EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energi-, Forsynings- og Klimaudvalget 2018-19 (1. samling)
EFK Alm.del Bilag 79
Offentligt

Energieffektive og

intelligente bygninger

i et smart energisystem

EKSISTERENDE BYGNINGERS POTENTIALE FOR AT

TILBYDE FLEKSIBILITET

HOVEDRAPPORT

August 2018

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Udarbejdet af:

SWECO Danmark

Granskoven 8

2600 Glostrup

www.sweco.dk

Ea Energianalyse

Frederiksholms Kanal 4, 3. th.

1220 København K

www.eaea.dk

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Forord

Regeri ge har iga gsat i itiativet o ”E ergieffektive og i tellige te yg i -

ger”, so har til for ål at fre

e e ergieffektiviseri ge og fleksi elt e ergi-

forbrug i bygninger. Som led i dette initiativ har SWECO og Ea Energianalyse i

perioden november 2017 til marts 2018 gennemført en analyse for Energisty-

relsen, der beskriver muligheder og udfordringer for udnyttelse af eksisteren-

de bygningernes fleksibilitetspotentiale og indpasningen i fremtidens energi-

system.

Ter e ’ yg i ger’ o fatter i de e for i

delse kun eksisterende

bygninger inden for husholdninger, handel & service samt institutioner

–

altså

hverken industri eller nye bygninger. Analysen skal bidrage til beslutnings-

grundlaget for fastsættelsen af de langsigtede rammer for indsatsen til frem-

me af energieffektivitet og fleksibelt energiforbrug i bygninger.

Denne hovedrapport præsenterer hovedresultaterne fra arbejdet. Derudover

foreligger der tre tekniske baggrundsrapporter:

1. Det smarte energisystem og samspilspunkter mellem forsyningssy-

stemer og bygninger,

2. Analyse af potentialer, omkostninger og andre barrierer for samspil

mellem bygninger og forsyningssystem,

3. Bygningers mulige bidrag til et fleksibelt energisystem.

Hovedrapport

iii

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Indhold

Forord ....................................................................................................... iii

Resumé ...............................................................................................2

Motivation for at levere fleksibilitet .....................................................5

Nye tekniske muligheder............................................................................ 5

Styrkelse af prissætningen i elmarkedet .................................................... 6

Metode og afgrænsninger .................................................................. 10

Fremtidigt energisystem .......................................................................... 10

Udvalgte tiltag .......................................................................................... 13

Prisudvikling 2030 og 2050 ................................................................. 15

Elpriser...................................................................................................... 15

Varmepriser .............................................................................................. 20

Transportpriser......................................................................................... 22

Potentielt bidrag ............................................................................... 26

Analyserede fleksibilitetstiltag ................................................................. 26

Midlertidigt skift i energiart ..................................................................... 28

Forskydning af forbrug ............................................................................. 29

Fleksibel effektmængde ........................................................................... 30

Regulérkraft .............................................................................................. 36

Aktivering af bygninger ...................................................................... 40

Konklusion og anbefalinger ................................................................ 44

Sammenfatning ........................................................................................ 44

Anbefalinger ............................................................................................. 49

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

1 Resumé

Arbejdet præsenteret i denne rapport er en analyse af eksisterende bygnin-

gers mulige bidrag til fleksibilitet i energisystemet.

Bygninger kan bidrage med fleksibilitet ved midlertidigt at skifte fra en ener-

giart til en anden eller ved at forskyde forbruget i tid. En mere permanent

reduktion af forbrugsniveauet gennem energieffektivisering vil gøre det enkle-

re for Danmark at nå en højere andel af VE i energisystemet, men vil som så-

dan ikke bidrage med fleksibilitet.

Ved hjælp af markedsmodellen Balmorel er energipriserne (el og fjernvarme)

time for time beregnet for 2016, 2030 og 2050, og med udgangspunkt i den

beregnede elspotpris og den historiske korrelation mellem elspot og regu-

lérkraftpris er regulérkraftpriser for 2030 og 2050 estimeret. Omkostningen

for transmission og distribution er ligeledes medregnet, som en tidsvariabel

omkostning. Derpå har vi vurderet den systemmæssige nytte af 11 udvalgte

tekniske løsninger i eksisterende bygninger undtaget industri. Bemærk, at der

er anvendt samfundsøkonomiske marginalbetragtninger, og afgifter indgår

således ikke.

Elpatroner er urentable i 2030, hvad enten det er i kombination med gasfyr

eller fjernvarmeanlæg. Elpatroner bliver dog rentable i 2050 og kan bidrage

med 60-290 MW inden for gaskunder og 2.752 MW inden for fjernvarmekun-

der

. Hvad angår fleksibilitet for fjernvarmekunder skal bemærkes, at denne

analyse kun har belyst muligheden for fleksibilitet ved tiltag i den enkelte byg-

ning, og ikke på net- eller anlægsniveau.

Hybridvarmepumper i kombination med fjernvarmeanlæg er ikke rentable i

2030, men kan i 2050 bidrage med 450 MW i en given time inden for etagebo-

liger. Hybridvarmepumper er klart rentable i samspil med gasfyr inden for

etageboliger i 2050 og lige præcis i også i 2030. Effektpotentialet er størst i

2030

–

nemlig 40 MW

–

mens det i 2050 kun er det halve.

Bygningernes elforbrug til køle-/fryseaggregater, elvarme, ventilation og bat-

terier kan vha. lokal eller central automatik (CTS) forskydes i tid og tillade ud-

Vi gør opmærksom på, at antagelsen for alle undersøgte tiltag er, at 50% af forbrugersegmentet kan

aktiveres. De 50% er udelukkende valgt for at signalere en begrænsning i hvor stor en andel kan aktiveres

og ikke som udtryk for hvor stort et potentiale, man må forvente at kunne aktivere. Aktiveringspotentialet

bør undersøges nærmere og i samtidig med overvejelser omkring, hvordan aktiverings kan afstedkommes.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

nyttelse af høje og lave elspotpriser. Analogt kan fjernvarmeforbruget forsky-

des afhængigt af fjernvarmeprisen. Forudsætningen er dog, at der er standar-

diseret eksternt pris-/styringssignal til rådighed for bygningen, og at alle appa-

rater individuelt eller via CTS-anlæg er opkoblet, opsat, indkørt og vedligehol-

des i forhold til dette samt i samspil med bygningens øvrige funktionskrav.

Analysen viser, at hverken investering i køle-/fryseaggregater, ventilation eller

batterier er rentable fleksibilitetsløsninger, mens forskydning af elvarmebe-

hovet kan være meget rentabelt, om end kun blandt etageboliger og instituti-

oner, og med et meget lille effektbidrag (til sammen 13 MW i både 2030 og

2050). Bidraget til energisystemet er dog klart størst ved forskydning af fjern-

varmeforbruget, fordi antal af bygninger med fjernvarme er langt større end

antallet med elvarme. Så selvom økonomien er meget bedre for elvarme i

etageboliger og institutioner, så er det potentielle, rentable effektbidrag fra

de fire forbrugssegmenter tilsammen ved flytning af fjernvarme væsentligt

større

–

det udgør 1.330 MW

i 2030 og 1.370 MW

i 2050. Inden for fjern-

varme ligger der i øvrigt også en inerti i selve forsyningsnettet suppleret med

bufferbeholdere, som kan udbygges til understøttelse af forskydning.

Det ses, at der i 2030 og 2050 i parcel-, stue- og rækkehussegmentet kun er et

enkelt tiltag, der lige præcis er rentabelt, nemlig flytning af fjernvarmeforbrug.

Endeligt har vi undersøgt gevinsten ved at udnytte en eksisterende elpatron til

også at tilbyde regulérkraft-ydelser. Er elpatronen ikke i brug, kan den aktive-

res, når Energinet.dk efterspørger nedregulering i systemet i en given time. Er

elpatronen allerede aktiv, så kan den slukkes, når der efterspørges opregule-

ring. Med undtagelse af parcel-, stue- og rækkehuse vil det være relevant for

både gas- og fjernvarmeforsynede bygninger i 2050, mens det er urentabelt i

2030. Det skyldes især, at CO

-prisen forventes at stige kraftigt frem mod

2050. Der tages forbehold for, at der kan være betydelige lokale forskelle i

økonomien mellem de forskellige fjernvarmeområder.

Samlet set peger analysearbejdet således på, at det er ændringer i varmefor-

brug, der kan give det mest rentable bidrag og et væsentligt bidrag til system-

fleksibilitet. Skift i væsentlige dele af varmeforsyningen til el fra f.eks. gas eller

fjernvarme stiller dog store krav til elnettet, som bør analyseres nærmere for

at afdække eventuelt behov for udbygning ligesom indkoblingen skal kunne

koordineres for ikke at give uhensigtsmæssige strømspidser og overbelastning

Se tabel 18: Inst. = 100 MW; E = 320 MW; H&S = 230 MW; PSR = 680 MW.

Se tabel 18: Inst. = 140 MW; E = 450 MW; H&S = 210 MW; PSR = 570 MW.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

af nettet. Vigtigt for rentabiliteten af de belyste tiltag er, at transportpriserne

for energien er dynamiske, og at der er installeret fjernaflæste målere hos

forbrugerne. De nødvendige tekniske løsninger findes allerede på markedet

og udnyttelsen af potentialet er først og fremmest et spørgsmål om kundeta-

riffer, markedsadgang f.eks. via aggregatorer og at fleksibiliteten kan udmøn-

tes inden for gældende lovgivning

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

2 Motivation for at levere fleksibilitet

Nye tekniske muligheder

Styring og regnekraft

Vores energisystem har været under voldsom forandring de sidste 10 år

–

udviklingen fortsætter. Kommunikation og beregningskraft bliver kraftigere og

billigere, hvilket åbner nye muligheder for optimering af forsyning og priser.

Hurtige og effektive systemer kan styre selv relativt små forbrug, og det kan

spille en væsentlig rolle i at balancere fremtidens energisystem. Ambitionen

om en grøn og omkostningseffektiv energiforsyning betyder, at vi i fremtiden i

stedet for at variere produktionen efter behovet, i højere grad skal variere

forbruget efter produktionen. Energieffektivisering er vigtig i denne sammen-

hæng.

Et skift til et mere intelligent energiforbrug i bygninger er motiveret af flere

fordele. Bedre konkurrence i elmarkedet

–

særligt i tilfælde af usædvanligt

høje og lave priser

–

vil kunne medvirke til en bedre integration af vedvarende

energi såsom sol og vind samtidig med at forbrugerne kan drage fordel af en

stærkere prisdannelse.

Et omkostningseffektivt system skal imødegå tre udfordringer forbundet med

integration af særligt vind:

Sikre værdi af elproduktion fra vindkraft, når det blæser meget.

Øget

elforbrug kan medvirke til, at den producerede vindkraft ikke sælges

til lave eller negative priser og dermed afskrækker investorer. En mu-

lighed er f.eks. at bruge el til at producere varme, når elpriserne er la-

ve.

Sikre tilstrækkelig kapacitet i elsystemet, når der er længere perioder,

hvor det ikke blæser.

Fleksibelt elforbrug af et par timers varighed,

som kan undlade at bruge el, når elsystemet er allermest anstrengt,

f.eks. i kogespidsen om aftenen, vil kunne reducere behovet for inve-

steringer i spidslastkapacitet og distributionskapacitet.

