Marts 2011

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

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 samti-dig 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 var-mepumperne 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.

Der overvejes i øjeblikket om andre aktører kan deltage i projektet, blandt an-det DONG Energy og deres eFlex projekt, der sigter på at styre varmepumpein-stallationer ud fra netselskabets behov - ikke mindst ved inddragelse af lokale netforhold i styringen. DONG Energy samarbejder i den forbindelse en leveran-dør af Home Automation udstyr og har udviklet en generel brugergrænseflade herfor.

1.1    Styreboksen
Energinet.dk har fået udviklet en styre- og dataopsamlingsboks til efter-montering i de medvirkende varmepumpeinstallationer, der kan starte/stoppe varmepumpen og måle elforbrug, varmeproduktion, og en række temperaturer. Denne boks er grundlaget for styringen af varmepumperne i forsøget. Styringen kan tilvejebringes på 3 måder:

1.    Ved at sende kommandoer til boksen via en central server, der har forbin-delse til alle tilkoblede bokse. Disse kommandoer sendes på baggrund af måledata og eventuelle andre parametre som eksempelvis elpriser og vejr-prognoser.

2.    Ved at sende kommandoer til direkte til boksen via eksempelvis Home Au-tomation udstyr i hjemmet. Disse kommandoer fastlægges ligeledes på baggrund af måledata og eventuelle andre parametre som eksempelvis el-priser og vejrprognoser.

3.    Endelig kan der implementeres/downloades styringsalgoritmer direkte på boksen, så denne autonomt foretager en styring af varmepumpen. Igen på baggrund af opsamlede måledata og eventuelle andre parametre som ek-sempelvis elpriser og vejrprognoser, der hjemtages via Internettet.

Styreboksen er udviklet efter Open Source princippet, hvor leverandøren for-pligter sig til at offentliggøre udviklet hardware og stille software kildekode til rådighed for andre aktører, så projektets resultater hurtigt kan implementeres i kommercielle produkter.

Endvidere er boksen forberedt for implementering af internationale kommunika-tions- og sikkerhedsstandarder baseret på IEC-61850-7-420 og IEC-62351-8, der allerede i dag anvendes i elsystemet.

På hjemmesiden www.styrdinvarmepumpe.dk kan de udviklede kommunikati-onssnitflader downloades, ligesom dokumentation for hardware også findes her.

I løbet af 2011 vil Energinet.dk afholde et seminar om Open Source projektet, hvor kommercielle aktører og andre interesserede kan få et mere teknisk ind-blik i styreboksens funktionalitet og kommunikationssnitflader. Der vil også blive oprettet et Open Source Community, hvor andre inviteres til den videre udvikling af boksen.

1.2    Opsætning af styreboksen og de første resultater
I forbindelse med opsætning af styreboksen og kontakt til husejere og installa-tører er der etableret en hjemmeside på www.styrdinvarmepumpe.dk.

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.

De første knap 50 styrebokse er nu opsat og installationerne er ved at blive kvalitetssikret. Der er i forbindelse med montering af sensorer og følere konsta-teret en række fejl som er ved at blive udbedret. Det drejer sig primært om flowmålere, der vender forkert eller temperaturfølere, der ikke er placeret kor-rekt. En del fejl kan afhjælpes softwaremæssigt, hvor andre kræver endnu et installatørbesøg. Fejlene indikerer, at det er forbundet med udfordringer at ef-termontere måleudstyr og at dette med fordel kunne være implementeret som en del af varmepumpeinstallationen.

Der er lavet en grunding undersøgelse af det tilkoblede udstyrs nøjagtighed i forhold til måling af temperaturer og flow. Denne undersøgelse kan downloades fra www.styrdinvarmepumpe.dk og konklusionen er at udstyret har samme nøjagtighed som en klasse 2 afregningsmåler til fjernvarme og at det generelt måler et marginalt højere varmeforbrug/produktion end en Kamstrup energimå-ler.

