Studie av marknadsförutsättningar för Intelligent Energy Management (IEM) System Anna Nordling, Claes af Burén, Ingrid Nohlgren WSP Sustainable Innovation 2017-03-09
Innehåll 2 Omfattning och bakgrund Scenarioanalys Bilaga Sammanställning av lösningar för (el)energilager på fastighetsnivå
Omfattning och förutsättningar 3 WSP har på uppdrag av Sustainable Innovation genomfört en studie av marknadsförutsättningarna för Intelligent Energy Management (IEM) System samt en sammanställning av lösningar för (el)energilager. Marknadsförutsättningarna för IEM System har tagits fram genom en scenarioanalys av den framtida marknaden med ett 5 års respektive 10 års perspektiv, och fokuserar på den svenska marknaden men gör en utblick mot den internationella marknaden. Sammanställningen av lösningar för energilager på fastighetsnivå fokuserar på tillgängliga tekniker, pågående utveckling och demonstrations/pilot projekt. Uppdraget omfattar IEM systemlösningar där byggnaders energisystem anpassas till att egen producerad solenergi i större utsträckning kan användas och lagras lokalt och därmed minskar behovet av el från nätet, genom att: Anpassa energiförbrukningen Styra energiladdningen
Bakgrund 4 Sustainable Innovation AB är ett icke vinstdrivande företag som ägs av Föreningen för energieffektivisering (Effekt), och driver över 20 utvecklingsprojekt. Dessa projekt fokuserar på mobilitet, bebyggelse och smarta system, och stödjer hållbara innovationer genom att skapa samverkan mellan medlemsföretag, forskare och entreprenörer. Ett av de projekt som Sustainable Innovation driver är projektet Intelligent Energy Management Challenge (IEM), en internationell innovationstävling som nu är inne i verifieringsfasen där de fyra vinnarna i innovationstävlingen ska testa sina lösningar i verklig miljö ute hos kommuner och företag. Målet med tävlingen och verifieringsfasen är att få fram nya, flexibla lösningar där byggnaders energisystem anpassas till att solenergi i större utsträckning kan användas och lagras lokalt.
Olika typer av IEM system (de fyra vinnarna ) CERTH, Grekland. Teamet bakom AGILE har utvecklat ett självlärande energisystem som anpassar sig och blir allt bättre på att ta smarta beslut kring byggnadens energianvändning i realtid och samtidigt kravlöst möta slutkonsumentens behov. Amzur Technologies, USA. Har utvecklat en smart energimätare som förutser batteriförbrukning och hur mycket solkraft som genereras. Energimätaren kan även hjälpa användaren att välja när det är dags att ladda ur batteriet och när det är läge att köpa el från elnätet. KIC InnoEnergy, Sverige: teamet bakom lösningen Local System Operator (LSO) tar steget mot smartare energianvändning genom en innovativ affärsmodell som bygger på lokal produktion och konsumtion. Lösningen kan bidra till uppbyggnaden av smarta energisamhällen med användare och flerbostadshus som tillsammans bidrar till en mera hållbar energianvändning. Ferroamp Elektronik, Sverige. EnergyHub är en skalbar lösning som kan ge effektivare energihantering, mindre spillenergi, enklare installation och lättare underhåll för användarna. Precis som smartphones utgör en plattform för kommunikation, är EnergyHub en plattform för lagring av förnybar energi. IEM systemens utveckling påverkas i olika grad av utvecklingen av solceller och batterier. En del av dem som till exempel Amazur är väldigt starkt beroende av utvecklingen av solceller och batterier medan CERTH och Ferroamp kan utvecklas även i andra miljöer. Utvecklingen av solceller och batterier är dock den starkaste drivkraften för all IEM system. CERTH Ferroamp KIC Koppling till utvecklingen av solceller Amzur
Innehåll 6 Omfattning och bakgrund Scenarioanalys Bilaga Sammanställning av lösningar för (el)energilager på fastighetsnivå
Upplägg scenarioanalys 7 Steg 1 Identifiering av faktorer som påverkar utvecklingen av IEM Steg 2 Kvalitativ analys
Faktorer som påverkar utvecklingen av IEM System Huvudprioritering energisystemet Statens fokus Incitament och styrmedel Energisystemets utveckling Centraliserat Förnybar andel Elpris Dynamisk prismodell Prisvolatilitet Utveckling av solceller Utveckling av batterier Efterfrågeflexibilitet Hantering av effekttoppar
Upplägg scenarioanalys 9 Steg 1 Identifiering av faktorer som påverkar utvecklingen av IEM Steg 2 Kvalitativ analys
Den kvalitativa analysen baseras på Fyra framtider 10 Energimyndighetens rapport: Fyra framtider Energisystemet efter 2020 Publicerades april 2016 Fyra scenarier för framtidens samhälle och energisystem för att vidga energidialogen och skapa ett bredare perspektiv Energi ur ett samhällsperspektiv