Sikre den kortsigtede balance i elsystemet,

dvs. håndtering af vindens

delvise uforudsigelighed. Meget forbrug kan tilsluttes eller afbrydes

for korte perioder og vil dermed kunne levere systemydelser (merfor-

brug eller reduceret forbrug).

Time for time

Over halvdelen af alle elkunder har i dag allerede en elmåler, der er i stand til

at aflæse elforbruget med intervaller på 15 minutter. Og fjernvarmemålerne

Et stærkere og mere

dynamisk marked

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

følger gradvist trop. Fra 2020 skal alle elkunder have en fjernaflæst elmåler,

og der er fra december 2017 åbnet for flexafregning. Med flexafregning kan

også mindre elkunder med fjernaflæst elmåler afregne på timebasis (f.eks.

svarende til Nord Pools elspotpris) og dermed få økonomisk fordel af at tilpas-

se forbruget til priserne.

De første distributionsselskaber er begyndt at tilbyde tidsvarierede forbrugs-

priser i form af simple to- eller treledstariffer efter et fast tidsskema (såkaldte

time-of-use tariffer). Radius Elnet A/S er et eksempel på et selskab, der nu

tilbyder to-trins og tre-trins tariffer til sine kunder.

Styrkelse af prissætningen i elmarkedet

Systemydelser

Et overblik over det kommercielle elmarked og elsystemets behov for forskel-

lige fleksibilitetsydelser og deres hyppighed er vist i Tabel 1 neden for. De

forskellige fleksibilitetsydelser forklares nærmere i det følgende.

Påkrævet

aktiverings-

hastighed

> 12 timer

> 1 time

15 min

Håndteret af

...

Kommercielt

marked

Fleksibilitets-ydelser

Spot (day-ahead)

Elbas (intra-day)

Tertiære reserver (regu-

lérkraft, mFRR)

Sekundære reserver

(frekvensgenopretning i

lokalområde, findes

endnu ikke i Østdan-

mark, aFRR)

Primære reserver (fre-

kvensstabilisering, FCR)

Varighed

60 min

Hyppighed

Hver time

Dagligt

Mere end

dagligt

TSO

15 min

Løbende

Kontinuert

5-30 sek

15 min

Kontinuert

Tabel 1: Oversigt over de forskellige typer af fleksibilitetsydelser, som elsystemet har behov for

(Kilde: Nord Pools databank)

. Ud over de fleksibilitetsydelser, der er listet i tabellen, findes der

også specialregulering, der anvendes for at sikre, at reguleringer udført pga. nettekniske forhold

ikke påvirker regulérkraft-markedet.

Det største volumen handles i elspotmarkedet. Der blev købt 33.036 og solgt

26.574 GWh i 2017 på elspotmarkedet, mens der f.eks. på Elbas for DK1 og

DK2 (Øst- og Vestdanmark) blev købt 1.497 og solgt 1.706 GWh i 2017 og på

regulérkraftmarkedet blev opreguleret 212 og nedreguleret 115 GWh i 2016.

mFRR = Manual Frequency Restoration Reserve, aFRR Automatic Frequency Restoration Reserve, FCR =

Frequency Containment Reserve

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Til sammenligning kan nævnes, at Danmarks elforbrug 2017 ifølge Nord Pools

databank

udgjorde 32.440 GWh.

Day-ahead markedet

(Elspot)

El-leverandører og producenter handler i spotmarkedet for at dække produk-

tion og forbrug for det følgende døgn. Mere end 70% af det samlede elforbrug

i Norden handles på spotmarkedet. Resten handles bilateralt, ofte med refe-

rence til spotprisen.

I Danmark er der to prisområder

–

Østdanmark (kaldet DK1) og Vestdanmark

(DK2)

–

hvor priserne bestemmes for hver time. Prisen svarer til det sidst akti-

verede bud i markedet

–

marginalprisen for el. Nord Pool Spot har dog fastsat

et loft og en bund for priserne på markedet. Priser lavere end ÷500 EUR/MWh

(3.725 kr./MWh) eller højere end 3.000 EUR/MWh (22.350 kr./MWh) accepte-

res ikke. Ved manglende priskryds anvendes disse priser. Dette var f.eks. til-

fældet i nogle timer fra midnat til 07:00 d. 25. december i 2012

, hvor produk-

tionen var højere end forbruget (god vind i kombination med afregningsform

for vindproducenter og lavt forbrug pga. julelukning af erhverv) og dermed

resulterede i negative elspotpriser, som oversteg den daværende bundgrænse

på ÷200 EUR/MWh

. Efterhånden som markedet modnes, bliver aktørerne

stadigt bedre til at undgå disse ekstremtilfælde.

Intra-day markedet

(Elbas)

Elbas er et marked, hvor salg og køb af el kan ske indtil 1 time før forbrugsti-

men. På dette marked kan en aktør f.eks. handle sig i balance, eksempelvis i

tilfælde af at et kraftværk tvinges til driftsstop eller en offshore vindmøllepark

producerer mere el end forudsat. De handlede mængder på intra-day marke-

det er betydeligt mindre end på day-ahead markedet. Volumenet forventes at

stige i takt med, at mere og mere VE skal indpasses, og ubalancerne derfor

bliver større

. Elbas har indtil nu været drevet på en måde, der ligner et ak-

tiemarked: Der er indgået en handel, når sælger og køber enes om en pris. Det

betyder, at der offentliggøres en pris per handel. Fra maj 2018 indføres to

auktioner, som i funktion ligner spotmarkedets auktioner. Kl. 10:00 er der

auktion for resten af dagens timer, mens der kl. 22:00 er aktion for hver af

næste dage stimer. Dette kan øge gennemsigtigheden og forventes at føre til

forøget handel. Elforbrug med timeafregning kan allerede i dag være aktive på

Elbas. Erfaringerne er dog begrænsede.

https://www.nordpoolgroup.com/Market-data1/Power-system-

data/Consumption1/Consumption/ALL/Hourly41/?view=table

Eksempel på kilde: https://ing.dk/artikel/overskudsstrom-gav-negative-elpriser-i-julen-135324

Kilde: NordPool HelpDesk. Loftet var i 2012 på 2.000 EUR/MWh.

Kilde: Elmarkedet i Danmark, Energinet.dk, 2013.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Regulérkraft

Priserne på regulérkraftmarkedet har en tæt korrelation til elspotmarkedet,

men har større udsving, idet opreguleringspriserne altid er lig med eller højere

end elspot, og nedreguleringspriserne lig med eller lavere end elspot.

I selve driftstimen overgår ansvaret for opretholdelse af balance og frekvens

til den systemansvarlige (Energinet.dk). Ubalancer opstår, når driften af elsy-

stemet ikke sker som planlagt (i day-ahead og intra-day markederne). Der kan

f.eks. være mindre vind fra vindmøllerne end forventet, eller forbrugerne

bruger uforudset meget elektricitet. I driftstimen er det derfor nødvendigt, at

den systemansvarlige virksomhed konstant balancerer elproduktion og elfor-

brug. En stor del af denne balancering sker gennem køb af op- og nedregule-

ring med regulérkraft. Regulérkraftmarkedet er attraktivt, fordi de økonomi-

ske incitamenter er højere end på spotmarkedet, idet der er flere høje og flere

lave (og negative) priser på regulérkraftmarkedet

–

se Figur 1. Det kræver dog

udvikling af reglerne, hvis mindre forbrug skal indgå som regulérkraft

–

uan-

set om det bydes ind individuelt eller af aggregatorer.

Figur 1: Varighedskurve for elspotpriserne med tilhørende regulérkraftpriser 2017.

Frekvensstabilisering og

frekvensgenopretning

De primære og sekundære reserver har til opgave at sørge for at opretholde

den ønskede

frekvens

i systemet hele tiden. Denne type reserve anvendes

f.eks., når der sker store udfald i elsystemet (kraftværker eller transmissions-

forbindelser), og primære reserver skal aktiveres meget hurtigt (50% i løbet af

Kilder: Ready project

–Summary

of main findings, Ea Energy Analyses, 2014 samt balance regulation group

–

Demand side bidding in regulating power market (RPM), Regional Nordic, Group, 2012,

http://energinet.dk/SiteCollectionDocuments/Danske%20dokumenter/El/Demand%20side%20bidding%20i

n%20RPM%2004102013.pdf

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

5 sekunder, 100% i løbet af 30 sekunder). Sekundære reserver anvendes i dag

kun i Vestdanmark.

De fleste aktiveringer er meget kortvarige

–

under et minut

–

og meget for-

brug kan derfor medvirke. Konkret kan aktiveringen ske ved, at frekvensen

måles lokalt og f.eks. set-punkter for pumper, elvarme, varmepumper, køle-

skabe eller andet termostatstyret forbrug. Praktiske forsøg har vist, at dette

kan give en forudsigelig reserve. Forbrug kan således i fremtiden tænkes at

levere denne type af frekvensreserver. Det kræver dog udvikling af de nuvæ-

rende regler, således som f.eks. foreslået af ENTSO-E

Undgå nye problemer

Fleksibelt forbrug vil i fremtiden kunne ligestilles med klassisk produktions-

kapacitet. Et guidedance dokument fra EU

fremhæver vigtigheden af at

tillade forbrug i forbindelse med såvel engros-marked, som regulérkraft og

frekvensreserver. Man bør dog samtidig huske på, at fleksibilitet i elforbruget

kan give anledning til nye forbrugsspidser, f.eks. kan der efter flere timer med

høje priser opstå et kraftigt elforbrug, når f.eks. en række varmepumper skal

genoprette temperaturen. Omhyggeligt design af markeder og systemer er

derfor vigtigt.

Vi har i denne analyse valgt at tage udgangspunkt i elspotmarkedet og regu-

lérkraftmarkedet, når vi analyserer, hvordan eksisterende bygninger kan bi-

drage med fleksibilitet, eftersom det er de to største markeder for fleksibilitet.

Efterspørgslen efter regulérkraft (f.eks. i DK1) er typisk mellem +400 og -400

MW. Elbasmarkedet kunne i princippet også være interessant, men har i dag

et meget beskedent omfang, typisk under 100 MW ligesom de efterspurgte

mængder af primære og sekundære reserver.

Fokus på elspot og regu-

lérkraft

Kilde: Demand Connection Code (DCC), ENTSO-E, https://www.entsoe.eu/major-projects/network-code-

development/demand-connection/

Delivering the internal electricity market and making the most of public intervention, European Commis-

sion, 2014.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

3 Metode og afgrænsninger

Hensigten med analysearbejdet præsenteret i denne rapport har været at

belyse muligheder og udfordringer for de eksisterende bygninger indpasning

og bidrag til fleksibilitet i fremtidens energisystem. Analysen skal bidrage til

beslutningsgrundlaget for fastsættelsen af de langsigtede rammer for indsat-

sen til fremme af energieffektivitet og fleksibelt energiforbrug i bygninger.

Bygninger

Ter e ’ yg i ger’ o fatter i de e forbindelse

kun

eksisterende

bygninger

inden for husholdning, handel og service samt institutioner. Nybyggeri indgår

således ikke, ligesom industribygninger ikke indgår.

