Referensgruppsmöte - Värmemarknad Sverige. Stockholm

Referensgruppsmöte - Värmemarknad Sverige Stockholm 2018-09-19

Dagordning 10.00 Välkomna Färdplan pass 1 11.30 Lunch 12.30 Färdplan pass 2 14.30 Värmemarknad Sverige - Vad har hänt i projektet och vad är på gång under hösten? 15.50-16.00 Projektadministration

Värmemarknad Sverige

Vår gemensamma värmemarknad Ett tvärvetenskapligt forskningsprojekt som engagerar! Övergripande mål att visa på hur värmemarknaden kan fortsätta sin positiva utveckling I denna etapp omsätta kunskap i praktisk handling, och därigenom alltmer konkret bidra till att den hållbara utvecklingen fortsätter. 1. Hållbarhet 2. Vår framtida värmeförsörjning 3. Värmepumpsmarknaden 4. Samarbeten på våra värmemarknader 5. Politik och styrmedel 6. Digitalisering och energistatistik/data 7. Färdplan 2045. Vision värmemarknad 2045

Vår gemensamma värmemarknad Ett tvärvetenskapligt forskningsprojekt som engagerar!

Dagordning Dialogforum Värmepumpars påverkan på effektbalansen för el På gång i projektet Projektadministration (kommande möten)

Dialogforum

Bakgrund För Värmemarknad Sveriges räkning har Profu i samverkan med Sustainable Innovation sökt medel från Energimyndigheten för ett Dialogforum Vi har fått ett positivt beslut från Energimyndigheten Vi behöver nu ett beslut från Värmemarknad Sverige för att gå vidare

Mål Att utvidga gruppen aktörer som tar del av projektets resultat Ge fler vägar för information in i projektet Initiera/stödja fler lokala dialogprojekt mellan lokala aktörer Skapa en arean för att skapa nya utvecklingsoch demonstrationsprojekt och på sikt ge internationell spridning Att lägga grunden för ett långsiktigt forum för samverkan kring energisystemfrågor

Medel Arrangera tema-seminarier och skapa temagrupper Utökad resultatspridning genom nyhetsbrev, resultatblad, artiklar, Deltagande vid konferenser, nätverk och forum Samverka med andra forskningsprojekt Medverka i lokala samverkansprojekt Utveckla nya projektansökningar Sammantaget, i sort, en utvidgning av de aktiviteter som redan sker inom Värmemarknad Sverige

Organisation och tidplan Projektorganisation Styrgrupp (VMS, Projektgrupp Profu Sustainable Innovation Tidplan Dialogforum: Oktober 2018-september 2020 VMS December 2017-Februari 2020

Budget Intäkter Värmemarknad Sverige Medlemsavgifter Energimyndigheten Summa 500 kkr 500 kkr 1 000 kkr 2 000 kkr Kostnader Profu 1 250 kkr (*) Sustainable Innovation 750 kkr Summa 2 000 kkr (*) inklusive andra kostnader

Beslutstillfälle Vill vi gå vidare med Dialogforumet?

Värmepumpars påverkan på effektbalansen för el - Idag och i framtiden Erik Axelsson, Profu 2018-09-19

Sammanfattning Effektbehovet av el för uppvärmning förväntas minska tack vare ökad prestanda och minskning av elvärme (direktel och elpannor). Effektminskningen har i våra scenarier kvantifierats till 20-40%, eller 1,5-3,5 GW, beroende på scenario. Risken för effektbrist är liten nu, såväl som för år 2030. Smart styrning av värmepumpar kan underlätta något vid ansträngda situationer, men det finns ett antal begränsningar.

Bakgrund och frågeställning Värmepumpars (vp) marknadsandel förväntas öka, delvis på elvärmens bekostnad. Samtidigt blir vp mer effektiva och husen energieffektiviseras. Övriga samhället elektrifieras mer och mer. Det blir mer icke styrbar kraftproduktion, tex vindkraft. Hur blir det då med effektbalansen? Hur ser effektbehovet ut en kall vinterdag i framtiden?

Om projektet Finansiärer: Effsys Expand* med bidrag från Kylbranschens samarbetsstiftelse (KYS). Samarbete med: Värmemarknad Sverige. Start: November 2018 Slut: September 2019 Status: slutrapport inlämnad till Energimyndigheten *Energimyndighetens- och Svenska kyl och värmepumpföreningens samverkansprogram.

Genomförande - översikt Värme från VP delas upp på byggnadsbestånd i regioner utifrån elområden VP kw Elffektbehov kan relateras till framtida elproduktion El, kw Utomhustemperatur ger effektbehov i byggnadsbeståndet och prestanda för VP, och slutligen eleffektbehov per timme.

