September 2010

Energinet.dk udfører i samarbejde med to ForskEl-projekter et forsøg med afprøvning af intelligent styring af varmepumper i 3-400 én-familie huse i Danmark. Projektet er end til videre det største af sin art i verden. Projektet kører over to fyringssæsoner 2010/11 og 2011/12.

Energinet.dk har for egne midler fået udviklet en styreboks efter Open Source princippet, hvor leverandøren forpligter sig til at offentliggøre udviklet hardware og stille software kildekode til rådighed for andre aktører, så projektets resultater hurtigt kan implementeres i kommercielle produkter.

Herudover bidrager Energinet.dk med analyser vedrørende tekniske og økonomiske potentialer for intelligent styring af varmepumper. Herunder også barrierer og virkemidler for udbredelse af varmepumper, der kan styres i forhold til elsystemets behov.

Budgettet herfor er ca. 2,4 mio. kr. i 2010 og ca. 1,5 mio.kr i 2011-12.

Finansieringen til produktion og opsætning af styreboksen på ca. 3,3 mio. kr. kommer fra Energistyrelsens pulje på 28 mio. kr. til fremme af varmepumper. Puljen var en del af Energiforliget af 21. februar 2008. Energistyrelsen og Energinet.dk har den 15. juli 2010 indgået en kontrakt om produktion og opsætning af styreboksene, hvorefter Energinet.dk via udbud efter gældende regler kan lade underleverandører udføre denne opgave. Dette udbud er netop afsluttet og der er valgt underleverandører.

De to ForskEl projekter ledet af henholdsvis Nordjysk Elhandel og Teknologisk Institut bidrager med analyse, udvikling og demonstration af, hvordan intelli-gent fjernstyring af individuelle varmepumpesystemer opbygges, dimensioneres og implementeres uden at forbrugerne mærker forringelse i komfort og samtidig får en økonomisk gevinst og er med til at bidrage til klimaindsatsen.

De opnåede resultater demonstreres i praksis i de 3-400 huse ved at pulje varmepumperne i en virtuel power plant (VPP) af en balanceansvarlig til både at flytte forbruget og til at levere regulering, balancering og systemydelser i ener-gisystemet.

Ændres driften for varmepumpen fra ren varmebehovsstyring, som er den traditionelle strategi, til også at imødekomme el-systemets behov for fleksibilitet, får det konsekvenser for boligens samlede el-forbrug til varmepumpen og for den samlede CO2-belastning. Desuden påvirkes komforten i boligen, fordi der nødvendigvis må opereres med (marginalt) større temperaturudsving. Disse forhold undersøges også nærmere i ForskEl projekterne.

ForskEl har bevilliget ca. 8 mio. kr. til disse to projekter. Hertil kommer en ti-svarende egenfinansiering. Resultaterne herfra rapporteres løbende i ForskEl regi.

1.1    Tidsplan
I forhold til tidsplanen er projektet forsinket ca. 3 måneder først og fremmest fordi finansieringen fra Energistyrelsen til produktion og opsætning af styrebok-sen først faldt på plads lige før sommerferien.

Et andet forhold der forsinker produktion og opsætning af styreboksen er, at komponent-situationen på det globale elektronik marked er presset som følge af at der er ved at komme gang i hjulene igen.

Dette betyder, at i stedet for at være færdig med installation og opsætning af alle styreboksene ultimo 2010, så forventes det nu, at ca. 100 bokse er installeret og dataopsamling igangsat inden årets udgang. De resterende bokse opsættes løbende og forventes at være monteret inden udgangen af fyringssæsonen 2010/11.

Ultimo september er der indgået aftale med 70 husejere og udsendt invitationer til i alt ca. 300 husejere.

1.2    Økonomisk potentiale
Der er i projektet lavet analyser af individuelle varmepumpers reelle muligheder for at reducere den samlede elregning ved at flytte forbrug over tid. Der er ikke særligt fokuseret på at indregulere en bestemt energiproduktion, f.eks. vind, men derimod at lade elprisen være udtryk for den omkostning som en øjeblikkelig el-leverance har.

Individuelle varmepumper vil være gode til at kunne undgå høje og ekstremt høje priser i kraft af muligheden for – evt. med kort varsel – at udskyde et el-forbrug uden gener for kunden. Omvendt vil de individuelle varmepumper ikke i samme omfang kunne høste fordelene af de ekstremt lave priser, hvor varmeproduktion begrænses til timer med lave elpriser. Dette skyldes dimensioneringskriterierne for varmepumpen, der medfører, at i kolde perioder skal varme-pumpen køre i de fleste af døgnets 24 timer.

Her vil varmeværker med el-patroner i lighed med andre former for konverter-bart fleksibelt elforbrug, have langt bedre forudsætninger for at aftage store mængder billig el i løbet af få timer.