Opgaven har været at bestemme

bygningernes

potentiale for levering af flek-

sibelt forbrug og rentabiliteten ved udnyttelsen af dette potentiale. Arbejdet

omfatter således ikke stillingtagen til, om det bedre kan betale sig for sam-

fundet, at der gennemføres tiltag i energinettet/-systemet (såsom varme-

pumper i fjernvarmenet) frem for at aktivere fleksibilitetspotentialet i bygnin-

gerne.

Der er foretaget en nogenlunde fuldstændig kortlægning af de tekniske mu-

ligheder og de lovmæssige rammer, disse tiltag operer indenfor

. De væsent-

ligste tiltag til udnyttelse af bygningernes fleksibilitetspotentiale er derpå ud-

valgt til nærmere rentabilitetsanalyse.

Elbilers bidrag indgår ikke i analysen. Når vi omtaler batterier, er det således

ikke bilbatterier men batterier til bygninger.

Fremtidigt energisystem

Et realistisk bud på et fremtidigt energisystem er beregnet vha. el- og fjern-

varmemarkedsmodellen Balmorel og derpå er de fremtidige marginale sam-

fundsøkonomiske energipriser udledt. Der er analyseret et stort modelområ-

de, nemlig Nordvest- og Centraleuropa undtaget den Iberiske halvø og Balkan-

landene).

Vi har set nærmere på bygningernes mulige bidrag i 2030 og 2050. Disse år er

valgt, fordi de går igen i Danmarks klimamålsætninger.

For mere information henvises til Baggrundsrapport 2.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Elektrificering, sol og

vind

Der er betydelig usikkerhed om, hvordan omstillingen til et lavemissionssam-

fund konkret kommer til at ske. De fleste analyser fra bl.a. Klimakommissio-

nen, Energikommissionen og universiteter, peger dog på elektrificering og

øget udbygning med sol og vind, som den mest attraktive vej fremad. Og med

de prisreduktioner på vind, solceller, energilagring og elbiler vi har set i de

seneste år, forekommer den udviklingsvej mere og mere realistisk.

Der er som altid ved langsigtede fremskrivninger af denne type væsentlige

usikkerheder vedrørende CO

-pris, teknologiudvikling (fleksibilitet herunder

potentialet for brændselsskift og værdien heraf, lagringsmuligheder, drift) og

hastigheden for omstillingen.

Danmark er koblet tæt sammen med nabolandene via kraftige transmissions-

forbindelser. Udviklingen af elsystemet i det øvrige Europa (herunder udbyg-

ningen med vind, sol og atomkraftkapacitet) har derfor stor betydning for de

fremtidige elpriser i Danmark. Derfor indgår ikke bare det danske system i den

opstillede model men også Nordvest- og Centraleuropa, dog ikke den Iberiske

halvø og Balkan-landene.

Sammenkoblet system

Full foresight

Balmorel-modellen foretager en systemoptimering af investeringer og drift for

årene 2030 og 2050. Modellen antager full foresight (f.eks. at vi ved hvornår

vinden blæser og hvad elforbruget er time for time), fuld konkurrence og ig-

norerer verdenen uden for det valgte (store) geografiske område.

Fremtidige investeringer afhænger af teknologiforudsætninger, brændselspri-

ser, CO

-pris mv. De vigtigste antagelser er listet i Tabel 2 nedenfor.

Scenarier

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Brændselspriser

-pris

World Energy Outlook 2017 Sustainable development scenarie

15 EUR/ton i 2030 stigende mod 100 EUR/ton i 2050

Udbygning med VE frem til 2030 i overensstemmelse med nati-

onale forudsætninger (for Danmark anvendes Energinets analy-

seforudsætninger og for Tyskland Netzentwicklungsplan) eller

fremskrivninger fra ENTSO-E’s Best Estimate scenarie.

DE: Udfasning i 2022.

SE: Gradvis udfasning efter 2040.

FR: Delvis udfasning mod 2050.

Udbygning i UK, FI og PL.

Udfasning af kul i en række lande i Europa frem mod 2030

Følger eksisterende planer frem til 2030.

Derefter modelbaseret udbygning baseret på økonomisk opti-

mering.

VE frem til 2030

A-kraft

Kul

Transmissionsnet

Tabel 2: Nøgleantagelser i det gennemførte modelarbejde.

Fremtidsbillederne for 2030 og 2050 modelleret i Balmorel er langt hen ad

vejen identiske med Energistyrelsens nationale vindscenarie opstillet i rappor-

ten

’Energiscenarier

frem mod 2020, 2035 og 2050’ fra maj 2014, dog adskiller

de sig på følgende væsentlige punkter:

•

Udvikling af fjernvarme- og elsystemet bestemmes via en økonomisk

optimering under givne rammevilkår (IEAs

’450

ppm’ scenarie og ikke

’New

Policies’

s e ariet)

i form af brændsels- og CO

-priser.

Der indgår en detaljeret simulering af el-udveksling med Danmarks

nabolande.

I 2050 forudsættes en høj CO

-pris, som drivende for den grønne om-

stilling.

Opdaterede priser på VE-teknologier, som bl.a. betyder, at solceller vil

spille en betydelig rolle i fremtidens elforsyning.

Der indgår ikke etablering af brintfabrikker i Danmark.

Der indgår heller ikke etablering af storskala biobrændstoffabrikker i

Danmark.

•

Afgrænsning

Helt overordnet omfatter arbejdet præsenteret i denne rapport ikke stilling-

tagen til, om det bedre kan betale sig for samfundet, at der gennemføres til-

tag i det centrale energisystem og energinet i stedet for lokalt at aktivere byg-

ningerne. F.eks. om det er mere samfundsøkonomisk rentabelt at installere

varmepumper i fjernvarmenet frem for at supplere eksisterende fjernvarme-

forsynede bygninger med hybridvarmepumper.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Der er

ikke

analyseret feedback i modellen, dvs. hvor bygningers fleksibilitet i

elforbruget påvirker elpriserne. Tidligere analyser viser, at ændringer i for-

brugsmønstrene for danske elforbrugere kun i meget begrænset omfang vil

påvirke prisen i elmarkedet.

Flaskehalse i lokale net er heller ikke vurderet.

Følsomhed

Der er beregnet et sæt timepriser for de to år 2030 og 2050 for hvert af pris-

områderne Øst- og Vestdanmark (også omtalt som DK1 og DK2) samt hvert af

de 54 danske fjernvarmeområder.

Der er en væsentlig forskel mellem elspotpriserne for Øst- og Vestdanmark.

Derfor beregnes potentialet for fleksibilitet af et givent tiltag i eksisterende

bygninger både for en situation med Øst-priser og en situation med Vest-

priser, som udtryk for hvor robust et tiltags rentabilitet er

–

en slags følsom-

hedsvurdering. På samme vis anvendes fjernvarmepriserne for to forskellige

fjernvarmeområder til at angive potentiel følsomhed for ændringer i fjern-

varmepriserne.

Udvalgte tiltag

Rentabiliteten af særligt illustrative eksempler på bygningstiltag er beregnet

vha. prisdata fra modelarbejdet. Vores resultat er et først bud på en metodisk

tilgang til vurdering af samspilsmulighederne mellem system og bygninger

samt mulighedernes systemmæssige rentabilitet. Arbejdet er således at be-

tragte som et første skridt, der senere kan udbygges med flere nuancer og

tiltag.

Generelle antagelser

Der er gjort følgende overordnede antagelser i rentabilitetsberegningerne:

•

Samfundsøkonomisk analyse, hvor der indgår prissætning af CO

, men

hvor de eksisterende energiafgifter ikke indgår. F.eks. var de netop

ændrede afgifter særligt en hindring for fleksibel anvendelse af el til

varme (f.eks. fuel shift med elpatron) i bygninger, pga. den forholds-

vist høje elvarmeafgift.

Investeringer i fleksibilitetstiltag omfatter kun den nødvendige inve-

steringsomkostning til selve løsningen og ikke nogen form for om-

kostning til promovering af tiltaget.

Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og omregnet til årli-

ge omkostninger, under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid.

•

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Da der er tale om lange tidshorisonter og dermed en vis usikkerhed, har vi

prioriteret at have en nogenlunde ensartet tilgang i beregningerne for de for-

skellige tiltag. Vi har bevidst undgået mange detaljer. F.eks. er gennemtræng-

ningen af tiltagene sat til 50% i alle segmenter og forbrugerprisen er ens for

alle fire kundesegmenter

–

parcel-, stue-, rækkehuse (PSR), etageboliger (E),

handel & service (H&S) samt institutioner (Inst). Et næste skridt kunne være at

forfine beregningerne for de mest lovende tiltag.

Vi har fra Balmorel-kørslerne beregninger af fjernvarmepriser for hvert af de

54 fjernvarmeområder repræsenteret i modellen. Vi har dog af hensyn til

overskueligheden valgt blot at vise rentabilitetsberegninger for et enkelt

fjernvarmeområde, nemlig Esbjerg.

Bemærk, at vi som nævnt anvender prisforskellen mellem Øst- og Vestdan-

mark til at illudere en form for usikkerhedsbetragtning. Så, når vi i rentabili-

tets-betragtningerne nævner øst og vest, er det ikke den geografiske fordeling

af kunder, men to forskellige prisniveauer vi ønsker at signalere.

Be ærk, at ter e ”var epriser” i de e a alyse og rapport ikke referer til

kundetariffer, men derimod de marginale dispatch-omkostninger. Det svarer

til den samfundsøkonomiske marginale varmepris.

Markedsydelser

Vi har valgt at se eksisterende på bygningers bidrag i spotmarkedet og regu-

lérkraftmarkedet. Der vil dog også være muligheder for at agere på andre

markeder.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

4 Prisudvikling 2030 og 2050

Hvad bringer fremtiden?

Værdien af det fleksible elforbrug er drevet af prisvariationerne i elmarkedet.

Analyser af priserne på spotmarkedet peger i retning af større prisvariation i

elpriser i fremtiden (f.eks. større andel af vindkraft), men også andre forhold,

som modvirker dette (f.eks. udvikling af markedsregler). Nye transmissions-

forbindelser kan betyde både større og lavere prisvariationer. Bedre forbin-

delser til Norge og Sverige vil generelt betyde lavere prisvariation (pga. lettere

adgang til vandkraft), mens bedre forbindelser til Tyskland kan betyde større

prisvariationer (da Tyskland har meget vedvarende energi). Tørår og vådår vil

for en periode betyde stor variation i priserne. Også forhold såsom den gene-

relle kapacitetsbalance har stor betydning. Hvis kapacitetsbalancen er trængt,

så giver det større prisvariation.

Elpriser

Udviklingen i elpriser i et Business-As-Usual (BAU)-scenarie og et Klimascena-

rie er vist i Figur 2.

I både BAU- og Klimascenariet er engrospriserne på kul, råolie og naturgas

fremskrevet

til 0 0 og 050 i overe sste

else ed IEA’s Sustai a le

Deve-

lopment Scenario fra World Energy Outlook 2017. Scenarierne forudsætter en

gradvis stigning i naturgasprisen over tid til knap 50 kr./GJ i 2030 og ca. 55

kr./GJ i 2050. Kulprisen forudsættes at ligge på ca. 18 kr./GJ i både 2030 og

lidt lavere i 2050. Prisen på råolie forudsættes at stige hen mod 2030, hvoref-

ter den falder.