Mål med projektet Kvantifiera effektbehov av el för uppvärmning idag och i framtiden (2030). Relatera detta till en framtid med: Ökad elektrifiering i övriga delar av samhället. Allt större andel intermittent och väderberoende elproduktion. Undersök möjligheter med lastförskjutning av uppvärmning.

Mål med projektet Kvantifiera effektbehov av el för uppvärmning idag och i framtiden (2030). Relatera detta till en framtid med Ökad elektrifiering i övriga delar av samhälllet. Allt större andel intermittent och väderberoende elproduktion. Undersök möjligheter med lastförskjutning av uppvärmning.

Del 1: Effektbehov för uppvärmning Kvantifiera effektbehov av el för uppvärmning idag och i framtiden (2030). Behov av värmeeffekt från elvärme och värmepumpar (vp) inventering av vp. Prestanda för elvärme och vp. Inte som kallast samtidigt -> geografisk sammanlagringsvinst. Klimatdata för lämpliga klimatzoner. Prestanda som funktion av utetemperatur.

Inventering av värmepump och elvärme Utifrån nyttig värme för att kunna utnyttja scenarier i Värmemarknad Sverige (VMS). VMS ger totalbilden för nyttig värme från VP och elvärme. Även inkluderat försäljningsstatisk och energimyndighetens energistatistik. Med dessa kan totalbilden delas upp till typ av värmeteknik samt uppdelas geografiskt.

TWh/år Inventering av värmepump och elvärme 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Direktel Elpanna Luft/luft Luft/vatten Frånluft Bergvärme 0 Försäljningsstatistik VMS/Energistat Slutgiltig skattning Sammanvägning av resultat från försäljningsstatistik, VMS och Energimyndigheten ger en slutlig skattning.

Fördelning av nyttig energi över landet Elomr. Klimatomr. GWh Andel 1 Kiruna 616 1,7% Luleå 2042 5,6% 2 Östersund 707 1,9% Sundsvall 2247 6,5% 3 Örebro 5829 16,7% Stockholm 7272 20,9% Göteborg 8142 23,5% 4 Växjö 3224 8,2% Malmö 5123 15,0% Utgått från elområden pga statistik för elanvändning. 2-3 orter per elområde -> 9 klimatområden. Fördelning utifrån Energimyndighetens statistik för uppvärmning per NUTS-2 område. El(d) El(v) FVP LVVP LLVP BVP Kiruna 10% 6% 8% 10% 17% 50% Luleå 10% 6% 8% 10% 17% 50% Östersund 10% 6% 8% 10% 18% 49% Sundsvall 10% 6% 8% 10% 18% 49% Örebro 10% 6% 8% 10% 18% 49% Stockholm 10% 7% 8% 10% 18% 47% Göteborg 10% 8% 8% 10% 18% 47% Växjö 10% 8% 8% 10% 18% 47% Malmö 10% 8% 8% 12% 21% 42%

TWh/år Nyttig värme från värmepumpar i framtiden 40 Resultat från Värmemarknad Sverige 35 30 25 20 15 10 5 0 2010 2020 2030 2040 2050 2060 Mer individuellt Långsamutveckling Kombinerade lösningar Energisnålare hus Högsta och lägsta scenario för att fånga in ett möjligt spann. Fördelning mellan VP och elvärme justerats.

Nyttig värme från värmepumpar i framtiden 45 40 Nytttig värme (TWh/år) 35 30 25 20 15 10 5 BVP LLVP LVVP FVP El(v) El(d) 0 Idag Mer ind. Energisn. 2030

Del 1: Effektbehov för uppvärmning Kvantifiera effektbehov av el för uppvärmning idag och i framtiden (2030). Behov av värmeeffekt från elvärme och värmepumpar (vp) inventering av vp. Prestanda för elvärme och vp. Inte som kallast samtidigt -> geografisk sammanlagringsvinst. Klimatdata för lämpliga klimatzoner. Prestanda som funktion av utetemperatur.

Prestanda för värmepumpar - Principer Dagsläget utifrån medelprestanda för nu installerande värmepumpar. Ca 5-10 år gamla vp. Prestanda utifrån Profus samlade kunskaper, dimensioneringsprogram samt dialog med representanter för branschen. Medelprestanda för år 2030 antas likna det som är BAT idag. Prestanda hämtas från teknikbeskrivning av moderna värmepumpar samt dimensioneringsprogram.

COP Prestanda för värmepumpar - Exemplet BVP 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Idag 2030 0.0-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 Effekttäckning ökar från 55 % till 85 %. Befintliga BVP får inte 100 % effekttäckning om man inte gör kompletterande borrning, vilket alla inte gör.