Fyra framtider
Liten påverkan Medel påverkan Stor påverkan Hur de olika delarna i fyra framtider påverkar utvecklingen av IEM Andel förnybart i energisystemet De olika parametrarna i Energimyndighetens scenarioarbete Fyra framtider påverkar utvecklingen av IEM system i olika grad och på olika sätt. Efterfrågeflexibilitet Lösning vid effekttoppar Energisystemets utformning Graden av påverkan varje parameter kan ha på utvecklingen av IEM system sammanfattas i bilden till vänster. Huvudprioriteringen i samhället som det beskrivs i fyra framtider, om energianvändningen skall tillåtas öka som en del av tillväxten eller om den skall minskas oavsett effektivitet påverkar utvecklingen av IEM-system i relativt liten grad. Samtliga huvudprioriteringar kräver ett effektivt användande av resurser och driver utvecklingen av IEM system på liknande sätt. Statens fokus har större inverkan på utvecklingen av IEM system då fokus inom vissa framtider kan leda till premiering och incitament av bättre styrning av energianvändningen medan andra framtider fokuserar på andra typer av incitament. Enegisystemets utformning kommer att leda till olika stort behov av IEM-system. Ett decentraliserat elproduktionssystem ställer betydligt större krav på användandet av IEM-system än ett centraliserat. Andelen förnybart i energisystemet, speciellt en hög andel sol driver utvecklingen av IEM-system i mycket större utsträckning än en lägre andel förnybar energi. Efterfrågeflexibilitet är en faktor som har stor potential att driva utvecklingen av IEM-system. Incitament och krav på efterfrågeflexibilitet ökar användningsområdet och behovet av styrning. Lösning vid effekttoppar är också en faktor som har potential att driva på utvecklingen av IEM system då lokalt ansvar för effektförsörjningen ställer stora krav på styrning av till exempel energilager. Statens fokus Huvudprioritering
Dagens elproduktion Källa: Energimyndigheten, statistik för 2015.
Forte
Forte Faktorer Beskrivning Påverkan på utvecklingen av IEM Huvudprioritering Statens fokus: Energi fungerar som ett bränsle för tillväxt och framgång Näringslivets behov Energisystem: Centraliserat Andel förnybart i energisystemet: 50 % Efterfrågeflexibilitet: Begränsad Lösning vid effekttoppar: Strategisk effektreserv
Legato
Legato Faktorer Beskrivning Påverkan på utvecklingen av IEM Huvudprioritering Statens fokus: Energi är en begränsad resurs som ska delas rättvist Snabb klimatomställning Energisystem: Förnybart Andel förnybart i energisystemet: Nära 100 % Efterfrågeflexibilitet: Medel till hög Lösning vid effekttoppar: Centraliserad styrning av effektanvändning
Espressivo
Espressivo Faktorer Beskrivning Påverkan på utvecklingen av IEM Huvudprioritering Statens fokus: Energi är ett uttrycksmedel för människors livsstil Individuella lösningar Energisystem: Decentraliserat Andel förnybart i energisystemet: 75 % Efterfrågeflexibilitet: Hög i det egna systemet Lösning vid effekttoppar: Eget/lokalt ansvar för effektförsörjning
Vivace
Vivace Faktorer Beskrivning Påverkan på utvecklingen av IEM Huvudprioritering Statens fokus: Energi är en språngbräda för tillväxt på klimatets villkor Forskning och Innovation Energisystem: Högteknologiskt Andel förnybart i energisystemet: Nära 100% Efterfrågeflexibilitet: Hög och helt automatiserad Lösning vid effekttoppar: Marknaden löser effektsituationer
Andra faktorers utveckling i de fyra olika framtiderna Andra faktorer som påverkar utvecklingen av IEM: Faktorer Forte Legato Espressivo Vivace Elpris dynamisk prismodell/ volatila priser (2) Låga och stabila elpriser för industri, högre elpris för hushåll Låga elpriser Dynamisk elprismodell Fluktuerande elpriser Utvecklingen av solceller (1) Låg utveckling 2035 1 TWh 2050 2 TWh Medel utveckling 2035 10 TWh 2050 12 TWh Hög utvecking 2035 25 TWh 2050 30 TWh Hög utveckling 2035 10 TWh 2050 22 TWh Utvecklingen av energilagring (2) Låg utveckling Medel utvecking Hög utveckling Hög utveckling (1) Siffror från Fyra Framtider (2) Bedömning baserat på Fyra Framtider
Elprisets utveckling Priserna är mer stabila i Forte än i de tre andra scenarierna. Skillnaderna mellan scenarierna är dock inte så stora. Espressivo och Vivace har ungefär lika många timmar med nollpriser som Forte och antalet timmar med priser över 1 kr/kwh är ungefär samma i alla scenarier. Att priserna inte skiljer sig mer mellan scenarierna beror troligtvis på att Sverige bara utgör en del av hela systemet, men skulle också kunna bero på att modellerna underskattar variationerna i ett framtida elpris.