Efter 2030 er elprisstigningen begrænset, hvilket primært skyldes fortsat re-

duktion af omkostninger til sol og vind. De sorte cirkler i Figur 2 indikerer,

hvilke elprisscenarier der er anvendt i vurderingen af potentialet for fleksibelt

forbrug i eksisterende bygninger. For 2016 er der anvendt historiske priser, for

2030 og 2050 er der anvendt priser fra Klimascenariet.

Der henvises til Baggrundsrapport 1 for nærmere uddybning af, hvori de to

scenarier består.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

400

350

DKK2016/MWh

300

250

200

150

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

BAU DK_W

Klima DK_W

BAU DK_E

Klima DK_E

Figur 2: Elpriser i hhv. Vest- og Østdanmark i de modellerede BAU- og Klimascenarier. De sorte

cirkler indikerer, hvilke elprisscenarier der er anvendt i vurderingen af potentialet for fleksibelt

forbrug i eksisterende bygninger. Bemærk, at y-aksen ikke starter i nul.

Elspotpriser

I Figur 3 viser varighedskurver for de beregnede elspotpriser for 2016, 2030 og

2050. Der ses en markant udvikling i prisbilledet. Den kraftige udbygning med

VE resulterer i væsentligt flere timer med lave elpriser end i dag, men også

flere timer med høje elpriser. De høje priser skyldes, at brændselspriser og

-priser forventes at stige, hvilket øger produktionsomkostningen på fossile

brændsler og giver incitament til at skifte fra kul til gas og biomasse, som er

dyrere brændsler. Værdien af det fleksible elforbrug er således stigende hen

mod 2050.

Der bliver frem mod 2050 timer, hvor elspotprisen er lavere end fjernvarme-

prisen, men modsat bliver der flere timer, hvor elspotprisen er lavere end

gasprisen.

I Tabel 3 er vist udviklingen i det årlige gennemsnit af forskellen mellem den

enkelte dags dyreste og billigste time. Det ses, at modellens resultat for 2016

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

er tæt på det faktiske prisniveau i 2016 og til den konservative side. Dette er

ønskeligt, da vi dermed undgår at modellens prisniveauer bidrager til en over-

vurdering af bygningers potentiale for at bidrage til energisystemet.

Bemærk, at modellen ikke genererer negative priser, idet både sol og vind

stoppes, hvis spotprisen kommer under de variable omkostninger for disse

teknologier.

1.400,00

1.200,00

DKK

2016

/MWh

1.000,00

800,00

600,00

400,00

200,00

BAU Øst/2016

Klima Øst/2030

Klima Øst/2050

BAU Vest/2016

Klima Vest/2030

Klima Vest/2050

Figur 3: Varighedskurver for de modelbaserede elspotpriser i 2016, 2030 og 2050. Enkelte timer

har værdier over 1.500 DKK

2016

/MWh og er ikke vist på grafen.

Pejlemærke 1 (DKK2016/MWh)

Faktisk 2016

Model 2016

Model 2030 Klima-scenarie

Model 2050 Klima-scenarie

Tabel 3: Pejlemærke 1: Årligt gennemsnit af forskellen mellem elspotprisen i den enkelte dags

dyreste og billigste time eksklusive transport (DKK

2016

/MWh).

Regulérkraftpriser

Øget udbygning med vind- og solenergi produktion kan øge ubalancerne i

systemet. Med fortsat udbygning af fluktuerende energi må det dog ventes, at

efterspørgslen efter reguleringsydelser vil stige i Danmark og nabolandene, og

på sigt vil udgøre en stigende del af den samlede el-omsætning. Det bør dog

nævnes i den forbindelse, at det årlige behov for regulering i Danmark faktisk

har været faldende gennem de senere år måske på grund af en forbedret

Hovedrapport

365

729

1093

1457

1821

2185

2549

2913

3277

3641

4005

4369

4733

5097

5461

5825

6189

6553

6917

7281

7645

8009

8373

Østdanmark (DK1)

116

104

315

213

Vestdanmark (DK2)

148

138

372

250

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

markedsfunktion

–

bedre anvendelse af intraday markederne

–

eller bedre

prognoser.

Regulérkraftprisen time for time i 2030 og 2050 er ikke modelleret direkte,

men i stedet beregnet ud fra det historiske forhold mellem elspotpris og regu-

lérkraftpris. Arbejdstrinene har været som følger:

•

Først udledes forholdet mellem den historiske elspotpris og historiske

regulérkraftpris i 2017.

Derpå følger en vurdering af, hvorvidt der var tale om opregulering,

ingen regulering eller nedregulering i den enkelte time.

Dernæst anvendes de i Balmorel modellerede elspotpriser i 2030 til at

beregne 2030 regulérkraftprisen time for time vha. forholdstallet, og

de fremkomne priser kalibreres så de passer til varighedskurven.

På samme måde beregnes regulérkraftpriserne for 2050.

•

Forbehold

De beregnede regulérkraftpriser bør anvendes med forsigtighed, da der ikke

er foretaget en egentlig modellering af det fremtidige regulérkraftmarked,

og fordi der generelt vurderes at være betydelig usikkerhed omkring udbud

og efterspørgsel i det fremtidige regulérkraftmarkedet.

Prisresultatet er vist i Figur 4, hvor også elspotprisen er plottet ind til sam-

menligning. Andelen af årets timer, hvor der sker opregulering, ingen regule-

ring eller nedregulering fordeler sig nogenlunde ens for de tre nedslagsår med

en tredjedel til hver af de tre typer af reguleringsbehov.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Figur 4: Elspotpriser og regulérkraftpriser, 2017, 2030 og 2050 (Kilde til spotpriser for 2030 og

2050: Balmorel-kørsel. Regulérkraftpriser 2030 og 2050 er beregnet på basis af historiske korre-

lationer mellem spot og regulérkraftpriser).

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Andel af årets timer

Opregulering (= reducere elforbrug)

Ingen regulering

Nedregulering (= øge elforbrug)

2017

33%

29%

35%

2030

31%

35%

34%

2050

31%

35%

34%

Tabel 4: Andel af årets timer, hvor der sker opregulering, ingen regulering eller nedregulering

(Kilde: Balmorel-kørsler).

Det ses af figurerne oven over, at der er stor forskel på prisniveauet for dyre-

ste og billigste regulérkrafttime, men også at der er stor forskel mellem

elspotpris og regulérkraftpris, og at det i den enkelte time kan være en hel del

mere fordelagtigt at tilbyde ydelse til regulérkraftmarkedet. Den relative for-

deling mellem de tre (op-, ingen og ned-regulering) forbliver nogenlunde den

samme (se Tabel 4) pga. måden hvorpå tallene for 2030 og 2050 er dannet,

selvom de absolutte værdier varierer.

Varmepriser

Balmorel-modelleringen foretaget i dette projekt opererer med ca. 50 varme-

områder. Figur 5 viser de beregnede varmepriser i 2030 for Esbjerg, Herning,

Kalundborg, København, Odense og Randers, mens Figur 6 viser de beregnede

varmepriser i 2050. Bemærk,

at ter e ”var epriser” i

denne analyse og

rapport ikke refererer til kundetariffer, men derimod de marginale dispatch-

omkostninger.

Det ses som forventet, at prisen varierer meget afhængigt af varmeområde.

Grunden til, at ingen priser på figuren er over 65 DKK

2016

/GJ i 2030 skyldes, at

det er gaskedler, som sætter prisen i de højeste timer.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Figur 5: Varmepriser Klima 2030 for seks udvalgte varmeområder (DKK

2016

/GJ)

–

Esbjerg (mør-

keblå), Herning (rød), Kalundborg (grøn), København (lilla), Odense (lyseblå) og Randers (oran-

ge).

Be ærk, at ter e ”var epriser” referer til de argi ale dispatch-omkostninger.

Der opstår i 2050 negative varmepriser i sommerperioden, fordi affaldsvær-

kerne modtager betaling for afbrænding af affald, og der i sommerperioden er

for lidt varmegrundlag. Vi har i analysen af forbrugssidens potentiale for flek-

sibilitet valgt at sætte de negative priser til værdien 0, idet det vurderes, at

det i praksis vil være muligt for fjernvarmeselskaberne at bortkøle varmen

uden væsentlige meromkostninger, hvorved negative varmepriser kan und-

gås. Bortkølingsmulighederne er imidlertid ikke fuldt ud repræsenteret i Bal-

morel.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Figur 6: Varmepriser 2050 for seks udvalgte varmeområder (DKK

2016

/GJ)

–

Esbjerg (mørkeblå),

Herning (rød), Kalundborg (grøn), København (lilla), Odense (lyseblå) og Randers (orange).

Be ærk, at ter e ”var epriser” referer til de argi ale dispatch-omkostninger.

Alle selskaber

på nær Odense har en længere periode om sommeren med negative marginale dispatch-

omkostninger

Transportpriser

Udifferentierede (=faste) transporttariffer kan udgøre en hindring for aktive-

ring af nogle fleksibilitetstiltag. Derfor har vi for de relevante tiltag (f.eks. gas-

fyr med elpatron) beregnet værdien af fleksibilitet både i en situation med

udifferentierede og med dynamiske transporttariffer.

Transportpriserne anvendt i vores beregninger repræsenterer den gennem-

snitlige marginale pris i transmissionsnettet plus det lokale distributionsnet.

Der vil dog helt klart være lokale variationer, der kan have betydning for ren-

tabiliteten af de analyserede fleksibilitetstiltag, ligesom man også skal have

for øje, at en aktivering af fleksbilitetspotentialet også kan belaste lokale net.

Transportpriserne, vi har anvendt, er priser for mindre forbrugere (dvs. 4.000

kWh el, 18,75 MWh fjernvarme, 2.000 Nm

gas), uagtet hvilket af de fire byg-

ningssegmenter

, vi betragter. Dette er gjort af hensyn til overskueligheden.

PSR, Etageboliger, Handel & service og institutioner.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Elnet

Når elforbruget stiger ud over det forbrug, som elnettet er dimensioneret til,

udløses behov for netinvesteringer. Det er vanskeligt at bestemme elnetbe-

sparelsen, da behovet for netforstærkninger vil afhænge meget af, hvilket net

man betragter. I nogle net vil der være god plads til f.eks. varmepumpernes

effekttræk, mens det kan kræve umiddelbare forstærkninger i andre net. I

takt med, at der tilsluttes flere og flere varmepumper, vil det relative behov

for netforstærkninger øges. Behovet skal desuden ses i sammenhæng med

andre elektrificeringstiltag

–

særligt en forøgelse af andelen af elbiler

–

som

ligeledes vil øge behovet for forstærkninger.

Den gennemsnitlige samfundsøkonomiske nettarif omfattende distributions-

tarif, transmissionstarif inkl. omkostninger til balanceydelse og forsyningssik-

kerhed mv. angives af Energistyrelsen til 29,8 øre/kWh (298 kr./MWh), ekskl.

elnettab for husholdninger, hvoraf 21,6 øre/kWh vedrører distributionsnettet.