COP Exemplet LVVP 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Idag 2030 0,0-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20

Spetsning av värmepumpar Flerbostadshus Uppskattningar gör gällande att ca 50 % är elspets, ca 40 % är fjv och ca 10 % är oljepanna. Småhus Elspetsning hålls ner genom tillsattseldning och lägre inomhustemperatur. Tendens till utplaning vid riktigt låga temperaturer Effektbehov för elpatron ej tydligt Källa: Framtagande av effektprofiler samt uppbyggnad av databas över elanvändning vid kall väderlek, Elforsk 2011 Här har vi antagit 50 % elspets, dvs vi antar att endast hälften av teoretisk beräknad effekt för spetsning krävs vid ett givet tillfälle.

Effektbehov av el för uppvärmning Nyttig värme + Prestanda -> Effektbehov Effektbehov beräknas för timme för timme för varje klimatområde. 11 10 9 Malmö Eleffekt till värme (GW) 8 7 6 5 4 3 Geografisk sammanlagringsvinst Växjö Göteborg Stockholm Örebro Sundsvall Östersund Luleå Kiruna 2 Summa max 1 0 01-jul 01-aug 01-sep 01-okt 01-nov 01-dec 01-jan 01-feb 01-mar 01-apr 01-maj 01-jun Timvis effekt per område för vintern 15/16

Eleffekt (GW) Effektbehov av el för uppvärmning 12 10 8 6 Exempel på kallår Exempel på varmår 10% 8% 6% 2% 5% 9% 10% 15% 6% 5% 10% 10% 13% 8% Exempel på normalår 15% 9% 8% 4 2 0 Effektbehov Sammanlagringsvinst 6-9 GW med ett medel vid 7 GW

Effektbehov av el till värme (GW) Resulterande effektbehov, Mer individuellt 8 7 6 5 Prestanda 4 6-12 h 3 VP och el* Effektbehov 2 1 0 Idag, medelår 2030 mer ind., medelår * Tillskott av vp, konvertering av elvärme till vp samt energibesparingar

Effektbehov av el till värme (GW) Resulterande effektbehov, Energisnålare hus 8 7 6 5 Prestanda 4 6-12 h 3 VP och el* Effektbehov 2 1 0 Idag, medelår 2030 Energisnålare, medelår * Tillskott av vp, konvertering av elvärme till vp samt energibesparingar

Effektbehov idag och i framtiden två scenarier och tre typår 10 Effektbehov av el till värme (GW) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Idag Mer indiv. Energisnål. 0 Varmår Medelår Kallår Kallår blir varmår

TWh Elproduktion i Sverige 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Sverige Tack vare +18 TWh förnybart får vi ökat överskott. Vattenkraft Kol Gas Vind Bruttoelanvändning Källa: NEPPs grundscenario Kärnkraft Olja Biobränsle, torv, avfall Sol+övr förnybart IEA WEO 2017 IVAs scenarier för elförbrukning (2016) Energiöverenskommelsen EUs vinterpaket Ambitiösa mål för förnybart

Elproduktionseffekt i Sverige GW 60 50 40 30 20 År 2030: Fortfarande en stor andel styrbar elproduktion i bruk Installerad effekt ökar pga. mer vind och sol. 10 0 Vattenkraft Kärnkraft Kraftvärme Ind mottryck Vindkraft Sol+övr förnybart Kondens+gasturbin Kraftfull uppbyggnad av effekt trots avveckling av kärnkraft!

GW Eleffektbalansen år 2030 60 50 40 30 20 10 2017/2018 Normal marginal +600 MW 2030 Import Normal marginal +2000 MW Kondens+gasturbin Sol+övr förnybart Vindkraft Ind mottryck Kraftvärme 0 Kärnkraft Vattenkraft Total ellast, tioårsvinter I normalläget har vi tillräcklig kapacitet både idag och år 2030, förutsatt att all befintlig reservkapacitet finns tillgänglig även år 2030.

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 GW Elförbrukningen 2016 veckan med den högsta förbrukningen 30 Max tot effektbehov 26,7 GW, 15/1 25 20 15 10 5 Max VP+elvärme: 7,2 Max effektibehov för VP+elvärme, ca 7 GW El för uppvärmning ökar effektbehovet markant kalla perioder, men det är övrig el (tex hushållsel) som står för själva topparna. 0 VP Elvärme Övrig elanv Källa: Nordpool, SvK samt egna beräkningar och antaganden

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 GW Elförbrukning och nettolast (2030) Normalt temperaturår, scenario Mer individuellt 30 Period med max nettolastbehov 25 20 Nettolasten mer relevant år 2030. Nettolast = elförbrukning icke styrbar produktion = det som styrbar behöver ge. 15 10 5 0 Övrig elanv Elvärme VP Nettolast Tillgänglig styrbar produktion, max Tillgänglig styrbar produktion, minus kondens och GT Förutsatt att reservkapacitet finns tillgänglig, klarar vi nettolasten 2030. Utöver detta har vi möjlighet till import.