Økonomien ved at etablere styring af individuelle varmepumper i velisolerede bygninger med elforbrug til varmeproduktion på 2.000 – 5.000 kWh/år er med dagen elpriser ikke særlig attraktiv for husejeren, da indtjeningen blot ligger på 3-500 kr. om året. Omvent gælder at elselskaberne og Energinet.dk kan have store fordele af den fleksibilitet som intelligent styring af mange varmepumper medfører.
 
Fremtidens elpriser og nettariffer vil gradvis forbedre det økonomiske grundlag for at styre individuelle varmepumper ud fra elsystemets aktuelle omkostninger. Fortsat gælder dog, at intelligent styring af varmepumper som isoleret initiativ, for husejeren næppe bliver økonomisk attraktivt indenfor en årrække.

1.3    Styringsstrategi
Kravet til bygninger med varmepumper der skal styres intelligent er først og fremmest, at de er godt isolerede og forsynet med en lagertank, der sikrer bygningen og anlægget en god varmekapacitet til at ”lagre” energi.

Varmepumpen skal være effektiv og dimensioneret til at kunne levere varme året rundt uden tilhørende elpatron. Derved får varmepumpen en minimums-fleksibilitet samtidig med at et stort energispild og elforbrug kan undgås i årets koldeste dage, hvor el-systemet typisk er under pres.

Forud for hvert døgn laves der, en beregning af det forventede behov for tilført energi til opvarmning og varmt brugsvand. Denne kalkulation baseres på nøgle-tal for den enkelte bygnings klimaskærm, varmekapacitet, varmeanlæggets ydeevne og lagringskapacitet, den aktuelt akkumulerede varmemængde, samt prognoser for vejr, brugsvandsforbrug og gratisvarme.
Når produktionsdøgnet begynder har kunden sikret sig det lavest mulige samle-de spotpris ud fra det aktuelle behov for varme og varmepumpens kapacitet.

Dernæst står det kunden frit til via et elhandelsselskab at agere i balancemar-kedet, ved at justere den faktiske produktion ift. balanceprisen.

1.4    IT-arkitektur og standardisering
Det forhold at styringen af varmepumpen skal tilgodese flere formål betyder, at der er behov for fortløbende informationsudveksling mellem varmepumpen/huset og el-systemet/omverden. Dette behov for kommunikation, giver samtidig mulighed for at ”nytænke” varmepumpens styring.

Den IT-arkitektur der udvikles i projektet forholder sig ikke direkte til gældende forskrifter for afregning og måling. Omvendt er det netop ambitionen, at projektet skal bidrage til en videreudvikling af de gældende markedsforskrifter.

For at sikre, at de enkelte kunder med varmepumper frit og enkelt kan skifte mellem el-leverandører såvel som udbydere af informationshåndtering, lægges der vægt på en åben fælles platform mellem på den ene side en autoriseret kommunikationsserver og på den anden side, en sikker gateway ind i huset. Her tilstræbes det, at informationsmodellen implementeres på basis af IEC-61850-7-xxx standarden og at datasikkerhedsaspekter baseres på IEC-62351-8 standarden.

1.5    Prisen for styreboksen
De samlede omkostninger til produktion og opsætning af styreboksen beløber sig til ca. 11.000 kr. pr. stk. Omkostningen hertil dækkes af tilskud fra Energistyrelsen, så husejeren ved deltagelse i projektet holdes økonomisk skadesløs.

De høje omkostninger til styreboksen skal ses i sammenhæng med, at der er lavet en komplet alternativ styring af varmepumpen inkl. målere, følere og installation. Det må forventes, at en kommerciel løsning, der evt. er sammenbygget med varmepumpen er væsentligt billigere så merudgiften for boligejeren kan holdes nede på et par tusinde kroner.

1.5.1    Delkomponenter i prisen for styreboksen
Prisen for VVS installationen beløber sig til ca. 2900,- kr. Her benyttes husejerens egen installatør, der udfører arbejdet samtidig med opsætning af varmepumpen.

Energinet.dk har via et lukket nationalt udbud valgt en leverandør til produktion af styreboksen. Den samlede pris for produktion af styreboksen forventes at blive ca. 2500,- kr.

Energinet.dk har ligeledes via et lukket nationalt udbud valgt to El-installatører til montage og opsætning af boksen hos kunderne. Den samlede pris for El-arbejdet forventes at blive ca. 5500,- kr.

1.6    Håndtering af husejere og installatører
I forbindelse med kontakt til husejere og installatører er denne hjemmeside etableret.

Her formidles kontakten til husejerne og det er igennem denne hjemmeside at oplysninger om husejerens installation samles.

Det er også her, at husejerne kan følge sit anlægs drift, ligesom projektets deltagere kan hente aggregerede data fra projektet til brug for fastlæggelse af eksempelvis styringsalgoritmer. Til næste år vil denne hjemmeside anvendes til formidling af projekts resultater og anvendes som informationskilde i forbindelse med et konkret eksempel på udruldning af Smart Grid i Danmark.