Analyser fra Energinet og Dansk Energi peger imidlertid på, at den samfunds-

økonomiske omkostning til at forstærke elnettet til indpasning af varmepum-

per og elbiler på kort sigt vil være noget lavere. Det skal ses i sammenhæng

med, at store dele af nettet i udgangspunktet er designet så robust, at beho-

vet for merinvesteringer er begrænset eller fraværende, så længe der er tale

om en moderat forøgelse af elforbruget (ca. 3 TWh i 2035).

I alt er der for enfamiliehuse i 2030 estimeret en marginal elnetomkostning på

16,6 øre/kWh (166 kr./MWh) som følge af et øget elforbrug. På længere sigt

mod 2050 forventes imidlertid et endnu større elforbrug til varmepumper og

elbiler mv., hvilket vil øge behovet for forstærkninger i en større andel af di-

stributionsnettene. Vi er imidlertid ikke bekendt med analyser, der systema-

tisk har undersøgt behovet for forstærkninger frem mod 2050 i et scenarie

med fuldt gennemslag af varmepumper og elbiler. Frem mod 2050 kan det

groft antages, at den marginale omkostning til netforstærkninger gradvist vil

nærme sig den gennemsnitlige distributionstarif. Dog vil der fortsat være en

del af netomkostningerne, som er uafhængige af aftaget, ligesom der fortsat

kan det være net, hvor behovet for forstærkninger er marginalt eller fravæ-

rende. Derfor antages det, at netomkostningen til et mer-elforbrug i 2050 vil

udgøre 75% af den gennemsnitlige distributionstarif i dag, dvs. 16,2 øre/kWh.

Dertil kommer omkostningen i transmissionsnettet på 8,2 øre/kWh baseret på

de aktuelle net- og systemtariffer

–

så omkostningen i gennemsnit udgør 24,4

øre/kWh.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Eltransport (DKK

2016

/MWh)

2016

166

2030

166

2050

244

Tabel 5: Udifferentierede eltransportpriser (DKK

2016

/MWh).

Som tidligere beskrevet vil den reelle omkostning imidlertid afhænge af, hvor-

når kunden bruger el, hvilket nogle elnetselskaber allerede har reageret på

ved at indføre tidsdifferentierede tariffer.

I a alyser e i dgår derfor e ”dy a isk” tra sportpris for el ed to tri

, der

er beregnet ud fra en vægtning af belastningen i de enkelte timer ganget med

den udifferentierede transportpris. Til vægtningen har vi valgt at bruge en

faktor 2,0 og en faktor 0,8. De fire timer fra og med 18:00-21:59 er vægtet

med faktor 2,0 hver dag i året som tilnærmelse til de timer, hvor der typisk er

spidsbelastning og de resterende 20 timer er vægtet således, at totalen bliver

24 dvs. med faktor 0,8 hver.

Fjernvarmenet

Fjernvarmenet-omkostninger udgør i mange net en betydelig del af den sam-

lede fjernvarmepris. Netomkostningerne skal dække både kapital- og drifts-

omkostninger til nettet og nettab. Et reduceret fjernvarmeforbrug over en

kortere periode ændrer som udgangspunkt ikke væsentligt på nettabet i

fjernvarmenettet, da nettabet afhænger af varmetabet fra rør til omgivelser

og dermed af temperaturniveauet og ikke flowet i rørene. Tilsvarende kan et

reduceret fjernvarmeforbrug over en kortere periode ikke forventes at påvir-

ke investeringsbehov og drift- og vedligeholdsomkostninger væsentligt. Ved

en permanent sænkelse af fjernvarmeforbruget

–

f.eks. som følge af dybdegå-

ende energirenoveringer

–

vil det være realistisk at sænke temperaturerne i

nettet og/eller vælge mindre rørdimensioner. Ved korttidsreduktioner i var-

meforbrug vil der imidlertid næppe være væsentlige reduktioner at hente. På

driftssiden vil et reduceret fjernvarmeforbrug selv over korte periode dog

reducere behovet for pumpning.

Det er beregningsmæssigt forudsat, at den samfundsøkonomiske besparelse

på investeringer og drift net af drift svarer til 10% af den aktuelle fjernvarme-

dispatchpris alle tre år. Det vil sige, at størrelsen varierer time-for-time og for

hvert fjernvarmeområde. Til illustration af, hvor stor den er relativt til trans-

portprisen for el og for naturgas, har vi beregnet den gennemsnitlige faktiske

størrelse for Esbjerg

–

se Tabel 6.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Fjernvarme (DKK

2016

/MWh)

Gns. marginal varmepris

Gns. fjernvarme transportpris

Tabel 6:

2016

269

26,9

2030

134

13,4

2050

170

17,0

e s itlig værdi af de ”dy a iske” var etra sportpriser (DKK

2016

/MWh).

Gasnet

Ifølge Energistyrelsens

’Samfundsøkonomiske

beregningsforudsætninger for

energipriser og emissioner, maj 2017’ (omkostninger til transport, lager og

avancer ekskl. sunk cost) antages gasnettariffen at være 29,2 kr./GJ i 2020,

faldende til 10,3 kr./GJ i 2030.

Der forventes imidlertid et fald i gasforbruget i Danmark frem mod 2050, og

det eksisterende gasnet vurderes derfor at være fuldt tilstrækkelig til at hånd-

tere det fremtidige forbrug. I det lys vurderes det som udgangspunkt ikke, at

der er en gasnetbesparelse forbundet med marginale reduktioner i gasforbru-

get som følge af gasbesparelser. Gastariffen er derfor ikke indregnet i de mar-

ginale forsyningsomkostninger. Betydningen af at inkludere en marginal gas-

netomkostning er i stedet undersøgt i en følsomhedsberegning.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

5 Potentielt bidrag

Analyserede fleksibilitetstiltag

Energiforbruget (el og varme) opdelt på bygningstyperne og for varmeforbru-

get yderligere opdelt efter forsyningsart (fjernvarme, naturgas, olie, el og

var epu pe, io asse fre går af aggru dsrapporte ’A alyser af pote ti-

aler, omkostninger og andre barrierer for samspil mellem bygninger og forsy-

i gssyste ’. Med aggru d heri o ha dler æv te aggru dsrapport e

vurdering af de tekniske potentialer for energibesparelser og specielt teknolo-

gier for muligt fleksibelt samspil med et smart energisystem.

Nettoomkostningen af et antal fleksibilitetstiltag er undersøgt nærmere for at

belyse rentabiliteten af bygninger potentielle bidrag til energisystemets flek-

sibilitet set fra systemets perspektiv. Der er ikke foretaget en fuldstændig

kortlægning og kvantificering af alle muligheder, men i stedet udvalgt 11 sær-

ligt illustrative eksempler, som til sammen repræsenterer de væsentligste

muligheder for at udnytte elspot- og regulérkraftmarkedets priser.

En oversigt over de analyserede tiltag kan ses i Tabel 7 nedenfor. Flere detal-

jer kan findes i Baggrundsrapport 3. Da der er tale om lange tidshorisonter og

en vis usikkerhed, har vi prioriteret at have en nogenlunde ensartet tilgang i

beregningerne for de forskellige tiltag og har bevidst undgået mange detaljer.

F.eks. er gennemtrængningen af tiltagene sat til 50% i alle segmenter.

Type

Skift i energi-art

+ service

Forskydning

Skift i energi-art

Tiltag

Elpatron hos naturgaskunder

Elpatron hos fjernvarmekunder

Hybridvarmepumpe hos naturgaskunder

Hybridvarmepumpe hos fjernvarmekunder

Prisafhængigt fjernvarmeforbrug hos fjernvar-

mekunder

Prisafhængigt brug af køle-/fryseaggregat i

husholdninger, virksomheder og institutioner

Prisafhængig brug af elvarme

Prisafhængig brug af ventilation

Prisafhængig brug af batterier

Elpatron hos naturgaskunder

Elpatron hos fjernvarmekunder

Tabel 7: Analyserede fleksibilitetstiltag.

Efterspørgsel efter

regulérkraft

Naturgas- vs. elspot- vs.

regulérkraftpris

Fjernvarme- vs. elspot- vs.

regulérkraftpris

Lav og høj fjern-

varmepris

Lav elspotpris

Applikation

Betragtede priser

Naturgas- vs. elspotpris

Fjernvarme- vs. elspotpris

Naturgas- vs. elspotpris

Fjernvarme- vs. elspotpris

Udsving i fjernvarmepris

Lav og høj elspot-

pris

Udsving i elspotpris

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Elpatroner og hybridvarmepumper kan drage fordel af de elspotpriser, som er

lavere end f.eks. naturgas eller fjernvarmepriser. Forskellen mellem elpatron

og hybridvarmepumpe er, at hybridvarmepumpen er dyrere end elpatronen,

men til gengæld betyder hybridvarmepumpens COP en flerfoldig gevinst.

Et første skridt for fjernvarmekunder er dog at forskyde deres forbrug alt ef-

ter, hvilke timer af døgnet fjernvarmeprisen er høj eller lav vha. simpel auto-

matik. Analogt kan køle-/fryseaggregater udnytte de høje og lave elspotpriser.

Ventilationssystemer kan agere på samme vis og har større kapaciteter men

også flere kompleksiteter.

Batterier kan ligeledes udnytte høje og lave elspotpriser, men har i højere

grad mulighed for at lagre energien ved lave priser end bygninger og køle-

/fryseaggregater. Det er til og med muligt at sælge den lagrede energi ved

høje priser, såfremt man ikke selv aftager den.

Det sidste eksempel inkluderet her er brug af elpatroner til at tilbyde regu-

lérkraft-ydelser. Der er nemlig ikke sammenfald mellem de timer, hvor

elspotprisen f.eks. er særligt lav og så timer med høje regulérkraftpriser. Det

vil sige, at elpatronen kan bruges til at drage fordel af både elspot- og regu-

lérkraftmarkedet.

Er transportprisen fast, kan det betyde, at udsving i energipriser ikke slår væ-

sentligt igennem i den samlede energiomkostning. Derfor har vi som led i ana-

lysen udarbejdet og anvendt en tidsdifferentieret pris for den samfundsøko-

nomiske marginale omkostning for transmission og distribution

–

her kaldet

transportprisen. For mere information om denne henvises til Baggrundsrap-

port 1.

Fokus for analysearbejdet har været at give et bud på en metodisk tilgang til

vurdering af samspilsmulighederne. Arbejdet er således ikke et bud på det

samlede potentiale i eksisterende bygninger, men er at betragte som et første

skridt, der senere kan udbygges med flere nuancer og tiltag.

Tabel 8 og Tabel 9 præsenterer et overblik over tiltagenes rentabilitet og flek-

sibilitetspotentiale for 2030 og 2050 opgjort per kundesegment. Lignende tal

foreligger for 2016 og kan findes i Baggrundsrapport 3. Rentabiliteten svarer

til nettoomkostningen, som er fleksibilitetstiltagets investeringsomkostning

minus besparelsen eller indtægten ved at aktivere fleksibilitetstiltaget.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Midlertidigt skift i energiart

Midlertidige skift i energiart

– også kaldet ”fuel shift” –

vha. f.eks. elpatron og

hybridvarmepumper kan bidrage med fleksibilitet allerede i dag.

Som vist i Tabel 8 er

elpatroner

i samspil med gasfyr ikke rentabelt i 2030.