GW GW Principer för laststyrning av uppvärmning 2030 30 Dygn med max nettolastbehov - styrning av VP+elv, alt I 30 Dygn med max nettolastbehov - styrning av VP+elv, alt II 25 25 20 20 15 15 10 10 5 Finns det någon undre gräns 0 för styrningen? 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Timme Elvärme+VP Övrig elanv Nettolast 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Timme Elvärme+VP Övrig elanv Nettolast Ny nettolast Ny elvärme+vp Ny nettolast2 Ny elvärme+vp 2 Högt effektbehov med flera timmars varaktighet Laståterföring begränsar då ny topp kan uppträda Typiskt individuell (prisinducerad styrning) < 1 GW i räkneexemplet Förtida laddning ger ytterligare möjligheter Marginalen till maximal tillgänglig effekt kan begränsa Typiskt samordnad lastförskjutning (aggregator) < 2 GW i räkneexemplet

GW Finns en övre gräns - om vi kan flytta godtycklig last inom ett dygn? 30 25 20 Ca 3 GW 15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Timme Elvärme+VP Övrig elanv Nettolast Dygnsedelvärde för nettolasten Begränsningen sätts av skillnaden mellan maxlast och minlast medellasten över dygnet sätter golvnivån, idag motsvarar det ca 2,5 GW som övre gräns för efterfrågeflex. I framtiden bestämmer nettolasten gränsen, och där kan skillnaden mellan max och min vara klart större!

Slutsatser Effektbehovet av el för uppvärmning kommer troligtvis att sjunka markant till år 2030. Elvärme övergår till värmepumpar. Värmepumpar får bättre prestanda, både vad gäller värmefaktor och effekttäckning. Vi har tillräckligt med effekt även år 2030. Förutsatt att kärnkraft inte avvecklas i förtid och att vi har kvar reservkraften. Styrning av värmepumpar kan bidra något vid effekttoppar. Begränsas av att värme troligen måste återföras. Begränsas även av installerad effekt och andel av vp som kan bidra till smart styrning.

Erik Axelsson Erik.axelsson@profu.se Mobil: +46 707-453226

Effektbehov av el för uppvärmning För att kompensera för värmeförluster genom transmission och ventilation måste värme tillföras i proportion till temperaturdifferensen mellan inne och ute. P Värme = K Hus *(T inne T ute ) Khus kan härledas från husets totala energibehov och omgivande klimat: Ekv. 4: E= K Hus *summa(t inne -T ute ) = K Hus *Gh (summan av effektbehovet över ett år). där E är energibehovet och Gh gradtimmar vilket ger: Ekv. 5: K Hus =E/Gh Med känt energibehov för ett hus, eller grupp av hus och korrelerande gradtimmar för orten kan K Hus beräknas för ortens inkluderade husbestånd, i detta fall hus uppvärmda med el eller värmepump.

På gång i projektet

På gång just nu Några exempel Uppdatering av energiscenarier och hållbarhetsindex. Nytt resultatblad! Effektfrågan. Utredning om energieffektiviseringsåtgärders inverkan på effektbehov. PM/temabok under hösten Lokala samarbeten inom hållbarhet. I samarbete med Handelshögskolan i Göteborg Case: Linköping, Norrköping, Göteborg, Umeå, etc PM/temabok på gång

På gång just nu Några exempel Förstudie om kundinsikt och framtidens värmeförsörjning. Djupintervjuer. Med Grounded management. Social hållbarhet, energisystem och stadsutveckling. Introduktion till hur energiinfrastruktur i en stad påverkar och bidrar till hållbar utveckling. Med IVL. Ytterligare fallstudie med regional fokus Workshop i maj, nu ska vi ta det vidare Energiforsks Digitaliseringsprojektet är i slutfas. Nya forskningsprojekt ska initieras. Etc

Tidplan Referensgruppsmöten / Öppna konferenser Hållbarhet Framtidens värmeförsörjning Värmepumpsmarknaden Lokala samarbeten Politik och styrmedel Digitalisering och energidata Färdplan 2045 Höst 2017 Vår 2018 Höst 2018 Vår 2019 Höst 2019 Vår 2020

Projektadministration Kommande möten Referensgruppsmöte 5 dec 2018, Dalarnas Hus Halvtidskonferens 5 feb 2019, hos Skanska Referensgruppsmöten 2019. Plats? 7 maj 18 september 4 december Slutkonferens. Feb 2020?

Tack för idag!