Afrapportering af ForskEL projektet SDVP2

I 4 år har en gruppe af elsektorens aktører arbejdet på at udvikle en IT infrastruktur i et ForskEl støttet projekt, der kan danne grundlag for et kommende Smart Grid marked for distribuerede energiressourcer i Danmark. Infrastrukturen er testet på 300 varmepumper, installeret i danske hjem.

Løsningen er open source, og tillader dermed 3.-part service-provider og aggregatorer at tilkoble egne forretningsapplikationer, så de nemt kan få adgang til overvågning og aggregering af elforbrugende udstyr som varmepumper. Den består af hardware i form af en kommunikations- og elinstallations boks ude ved varmepumpen samt software i skyen og på de decentrale bokse ved varmepumpen.

Nedenfor her kan du downloade hovedrapport og bilag fra projektet.

Resume og hovedresultater

Projektet har på baggrund af informationsmodellen fra IFIV og READY forskEL projekterne ledet af Nordjysk Elhandel (NEAS) udviklet og demonstreret, at det via XMPP kommunikationsprotokollen[1] er muligt at overvåge og styre et større antal varmepumper installeret i danske husstande.

Der er udviklet og dokumenteret et Open Source software bibliotek, der kan danne grundlag for kommerciel udnyttelse af kommunikationsprotokollen XMPP og informationsmodellen IEC61850 i forhold til nær-realtidskommunikation mellem varmepumpe og 3. parts aktører.

Hardwaren, der er udviklet i forbindelse med Styr Din VarmePumpe version 1, er frit tilgængelig som Open Source. Via de udviklede åbne software biblioteker er det yderligere muligt, at porte kommunikationsprotokollen over på egen hardware. Gennem andelsselskabet ”Intelligent Energistyring AmbA”, kan 3.-part købe og få installeret måle- og kontroludstyr til egne installationer. I løbet af de to år projektet har kørt er hardwaren og softwaren udviklet, så det nu er muligt at ”tale” med en lang række komponenter i forbindelse med en varmepumpeinstallation – eksempelvis også certificerede energimålere som Kamstrup 602.

Projektet har tillige videre udviklet en åben webservice, hvor informationer om vejrprognoser, elpriser og el-systemdata er tilgængelige efter geografisk beliggenhed.

Andelsselskabets servere har gennem de sidste godt 4 år opsamlet 5. min data fra de godt 300 varmepumpeinstallationer. Disse data er omregnet til gennemsnitlige timeværdier og i anonymiseret form gjort offentligt tilgængelige. Data omfatter temperaturer, flow og varme- og elforbrug i installationen.

Projektet har på baggrund af disse data foretaget en række dybdegående analyser, der har givet værdifuld viden om brugeradfærd og fleksibilitetspotentialer samt om installationerne og måleudstyrets tekniske formåen.

På trods af, at det opsatte måleudstyr, på nogle gulvvarmeinstallationer har en måleusikkerhed på op til 20% på varmeenergimålingen, viser analyserne i projektet at gennemsnittet af målinger taget over alle installationer cirka svarer til det beregnede forventede varmeforbrug efter SBI[2].

Analyser på de opsamlede data viser, at det er muligt at anvende varmepumper installeret i husstande til at forskyde elforbrug i knap 2 timer i gennemsnit selv på de koldeste og varmeste dage og stadigvæk kan opretholde en komforttemperatur på +- 1,5 °C. Den til rådighed værende eleffekt, hvis der blev installeret 200.000 varmepumper, der kan styres i det danske energisystem, svarer til 3-600 MW kraftværkseffekt.

De omfattende analyser af data viser også, at performance af de installerede varmepumper, der nu er ca. 5 år gamle varierer meget. Den gennemsnitlige årlige systemeffektivitet (målt leveret varme divideret med målt forbrugt el) er ca. 290%. Det er lavere end det man ser i datablade og på Energistyrelsens hjemmeside med beregnede sCOP-faktorer. Hertil bemærkes, at de sCOP værdier, som er gengivet på Energistyrelsens liste, er beregnet til at sammenligne forskellige varmepumpers effektivitet på et ensartet grundlag. Præcis som når benzin økonomi mellem bilmærker sammenlignes.