Gasprisen stiger dog væsentligt fra 2030 til 2050, og elpatron i samspil med

gasfyr bliver i 2050 rentabelt i handel & service samt institutioner

. I samspil

med fjernvarmeanlæg er elpatronen heller ikke et rentabelt tiltag i 2030, men

i 2050 bliver tiltaget klart rentabelt i alle segmenter undtaget hos parcel-,

stue- og rækkehuse. Andelen af timer per år, hvor tiltaget kan være relevant

at aktivere, stiger for begge tiltag fra 2030 til 2050.

Situationen for

hybridvarmepumper

er noget anderledes. Varmepumpetilta-

get er klart urentable for parcel-, stue- og rækkehuse, handel & service samt

institutioner i både 2030 og 2050 hvad enten, der er tale om, samspil med

gasfyr eller fjernvarmeanlæg.

For etageboliger med gasfyr er varmepumpetiltaget nogenlunde rentabelt i

2030 men klart rentabelt i 2050 pga. den betydeligt højere CO

-pris i 2050.

Grunden til den meget positive økonomi hos etageboliger sammenlignet med

handel & service og institutioner skyldes, at investeringen per bygningsfor-

brug er ca. en halv gang lavere end for de øvrige bygninger, og dermed står

besparelsen bedre mål med den nødvendige investering.

Det skal bemærkes, at elforbruget til hybridvarmepumpen i 2030 og 2050 er

billigere end gasforbruget i næsten alle årets timer (99%)

. Fordelen ved hy-

bridvarmepumpen er, at den i og med, at varmepumpen kan aktiveres så me-

get af tiden, har stor mulighed for at udnytte billig vind samtidig med at der er

værdi i, at man har naturgaskedlen som backup, så man kan afkoble fra el, når

elpriserne er meget høje.

Prisforskellen mellem el og gas er dog ikke tilstrækkelig stor til, at det mange

antal timer gør tiltaget rentabelt i segmenterne parcel-, stue- og rækkehuse,

handel & service samt institutioner.

Resultatet bliver lidt mere positivt i 2050, når der anvendes elpriser for Vestdanmark, og elpatron i sam-

spil med gasfyr bliver rentabelt.

Hvis varmepumpens effektivitet i stedet for 4 var 3, ville andelen af aktivérbare timer stadig være relativt

høj, nemlig 89% i 2030 og 93% i 2050.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Tiltag 2030

Elpatron v. gasfyr

Elpatron v. fjernvarme, Esbjerg

Hybrid varmepumpe v. gasfyr

Hybrid varmepumpe v. fjv,

Esbjerg

Andel timer

per år, hvor

tiltag attraktivt

Nettoomkostning (DKK

2016

/år/sted)

Parcel-,

stue-, og

rækkehuse

Etageboliger

Handel &

Service

Institutioner

99%

51%

640

590

1.530

1.660

1.410

1.210

-440

2.440

810

520

9.360

10.320

870

630

10.670

11.500

Tiltag 2050

Elpatron v. gasfyr

Elpatron v. fjernvarme, Esbjerg

Hybrid varmepumpe v. gasfyr

Hybrid varmepumpe v. fjv,

Esbjerg

Andel timer

per år, hvor

tiltag attraktivt

Nettoomkostning (DKK

2016

/år/sted)

Parcel-,

stue-, og

rækkehuse

Etageboliger

Handel &

Service

Institutioner

17%

11%

99%

44%

350

330

550

1.250

250

-810

-4.330

-4.370

-850

-1.130

3.790

6.900

-570

-1.720

5.820

3.860

Tabel 8: Nettoomkostning i 2030 og 2050 af fuel shift tiltag målrettet spotmarkedet og andel

timer/år, hvor tiltaget er aktivt. En negativ nettoomkostning betyder, at det pågældende tiltag

er rentabelt. Prisniveauet anvendt til beregning af de viste nettoomkostninger er priser for

Østdanmark. Tendensen er dog meget nær det samme, når der anvendes priser for Vestdan-

mark. Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og omregnet til årlige omkostninger,

under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid.

Forskydning af forbrug

Forskydning af forbrug til

køle-/fryseaggregater

ventilation

på basis af ud-

sving i elspotprisen er ikke rentabelt uanset år. Størrelsen af det mulige ef-

fektbidrag (MW) fra køle-/fryseaggregater og ventilation er desuden relativt

lille. Antager vi, at merinvesteringen i fleksible køle-fryseaggregater er nul,

idet fleksibiliteten forventes i fremtiden at kunne være en integreret del af de

producerede aggregater, så bliver aktivering af køle-/fryseaggregater dog

rentabelt. Antager vi, at merinvesteringen for justering af styringen af ventila-

tionsanlæg er begrænset, så ligger ventilationstiltaget dog stadig kun

”lige på

vippen” til at være rentabelt at udnytte.

Batterier

indkøbt specifikt til at udnytte elspotmarkedet er heller ikke et ren-

tabelt tiltag. Er batteriet derimod indkøbt med andet formål, så kan det give

god mening. Størrelsen af det potentielle bidrag til fleksibilitet vil afhænge af

de begrænsninger, som den øvrige brug af batteriet vil sætte.

Forskydning af forbruget til

elvarme

er i 2030 og 2050 rentabelt for etageboli-

ger og institutioner, men urentabelt for parcel-, stue- og rækkehuse samt

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

handel & service. Årsagen er, at det gennemsnitlige varmeforbrug per bygning

er relativt højt i etageboliger og institutioner.

Forskydning af

fjernvarmeforbruget

kan betale sig i alle segmenter, da vi har

antaget, at aktivering af disse anlæg ikke kræver nogen nævneværdig investe-

ring. Teknologien er så at sige allerede i stilling, og der mangler blot et prissig-

nal, som giver forbrugerne incitament til at agere. Men besparelsen er ikke

overvældende.

Nettoomkostning (DKK

2016

/år/sted)

Parcel-,

stue-, og

rækkehuse

Etageboliger

Handel &

Service

Institutioner

Tiltag 2030

Køle-/fryseaggregat

Elvarme

Ventilationsanlæg

Fjernvarme

Batteri

Andel timer

per år, hvor

tiltag attraktivt

28%

24%

350

130

Ej aktuelt

-30

2.330

230

-3.410

1.360

-120

10.840

1.380

420

1.900

-170

27.180

810

-1.610

2.280

-150

20.570

Tiltag 2050

Køle-/fryseaggregat

Elvarme

Ventilationsanlæg

Fjernvarme

Batteri

Andel timer

per år, hvor

tiltag attraktivt

Nettoomkostning (DKK

2016

/år/sted)

Parcel-,

stue-, og

rækkehuse

Etageboliger

Handel &

Service

Institutioner

28%

19%

350

240

Ej aktuelt

-50

1.950

230

-1.450

1.370

-310

9.350

1.420

730

1.910

-300

23.660

840

-540

2.290

-370

17.870

Tabel 9: Nettoomkostning i 2030 og 2050 af forskydningstiltag målrettet spotmarkedet og andel

timer/år, hvor tiltaget er aktivt. Prisniveauet anvendt til beregning af de viste nettoomkostnin-

ger er priser for Østdanmark. Tendensen er dog meget nær det samme, når der anvendes priser

for Vestdanmark. Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og omregnet til årlige om-

kostninger, under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid.

Fleksibel effektmængde

Formålet med at aktivere eksisterende bygninger er at medvirke til bedre

prisdannelse på energimarkederne (økonomisk) og bedre systembalance (tek-

nisk). Det er derfor relevant at se på, hvor stort et effektbidrag (MW) der akti-

veres i en given time.

For at give et visuelt indtryk af volumenet af den fleksibilitet som eksisterende

yg i ger ka idrage ed til e ergisyste et, har vi opstillet såkaldte ” ar-

gi ale a ate e t ost” MAC)

kurver.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

De to gange to nedenstående figurer viser MAC-kurver for hhv. 2030 og 2050

for de to tiltag, som består af et skift i energiart

–

elpatron og hybridvarme-

pumpe

–

for de fire forskellige bygningssegmenter. Fælles for disse tiltag er, at

de i princippet kan aktiveres i et ubegrænset omfang tidsmæssigt set. Tabel

10 og Tabel 11 indeholder datasættene, der ligger til grund for de to gange to

MAC-kurver. Det bør bemærkes, at vi har antaget tidsdifferentieret marginal

transportpris på både el og fjernvarme.

Skift fra fjernvarme

1.300

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/år/kW)

Fjernvarmekunder 2030

1.100

900

700

500

300

100

-100 -

-300

-500

Aktivérbar effekt (MW)

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

Figur 7: Fjernvarmekunder

–

MAC-kurver for 2030 for de to tiltag, som består af et skift i ener-

giart.

Fjernvarmekunder 2050

1.300

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/år/kW)

1.100

900

700

500

300

100

-100 -

-300

-500

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

Aktivérbar effekt (MW)

Figur 8: Fjernvarmekunder

–

MAC-kurver for 2050 for de to tiltag, som består af et skift i ener-

giart.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

2030

Tiltag og segment blandt fjernvarme-

kunder

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

Inst

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

H&S

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

PSR

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

Inst

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

H&S

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

PSR

Nr.

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

2.440

630

520

1.210

590

11.500

10.320

1.660

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

330

1.230

960

860

Aktivérbar

effekt (MW)

320

330

630

1.710

3.160

100

230

680

2050

Tiltag og segment blandt fjernvarme-

kunder

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

Inst

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

H&S

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

Elpatron v. fj. Esbjerg

–

PSR

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

Inst

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

H&S

Varmepumpe v. fj. Esbjerg

–

PSR

Nr.

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

-4.370

-1.720

-1.130

-810

330

3.860

6.900

1.250

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

-430

-60

-40

-20

320

710

790

Aktivérbar

effekt (MW)

450

340

650

1.760

3.240

140

210

570

Tabel 10: Fjernvarmekunder

–

MAC-kurver 2030 og 2050 for de to tiltag, som består af et skift i

energiart. Numrene i anden og femte søjle angiver rækkefølgen af tiltagene i hvert af de to år

startende med det mest rentable tiltag. Elprisniveauet anvendt til beregning af de viste netto-

omkostninger er priser for Østdanmark. Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og

omregnet til årlige omkostninger, under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid. Er net-

toomkostningen negativ, er tiltaget rentabelt. PSR = Parcel-, stue- og rækkehuse; E = Etageboli-

ger; H&S = Handel & service; Inst = Institutioner.

Det ses af ovenstående, at i 2030 er ingen af de otte tiltag hos fjernvarmekun-

der rentable. Det mest rentable er varmepumpe i samspil med fjernvarme i

etageboliger. I 2050 bliver hybridvarmepumper i etageboliger rentable samt

elpatroner i etageboliger, handel & service og institutioner

–

Og deres samle-

de bidrag er 3.200 MW.