Udstyret (og afregningsmåleren) udfordres særligt ved energiberegningen, når forskellen mellem fremløb og retur er under 10 °C, hvilket er tilfældet for man-ge gulvvarmeinstallationer. Dette skyldes, at nøjagtigheden på temperaturmå-lingerne kan opgøres til knap 1°C. Den samlede usikkerhed på beregningen kan i denne situation komme op på 20%.

De første resultater indikere en stor spredning i den beregnede COP-faktor og dette har stor betydning for driftsøkonomien af anlægget. Flere husejere be-mærker før, at vi forelægger den beregnede COP, at deres elforbrug virker hø-jere end de havde forestillet sig. Så udover at udstyret skal bruges til styring af elforbruget har det en væsentlig rolle i forhold til de medvirkendes opmærk-somhed på deres anlægs drift. Igen en indikation på at måleudstyr til beregning af energiforbruget med fordel kunne indbygges i varmepumperne, så forbruge-ren kunne følge med i el og varmeforbrug.

1.3    Brugerøkonomi
Der er i projektet lavet analyser af individuelle varmepumpers reelle muligheder for at reducere den samlede elregning ved at flytte elforbruget 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.

Ved styring af en varmepumpe med et årsforbrug af el på ca. 6.000 kWh vil den årlige besparelse være under 300 kr. før investering i automatikudstyr. Bespa-relsen vil næppe ændre sig markant i de kommende år, selvom der kan forven-tes større udsving i både spot og regulerkraftpriser. Denne økonomiske gevinst for forbrugeren er væsentligt mindre end den samfundsøkonomiske besparelse, der ligger i fleksibelt elforbrug.

Det største økonomiske potentiale ved flytbart elforbrug, f.eks. individuelle varmepumper, ligger i at undgå høje elpriser. Forbrugerens fleksibilitet afhæn-ger dels af mulighederne for at fremskyde/udskyde forbrug (”lagring”) og dels den frie kapacitet i kundens anlæg til at forskyde elforbrug over tid.

Ca. halvdelen af det samlede økonomiske potentiale ved at ”lagre” el på årsba-sis, kan nås ved udskyde/fremskyde elforbruget i det enkelte døgn.

De store udsving i regulerkraftpriserne betyder, at en fleksibel forbruger der er i stand til at agere optimalt efter regulerkraftprisen i et døgn, vil kunne opnå mindst dobbelt så stor en besparelse på elregningen som ved blot at agere på spotprisen.

Varmepumpernes fleksibilitet er reduceret i årets koldeste måneder, hvor var-mepumpen har mange driftstimer og den største del af elforbruget finder sted. Den meget begrænsede ledige kapacitet i vinterens koldeste periode betyder, at der her alene kan fokuseres på at undgå timer med de dyreste elpriser.

For at levere fleksibelt elforbrug og undgå unødvendigt spild, bør varmepumper dimensioneres til at kunne dække det samlede energibehov i de koldeste perio-der. ”Underdimensionerede” varmepumper, hvor en elpatron sikrer behovet i de koldeste perioder, medfører et unødvendigt elforbrug, der tilmed vil falde på tidspunkter, hvor elsystemet generelt er under pres.

Prognoserne for vindproduktionen er af stor betydning for spotprisen i hvert døgn – mere præcist er det den forventede efterspørgsel efter ikke-vind¬ pro-duktion til dækning af elforbruget, der sætter spotprisen. (Dette skyldes af vindproduktion meldes ind på el-børsen med en elpris på typisk 0 kr./MWh)

Den bedste fundne indikator for prognosefejl er den forventede ændring i vind-produktion. Der er en tendens til, at desto større den forventede ændring i vindproduktionen indenfor et kortere tidsrum (f.eks. over 3 timer), desto større er risikoen for prognosefejl med følgende behov for balanceringsydelser. Den øgede fejlrisiko skyldes, at de meteorologiske forudsigelser om markante vejr-skift er ret præcise på vindstyrke, hvorimod det kan være vanskeligt at præcist angive, hvornår disse vejrskift indtræder.

Analysen "Potentiale og muligheder for fleksibelt elforbrug med særligt fokus på individuelle varmepumper" kan findes på energinet.dk's hjemmeside.