Effektkomponenten baseras på ett medelvärde av kundernas tre högsta effekttoppar under en månad (Pérez Mies, 2002). Sollentuna Energis nya tariff har stundvis blivit hårt ansatt av kunderna och resulterat i att bolaget har blivit anmälda till Energimyndigheten, som har som ansvar att övervaka nätverksamheten då den är en monopolverksamhet. Därför är det av stort intresse att närmare undersöka kunders inställningar till olika typer av tariffer och förändringsbenägenhet av elanvändningsmönster utifrån påverkan av tariffer. Genom att svenska elbolag numera är ålagda att göra fyra avläsningar av kundernas elmätare per år, har allt fler bolag börjat investera i fjärravläsningssystem där också laststyrningsfunktioner ingår. Detta borde bidra till ett nyväckt intresse för laststyrningsmöjligheter av kunderna framför allt hos olika nätbolag. Övergripande syfte Den momentana elanvändningen i hushåll, det man skulle kunna kalla för hushållens effektbeteende har inte problematiserats i beteendevetenskapliga studier av energianvändning tidigare. Ett syfte i denna rapport är att undersöka el- och effektanvändning i hushåll i elvärmda villor. Eftersom hushållskunder är slutanvändare i elsystemet är den tidsmässiga elanvändningen i hushållet intressant för effektproblematiken. Värmesystem, annan elektrisk utrustning och de boendes aktiviteter undersöks här i en studie som kombinerar de två metoderna energidagbok och energimätningar. I undersökningen kopplas aktiviteter, utrustning och elanvändning ihop för att se vilka aktiviteter och vilken utrustning som bidrar till effekttoppar i hushållen elanvändningskurva. Denna studie kallas Delstudie 1: Energidagbok kombinerat med energimätningar". Studien utförs på tio hushåll som alla bor i elvärmda villor eller radhus. Delstudie 1 kan ses som en förstudie till Delstudie 2. Delstudie 2 kallas Laststyrning och intervjuer och handlar om ett laststyrningsexperiment som har utförts i de tio hushållen. Hushållen är el- och nätkunder till energibolaget Skånska Energi AB (SENAB). Bolaget installerade under 1998 och 1999 ett nytt fjärravläst mätsystem, CustCom, för alla sina kunder inom koncessionsområdet. Det nya systemet medger laststyrningsmöjligheter, vilket gör att endast enklare installationer krävs ute hos kunderna för att laststyrningsmöjligheterna skall kunna tas i bruk. I projektet undersöks laststyrningsmöjligheter med CustComsystemet, med avseende på effektbesparingspotential, storlek på återvändande last (den effekt som uppstår när ett bortstyrt system sätts på igen), sänkning av inomhustemperatur vid bortkoppling av värme med mera. Dessa tekniska faktorer, samt vissa miljömässiga faktorer, redovisas framförallt i Juozas Abaravicius licentiatavhandling Load Management in Residential Buildings. Considering Techno-Economic and Environmental Aspects. 3

20 I föreliggande rapport, i Delstudie 2, utgår perspektivet på laststyrning framförallt från kundernas sida. För att energibolaget skall kunna implementera laststyrningsåtgärder hos kunder i framtiden krävs kunskap om vilka konsekvenser som laststyrningen har för kunderna i praktiken och vad kunderna tycker och tänker om olika effektstyrande åtgärder. Därför är syftet med denna del i projektet att undersöka hushållens upplevelser av laststyrningsförsöket; deras värme- och varmvattenkomfort under laststyrningsförsöket, deras upplevelser av att låta bolaget styra värme och varmvattenberedare utifrån och på så vis släppa kontrollen över komforten i hemmet, vilka erfarenheter som hushållen har gjort som kan bidra till att utforma en laststyrning med hänsyn till kundernas behov och önskemål. Då det finns ett intresse från SENAB:s sida att kombinera direkta laststyrningsåtgärder med indirekta laststyrningsåtgärder i form av någon slags prissättning i syfte att påverka kundernas el- och effektanvändning, undersöks även hushållens inställning och tankar till två olika typer av tariffer. Hushållens upplevelser och tankar kring direkt och indirekt laststyrning behandlas i Delstudie 2. Föreliggande rapport baseras på ett projektsamarbete mellan forskningsgruppen för Effekthushållning i byggnader vid Lunds Tekniska Högskola och Skånska Energi AB. Forskningsgruppen arbetar tvärvetenskapligt med frågor som rör energi- och effekthushållning utifrån tekniska, ekonomiska, beteendemässiga och miljömässiga perspektiv. Rapportens disposition Först ges en kortfattad introduktion av det svenska elsystemet: produktion, elanvändning, handel och marknad tas upp för att ge en bakgrund till de effektproblem som kan uppstå. Sedan följer ett ganska ingående avsnitt av effektproblematiken i elsystemet. Vilka problem kan uppstå och vilka är aktörerna som drabbas? De empiriska studierna presenteras sedan som två delstudier. Som bakgrund till de båda empiriska studierna presenteras först fältet, det vill säga hushållen och energibolaget Skånska Energi AB och bolagets behov av laststyrning. Delstudie 1 behandlar en undersökning om el- och effektanvändning i de tio hushållen, där hushållens energirelaterade aktiviteter och användning av elektrisk utrustning kartläggs för att se vilka beteenden i hushållet som bidrar till störst effekttoppar. Undersökningen är baserad på en energidagbok som är kombinerad med täta energimätningar på värme, varmvatten och hushållsel. Delstudie 2 behandlar hushållens upplevelser av ett laststyrningsexperiment som har företagits under tre veckor i februari-mars Här undersöks först hushållens värme- och varmvattenkomfort under experimentet och deras upplevelser och tankar kring att få värme och varmvatten styrt utifrån. Hushållens inställning och tankar kring indirekt laststyrning, i form av två olika prissättningar på el och effekt undersöks också. Till sist följer en avslutande diskussion där de två delstudierna diskuteras i relation till varandra med avseende på de resultat som har kommit fram. 4