Skift fra gas

Hos forbrugere med gasfyr er kun hybridvarmepumpe hos etageboliger ren-

tabelt fleksiblitetstiltag i 2030 og dets rentabilitet forbedres væsentligt i 2050

(se Figur 10 og Tabel 11 nedenfor). I 2050 bliver også elpatroner hos handel &

service samt institutioner rentable. Det potentielle, rentable effektbidrag fra

gaskunder er dog en del mindre end for fjernvarmekunder

–

nemlig blot 200

MW. At mængden ikke bliver større, skyldes en betydelig reduktion i antallet

af gasfyrede bygninger frem mod 2050.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Gaskunder 2030

1.200

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/år/kW)

1.000

800

600

400

200

-200 -

-400

-600

-800

Aktivérbar effekt (MW)

500

1.000

1.500

2.000

2.500

Figur 9: Gaskunder

–

MAC-kurver (DKK

2016

/år/kW) for 2030 for de to tiltag, som består af et skift

i energiart.

Gaskunder 2050

1.200

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/år/kW)

1.000

800

600

400

200

-200 -

-400

-600

-800

Aktivérbar effekt (MW)

500

1.000

1.500

2.000

2.500

Figur 10: Gaskunder

–

MAC-kurver (DKK

2016

/år/kW) for 2050 for de to tiltag, som består af et

skift i energiart.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

2030

Tiltag og segment blandt gaskun-

der

Varmepumpe v. gasfyr - E

Elpatron v. gasfyr - H&S

Elpatron v. gasfyr - Inst

Elpatron v. gasfyr - E

Elpatron v. gasfyr - PSR

Varmepumpe v. gasfyr - PSR

Varmepumpe v. gasfyr - H&S

Varmepumpe v. gasfyr - Inst

Nr.

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

-440

810

870

1.410

640

1.530

9.360

10.670

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

-60

810

870

1.140

Aktivérbar

effekt (MW)

220

110

200

1.530

320

2050

Tiltag og segment blandt gaskun-

der

Varmepumpe v. gasfyr - E

Elpatron v. gasfyr - H&S

Elpatron v. gasfyr - Inst

Elpatron v. gasfyr - E

Elpatron v. gasfyr - PSR

Varmepumpe v. gasfyr - PSR

Varmepumpe v. gasfyr - H&S

Varmepumpe v. gasfyr - Inst

Nr.

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

-4.330

-850

-570

250

352

550

3.790

5.820

Netto-omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

-680

-30

-20

340

410

730

Aktivérbar

effekt (MW)

120

110

840

150

Tabel 11: Gaskunder

–

MAC-kurver 2030 og 2050 for de to tiltag, som består af et skift i ener-

giart. Numrene i anden og femte søjle angiver rækkefølgen af tiltagene i hvert af de to år star-

tende med det mest rentable tiltag. Elprisniveauet anvendt til beregning af de viste nettoom-

kostninger er priser for Østdanmark. Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og om-

regnet til årlige omkostninger, under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid. Er netto-

omkostningen negativ, er tiltaget rentabelt. PSR = Parcel-, stue- og rækkehuse; E = Etageboliger;

H&S = Handel & service; Inst = Institutioner.

Flytbare forbrug

Samme øvelse er foretaget for at vise hvor stort et effektbidrag (MW), der

aktiveres i en given time for de fem flytbare forbrug

–

altså de tiltag, der kun

kan aktiveres i begrænset tid. Det drejer sig om elvarme, fjernvarme, køle-

/fryseaggregat, ventilation og batteri. Dette er vist i Figur 11 og Figur 12 for

hhv. 2030 og 2050. Tabel 12 viser tallene bag de to MAC-kurver.

Det ses, at fleksibel ventilation er dyrt at etablere, og det potentielle bidrag er

nær nul i begge år. Det klart største effektbidrag kunne potentielt opnås vha.

batterier, men det er langt fra rentabelt.

Køle-/fryseaggregater er nogenlunde rentable at aktivere forudsat at en

merinvestering i styring kan undgås; og det potentielle bidrag ligger omkring

120-130 MW. Forskydning af fjernvarmeforbruget kan bidrage med 1.330-

1.370 MW i en given time og en indtjening på 20-30 DKK

2016

/år/kW. Forskyd-

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

ning af elvarmeforbruget kan bidrage med 280 MW i 2030, som er rentabelt,

men det potentielle bidrag falder til ca. det halve i 2050 (140 MW), og rentabi-

liteten reduceres fra 120 til 70 DKK

2016

/år/kW. Det er især parcel-, stue- og

rækkehussegmentet, der kan yde fleksibilitet vha. flytning af elvarmeforbrug.

Til sammen kan de rentable tiltag kan til sammen bidrage med 1,4-1,6 GW i

både 2030 og 2050. De mest rentable

–

elvarme i etageboliger og institutioner

–

udgør kun 20 MW.

Flytbare forbrug 2030 (eksklusive fjernvarme)

29.000

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/kW)

24.000

19.000

14.000

9.000

4.000

-1.000

1.000

2.000

3.000

4.000

Aktivérbar effekt (MW)

5.000

6.000

Figur 11: MAC-kurve (DKK

2016

/år/kW) for de fem flytbare forbrug (eksklusive fjernvarme) i 2030.

Flytbare forbrug 2050 (eksklusive fjernvarme)

29.000

Nettoomkostning per effekt (DKK

2016

/kW)

24.000

19.000

14.000

9.000

4.000

-1.000

1.000

2.000

3.000

4.000

Aktivérbar effekt (MW)

5.000

6.000

Figur 12: MAC-kurve (DKK

2016

/år/kW) for de fem flytbare forbrug (eksklusive fjernvarme) i 2050.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

2030

Netto-

omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

Netto-

omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

Aktivérbar

effekt

(MW)

Netto-

omkostning

(DKK

2016

/år/sted)

2050

Netto-

omkostning

(DKK

2016

/år/kW)

Aktivérbar

effekt

(MW)

Tiltag og segment

Nr.

Elvarme flyt

–

E (*)

Elvarme flyt

–

Inst (*)

Elvarme flyt

–

H&S

Elvarme flyt

–

PSR

Køl/frys flyt

–

PSR

Køl/frys flyt

–

H&S

Køl/frys flyt

–

Inst

Køl/frys flyt

–

Fj.varme flyt Esbjerg

–

Inst

Fj.varme flyt Esbjerg

–

Fj.varme flyt Esbjerg

–

H&S

Fj.varme flyt Esbjerg

–

PSR

Batteri

–

Inst

Batteri

–

H&S

Batteri

–

Batteri

–

PSR

Ventilation flyt

–

Ventilation flyt

–

H&S

Ventilation flyt

–

Inst

-4.290 (-3.410)

-2.350 (-1.610)

-690

(420)

-240

(130)

-6

(350)

-90

(1.380)

-70

(810)

-4

(230)

-150

-120

-170

-30

20.570

27.180

10.840

2.330

1.360

1.900

2.280

-120 (-90)

-120 (-80)

-120

(70)

-120

(60)

-110

(6.480)

-110

(1.780)

-110

(1.400)

-110

(6.450)

-20

11.950

15.910

25.480

240

100

320

230

680

2.330

750

2.390

-2.330 (-1.450)

-1.270 (-540)

-370

(730)

-130

(240)

-4

(350)

-50

(1.420)

-40

(840)

-2

(230)

-370

-310

-300

-50

17.860

23.660

9.350

1.950

1.370

1.900

2.290

-70 (-40)

-70 (-30)

-70

(130)

-70

(126)

-70

(6.520)

-70

(1.830)

-70

(1.450)

-60

(6.510)

-30

600

610

620

650

12.780

16.980

27.160

100

140

450

210

570

2.480

790

2.540

Tabel 12: MAC-kurver 2030 og 2050 for de fem flytbare forbrug. Numrene i anden og sjette søjle

angiver rækkefølgen af tiltagene i hvert af de to år startende med det mest rentable tiltag.

Værdier angivet i parentes er resultater for situationen med investering

–

se afsnit 4.1 for mere

information. Elprisniveauet anvendt til beregning af de viste nettoomkostninger er priser for

Østdanmark. Investeringsbeløbene er baseret på 2016-forhold og omregnet til årlige omkost-

ninger, under antagelse af 4% renteniveau og 20 års levetid. Er nettoomkostningen negativ, er

tiltaget rentabelt. (*) Bemærk, at forbrugstallet for etageboliger og institutioner muligvis er til

den høje side.

Regulérkraft

Ud over udsving i elspotmarkedet kan elpatroner og varmepumper også an-

vendes til at udnytte prisudsving i regulérkraftmarkedet. Som første eksempel

har vi anvendt et fyr udstyret med en 9-40 kW elpatron afhængigt af byg-

ningssegmentet. Er elpatronen ikke i brug, kan den aktiveres, når Energinet.dk

efterspørger nedregulering i systemet i en given time. Er elpatronen allerede

aktiv, så kan den slukkes, når energisystemet har behov for opregulering. Det-

te er søgt illustreret med de orange pile i Figur 13 nedenfor.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Naturgas-

marked

El-regulérkraftmarked

Elspotmarked

Elpatron

slukket

Elpatron

tændt

Slukket

Fortsat tændt

Opregulering

(= reducere elforbrug)

Nedregulering

(= øge elforbrug)

Fortsat slukket

Tændt

Gaskedel

Figur 13: Illustration af hvilken ydelse elpatronen kan levere i regulérkraftmarkedet (orange pile)

afhængigt af aktiveringen i elspotmarkedet.

Er elpatronen f.eks. tændt forbruger man el til elspotpris. Efterspørger sy-

stemregulatoren opregulering, svarer det til, at man kan til byde at slukke for

elpatronen. Slukker man for elpatronen, vil varmen atter blive produceret på

naturgas eller fjernvarme. Det vil sige, at det, man får betalt for at slukke for

elpatronen, skal være større end prisen for naturgas eller fjernvarme i den

pågældende time, for at det kan betale sig.

Det er ved både opregulering og nedregulering forskellen mellem regulerings-

prisen og naturgas-/fjernvarmeprisen (inkl. transportpriser), der bestemmer,

om det er rentabelt at tilbyde regulérkraft-ydelse.

Det er selvfølgelig muligt at installere en elpatron udelukkende med henblik

på at udnytte regulérkraftmarkedets prisudsving, men da der oftest efter-

spørges opregulering, vil man ikke kunne få nok ud af investeringen

–

idet

man for at byde ind på opregulering, allerede skal have elpatronen tændt.

Rigtigt høje regulérkraftpriser indtræder typisk samtidig med høje elspotpri-

ser. Er elprisen inklusive transport høj sammenlignet med naturgasprisen i en

given time, så er elpatronen ikke tændt

–

og dermed er det ikke muligt at af-

bryde elpatronen (=reducere elforbruget), hvis der kommer høje priser for

opregulering.

Tabel 13 viser, at det kan betale sig at bruge elpatronen på regulérkraft-

markedet, men at antallet af timer, hvor det kunne være aktuelt er begræn-

set. Beregningerne viser, at potentialet er størst i 2030. Opregulering og ned-

regulering er dog relevant i 2050. Årsagen til, at opregulering i 2030 er mere

interessant end i 2050 er bl.a., at naturgasprisen stiger kraftigt fra 192

DKK

2016

/MWh i 2030 til 350 DKK

2016

/MWh i 2050.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Andel af årets timer, Vestpriser

Elpatron aktiv i elspotmarked

Opregulering (= slukke elpatron)

Nedregulering (= tænde elpatron)

2030

8,8%

0,4%

2050

23,3%

0,6%

0,7%

Tabel 13: Andel af årets timer, hvor det kan betale sig at tilbyde op- eller nedregulering med

elpatron i en bygning med gasfyr og med Vest-elpriser.