Sammantagen analys av utvecklingen av IEM i de olika scenarierna Huvudprioritering Statens fokus Energisystem Andel förnybart Efterfrågeflexibilitet Effekttoppar Elpris Solceller Energilagring Summering Huvudprioritering Statens fokus Energisystem Andel förnybart Efterfrågeflexibilitet Effekttoppar Elpris Solceller Energilagring Summering Huvudprioritering Statens fokus Energisystem Andel förnybart Efterfrågeflexibilitet Effekttoppar Elpris Solceller Energilagring Summering Huvudprioritering Statens fokus Energisystem Andel förnybart Efterfrågeflexibilitet Effekttoppar Elpris Solceller Energilagring Summering Varje faktor kan ha en negativ eller positiv påverkan på en tregradig skala; liten, medel och hög.
Sammantagen analys av utvecklingen av IEM i de olika scenarierna Centraliserat Energisystem Endast 50 % förnybart i energisystemet Begränsad efterfrågeflexibilitet Effekttoppar löses genom strategisk effektreserv Låga och stabila elpriser för industri, högre elpris för hushåll Energi är en begränsad resurs som ska delas rättvist Nära 100 % förnybart energisystem Medel till hög efterfrågeflexibilitet (Centraliserad styrning av effektanvändning) Låga elpriser Staten fokuserar på individuella lösningar Energisystemet är decentraliserat Energi är ett uttrycksmedel för människors livsstil Andelen förnybart i energisystemet är 75% Efterfrågeflexibiliteten hög i det egna systemet Eget/lokalt ansvar för effektförsörjning Dynamisk elprismodell Marknaden löser effektsituationer Hög och helt automatiserad efterfrågeflexibilitet Forskning och Innovation är statens fokus Högteknologiskt energisystem Nära 100% förnybar elproduktion Fluktuerande elpriser
Internationell utblick - Tyskland Solcellssystem med batterilager för privatpersoner subventioneras med 600 /kw. Ett sätt att minska belastning på infrastrukturen och obalansen mellan utbud och efterfrågan. Subventionerade installationer får högst mata tillbaka hälften av den el de alstrar. Feed-in-tarifferna blev dyrare än väntat och att subventionera batterilager blev ett sätt att minska den utmatade elen som staten annars skulle ha behövt betala för. För nya system är det fördelaktigare med batterilager, särskilt eftersom nivån på tarifferna sjunker stadigt. Stödet har varit en succé.
Olika typer av IEM system CERTH, Grekland. Teamet bakom AGILE har utvecklat ett självlärande energisystem som anpassar sig och blir allt bättre på att ta smarta beslut kring byggnadens energianvändning i realtid och samtidigt kravlöst möta slutkonsumentens behov. Amzur Technologies, USA. Har utvecklat en smart energimätare som förutser batteriförbrukning och hur mycket solkraft som genereras. Energimätaren kan även hjälpa användaren att välja när det är dags att ladda ur batteriet och när det är läge att köpa el från elnätet. KIC InnoEnergy, Sverige: teamet bakom lösningen Local System Operator (LSO) tar steget mot smartare energianvändning genom en innovativ affärsmodell som bygger på lokal produktion och konsumtion. Lösningen kan bidra till uppbyggnaden av smarta energisamhällen med användare och flerbostadshus som tillsammans bidrar till en mera hållbar energianvändning. Ferroamp Elektronik, Sverige. EnergyHub är en skalbar lösning som kan ge effektivare energihantering, mindre spillenergi, enklare installation och lättare underhåll för användarna. Precis som smartphones utgör en plattform för kommunikation, är EnergyHub en plattform för lagring av förnybar energi. IEM systemens utveckling påverkas i olika grad av utvecklingen av solceller och batterier. En del av dem som till exempel Amazur är väldigt starkt beroende av utvecklingen av solceller och batterier medan CERTH och Ferroamp kan utvecklas även i andra miljöer. Utvecklingen av solceller och batterier är dock den starkaste drivkraften för all IEM system. CERTH Ferroamp KIC Koppling till utvecklingen av solceller Amzur
Solkraft Internationell utblick
Slutkommentarer Ett antal faktorer gynnar utvecklingen av IEM system så som Ett decentraliserat energiproduktionssystem Individuella energilösningar En hög andel förnybar energiproduktion Hög efterfrågeflexibilitet Ett högteknologiskt samhälle och energisystem En dynamisk elprismodell och fluktuerande elpriser Hinder för utvecklingen av IEM system Nettodebitering Avsaknaden av effektbaserad tariff Små elprisvariationer över dygnet Investeringskostnad för solcellsanläggningar, batterier och IEM system Ny trend - fastpriselavtal