I forbindelse med gennemførelse af et større måleprogram for Energistyrelsen[3] er det konkluderet, at der er en lang række forhold, som påvirker målingerne i negativ retning, når virkningsgraden måles ift. den sCOP som opgives for det pågældende produkt, herunder bl.a. brugsvand, forskellige driftsbetingelser (fremløbstemperatur mv.) samt pumpeeffekter o.l.

Igen er dette er meget lig opgørelser af benzin- og diesel økonomi ved biler. Opgørelserne kan anvendes til sammenligning af økonomien mellem bilmærker og –modeller, men det er ikke muligt at opnå den samme performance ved praktisk kørsel.

Den opgivne sCOP, der beregnes ud fra metoden angivet i EN14825, har det primære formål at danne basis for en sammenligning mellem forskellige varmepumper. At lave en direkte sammenligning mellem den målte effektivitet og sCOP værdien for den enkelte varmepumpe giver derfor ikke den store mening. Det dokumenteres dog i Energistyrelsens rapport, at der er overensstemmelse mellem den Normeffektfaktor, som tidligere blev anvendt på Energistyrelsens lister og så de målte værdier, og senere er det ligeledes dokumenteret, at Normeffektfaktor og sCOP inden for ganske få procent faktisk er ens. Det anbefales at tage et kig i de konklusioner, som her er gjort på baggrund af lignende målinger.

Det vil således også være problematisk at sammenligne den målte systemeffektivitet på varmepumper i dette projekt, med effektiviteten opgivet eller beregnet for andre teknologier som eksempelvis oliekedler, naturgasfyr eller fjernvarme, da disse ikke er baseret på målte værdier for brændselsforbrug og leveret varme.

De 25 nyeste installationer på IT-platformen har en systemperformance, der alle ligger på samme niveau eller højere og her er der anvendt en certificeret afregningsmåler fra Kamstrup. Disse nye anlæg er installeret af en service-provider, der tager ansvaret for installation og performance. At have adgang til online målinger øger muligheden for at lave en aktiv overvågning af anlæggene med mulighed for at forbedre driften og lære af installationerne og husejernes adfærdsmønstre.

Med de nuværende oliepriser er tilbagebetalingstiden for et luft-vand varmepumpeanlæg ca. 8 år og hvis olieprisen kommer op på niveauet fra for et år siden så vil tilbagebetalingstiden være godt 4 år. Under alle omstændigheder er varmepumpen med en levetid på ca. 15 år en god investering også ved den observerede reelle årlige systemeffektivitet på ca. 290%.

På nuværende tidspunkt står det klart, at andelsselskabet og dermed IT-platformen ikke kan drives forretningsmæssigt med overskud eller hvile i sig selv ved det ambitionsniveau, der er i øjeblikket. Dette skyldes blandt andet at markedet for Smart Grid ydelser ikke har udviklet sig så hurtigt som forventet, bl.a., er engrosmodellen udskudt et år til 2016 og netselskabernes behov og prissætning af Smart Grid ydelser for at undgå netforstærkninger er heller ikke iværksat. Endelig har spotprismarkedet og regulerkraftmarkedet også udviklet sig til et lavere niveau og med mindre udsving siden 2012. Dette skyldes bl.a. at der de sidste 2-3 år er blevet installeret i omegnen af 350 MW elkedler i fjernvarmesektoren, der tager de billigste priser og at vindmøllerne er blevet gjort styrbare. Der er således kommet andre ydelser, der også kan bruges til at levere fleksibilitet til elsystemet, hvilket er sundt for konkurrencen.




[1] XMPP protokollen er en Open-Standard protokol til etablering af nær-realtids tovejs beskeder over internettet. Protokollen anvendes bl.a. inden for social networking (Facebook), Internet of Things samt Smart Grid

[2] SBI: Kragh, J. And Wittchen, K., Danske bygningers energibehov i 2050, SBI 2010

[3] Godkendelse af tilskudsberettigede anlæg, målinger, dataindsamling og formidling” (Svend V. Pedersen og Emil Jacobsen, Teknologisk Institut)

 

VedhæftningStørrelse
Slutrapportering fra SDVP2 forskEL 12075.pdf1.66 MB
XMPP Standarden i SDVP2 forskEL 12075.pdf634.69 kB
Dataanalyser fra SDVP2 forskEL 12075.pdf2.07 MB