Hvis der skal investeres i elpatron, er tiltaget først rentabelt i 2050 og da kun

for tre af bygningssegmenterne

–

størst samlet effekt kan hentes hos parcel-,

stue- og rækkehuse, men her er tiltaget ikke rentabelt. Da prisforskellen mel-

lem elpatroner på 9, 30 og 40 kW ikke er stor, vil det godt kunne betale sig at

anvende en større elpatron, forudsat at man kan aftage så meget effekt. Den

største udfordring er selve elinstallationen og de krævede sikringsgrupper, når

effekten stiger ud over 0,4 kV/16A. Nedenstående tabel sammenholder den

mulige fortjeneste med udgiften til varme leveret udelukkende af hhv. gasfyr

eller elpatron.

Det er i denne sammenhæng værd at huske på, at den efterspurgte mængde

af regulérkraft per år er ret begrænset sammenholdt med den mængde af el

der handles på spotmarkedet. Så selv om der kan være høje gevinster i den

enkelte time på regulérkraft markedet, så er antallet af timer, hvor det er

aktuelt, relativt få.

Segment

Alm. gasforbrug (DKK

2016

/år)

Sparet ved elpatron på elspotmarkedet (DKK

2016

/år)

Sparet ved sluk (opreg.) (DKK

2016

/år)

Sparet ved tænd (nedreg.) (DKK

2016

/år)

2050 Vest

Alm. gasforbrug (DKK

2016

/år)

Sparet ved elpatron på elspotmarkedet (DKK

2016

/år)

Sparet ved sluk (opreg.) (DKK

2016

/år)

Sparet ved tænd (nedreg.) (DKK

2016

/år)

5.000

500

19.600

1.960

28.200

2.810

24.200

2.410

PSR

2030 Vest

3.200

110

12.600

430

170

18.100

620

250

15.700

540

220

H&S

Inst

Tabel 14: Sammenligning af almindeligt gasforbrug sammenholdt med mulig besparelse

(DKK

2016

) ved brug af elpatron (elspotmarked) og merbesparelse ved yderligere at deltage på

regulérkraftmarkedet. PSR = Parcel-, stue- og rækkehuse; E = Etageboliger; H&S = Handel &

service; Inst = Institutioner.

En lignende beregning er foretaget for elpatroner tilknyttet fjernvarmeanlæg.

Eftersom udnyttelse af elspotmarkedet vha. elpatron til fjernvarmeanlæg er

mere rentabelt med elpatron til naturgasfyr, er den umiddelbare forventning,

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

at det også er mere rentabelt, når man også tilbyder regulérkraft. Det ses, at

tendensen er den samme som for elpatron ved gasfyr.

Andel af årets timer, Esbjerg, Vestpriser

Elpatron aktiv i elspotmarked

Opregulering (= slukke elpatron)

Nedregulering (= tænde elpatron)

2030

7,5%

2,7%

0,2%

2050

13,7%

0,1%

0,2%

Tabel 15: Andel af årets timer, hvor det kan betale sig at tilbyde op- eller nedregulering med

elpatron i en bygning med fjernvarmeanlæg (Esbjerg) og med Vest-elpriser.

Sammenligner vi rentabiliteten af at tilbyde regulérkraft med en elpatron i

samspil med hhv. gasfyr og fjernvarmeanlæg (Tabel 16), ses, at de to situatio-

ner følges ad og er nogenlunde ens: Tiltaget er urentabelt for både gas- og

fjernvarmekunder i 2030, men billedet ændres i 2050

–

Her er tiltaget klart

rentabelt både for fjernvarmeanlæg og gasfyr hos etageboliger, handel & ser-

vice og institutioner, men ikke hos parcel-, stue- og rækkehuse. Og bidraget

fra op- og nedregulering er begrænset i forhold til bidraget fra det elspotmar-

kedet.

(DKK

2016

/år)

Investering

2030

Nettoomkostning

Gasfyr

Bidrag til fleksbesparelse fra elspot

2050

Nettoomkostning

Bidrag til fleksbesparelse fra elspot

2030

Fjernvarme-

anlæg

(Esbjerg priser)

Nettoomkostning

Bidrag til fleksbesparelse fra elspot

2050

Nettoomkostning

Bidrag til fleksbesparelse fra elspot

240

500

560

160

240

500

570

110

PSR

740

1.760

Gasfyr

1.130

430

Gasfyr

-520

1.960

1.050

610

-1.430

3.180

-1.950

2.810

300

870

-1.720

3.050

-1.550

2.410

430

760

-2.460

3.770

420

620

530

540

H&S

1.320

Inst

1.320

Fjernvarmeanlæg

Tabel 16: Nettoomkostning (DKK

2016

/år) ved at anvende elpatron hos gas- og fjernvarmekunder

som fleksibilitetsydelse på regulérkraftmarkedet. Er nettoomkostningen negativ er tiltaget

rentabelt. PSR = Parcel-, stue- og rækkehuse; E = Etageboliger; H&S = Handel & service; Inst =

Institutioner.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

6 Aktivering af bygninger

Foregående afsnit belyste bygningers potentielle bidrag til fleksibilitet og ren-

tabiliteten heraf set med samfundsbriller. Dette kapitel diskuterer, hvilke

rammer og eventuelle ændringer, der er påkrævet inden for energimarkeder-

ne og lovgivning for, at eksisterende bygninger (eksklusive industri) kan bidra-

ge med fleksibilitet.

Markedsadgang og struktur

Fjernaflæste timemålere for el skal være installeret overalt. Det forventes at

ske inden udgangen af 2020 i overensstemmelse med eksisterende lovgivning.

Der er ikke tilsvarende krav til time- og fjernaflæsning af fjernvarmemålere,

hvilket er en nødvendighed, såfremt fleksibiliteten her skal udnyttes.

Bygninger skal lovgivningsmæssigt have mulighed for flere varmeforsyningsar-

ter og hybridløsninger (f.eks. kombinationer af elpatron/varmepumpe og

fjernvarme/gas).

Tidsdifferentierede tariffer er nødvendige og også langsomt på vej i takt med

udrulningen af de timebaserede og fjernaflæste elmålere. Her peger vores

analyse på, at det er vigtigt for rentabiliteten af fleksibilitetstiltag at ikke bare

energipriserne men også transportpriserne er tidsdifferentierede. Selv enkle

to- eller treleds-transporttariffer kan gøre en væsentlig forskel.

Teknologier

CTS-anlæg er notorisk svære at få til at fungere godt, men har stor indflydelse

på navnlig større bygningers komfort og energieffektivitet. For større bygnin-

ger er velfungerende automatikanlæg afgørende for oplevelsen af indeklimaet

og udbyttet af et smart energisystem!

Dagens standard af varmeanlæg tillader automatisk forskydning af forbrug.

Forskydning af forbrug kan således aktiveres allerede i dag, såfremt der er en

tilskyndelse til det via kundetarifferne.

Varmeanlæg kan forberedes med styring og enkel tilføjelse af f.eks. elpatron

eller større vandtank og dermed tillade større forbrugsforskydninger eller

midlertidigt skift i energiart. Teknologien findes på markedet, så det er kun

incitamentet og den reguleringsmæssige binding til opvarmningsform, der

skal tilpasses, for at potentialet kan aktiveres.

Installationer

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Batterier er en teknologi i rivende udvikling og derfor vanskelig at forudsige,

men der er generel enighed om, at der bliver flere, og teknologien bliver billi-

gere. På sigt kunne det blive interessant som fleksibilitetstiltag, men det er

stadig en relativt dyr investering, som ikke kan retfærdiggøres ud fra fleksibili-

tet alene.

Apparater

Apparater såsom køle-/fryseaggregater kan fra producenternes side udstyres

med styring, der tillader, at de kan reagere på udsving i elpriser og/eller sy-

stemfrekvens og dermed kan bidrage til fleksibilitet. Denne udvikling er alle-

rede i gang. Andre apparater såsom belysning, opvaskemaskine og vaskema-

skiner er ikke helt så relevante, da de ikke kører store dele af døgnet, og det

enkelte bidrag derfor ikke er så stort.

Nærværende analyser viser, at det er skift i energiart, der rykker mest i for-

hold til flytning af elforbrug, men det eksisterende elnet er ikke dimensioneret

ud fra et opvarmningsscenarie og afsætning af overskudsstrøm med samtidig

udbygning af infrastruktur til opladning af elbiler. Det kan muligvis give nye

flaskehalse at skifte flere forbrug til el. En kortlægning af, hvor meget og

hvordan skift i energiart kombineret med stigende efterspørgsel efter el til

opladning af elbiler vil påvirke elnettet, kan dog pege på hvordan en eventuel

udbygning over en længere årrække kan bidrage til et fleksibelt system.

Potentialet for energibesparelser i bygninger er stadig stort, jf. Baggrundsrap-

port 2. For eksempel inden for ventilation. Energibesparelser kan reducere

behovet for produktions- og transportkapacitet, og al erfaring i energibran-

chen siger, at rentabiliteten i energibesparelser oftest er større end udbygning

af kapacitet, hvorfor der til stadighed bør være fokus på dette område.

Særlige fokusområder er klimaskærm, opdatering og optimering af installatio-

ner, hydraulisk balancering af varme- og ventilationsanlæg samt tilsyn med

styring. Fjernvarmeselskaber ved eksempelvis allerede, hvor aftagerne har

problemer med afkøling, hvilket indikerer ikke-optimalt drevne varmeanlæg.

Nye investeringer i forsyningsnettet, bufferbeholdere, batterilagre m.v. kan

gøres væsentligt mindre og billigere, såfremt energibesparende tiltag gen-

nemføres først.

Da bygningsreglementet regulerer udformningen af både nyt og eksisterende

byggeri,

vil e gra sk i g af yg i gsregle e tet ed ”s art grid riller”

være nødvendig på sigt med tilhørende udarbejdelse af et idékatalog til, hvor

der kan indarbejdes tilpasninger. Ligeledes måden, der udregnes energiram-

Hvad haster?

Hvad batter?

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

mer på iht. bygningsreglementet, og hvilke energikilder, der ønskes favorise-

ret. Dette skal udbredes og konsekvensrettes i normer og bekendtgørelser på

navnlig installationsområdet, men også lovgivningen for hele forsyningssekto-

ren; varmeforsyningsloven, elforsyningsloven m.v. bør gennemgås. Afgifts-

strukturen, tariffer på el og eldistribution bør undersøges ligeledes i et smart

grid perspektiv. Tilsvarende på fjernvarme, herunder krav om tilslutningspligt,

opvarmningsform m.v.

En summarisk oversigt over analyserede tiltag og de påkrævede forudsætnin-

ger for at kunne aktivere disse og hvor snart de kan bringes i spil, er præsen-

teret i Tabel 17 herunder.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Tiltag

Fjernvarme versus

varmepumpe

Gas versus varme-

pumpe

Ventilationsanlæg

kombineret med

varmepumpe

Elpatroner

Rammer for aktivering

Rammerne bestemmes af forsyningsformen for bygningen, men skal også fastlægges sammen

med fjernvarmeforsyningen ift. tilslutningspligt. Kræver automatik, der skifter fra fjernvarme til

VP ud fra både fjernvarme- og elpris samt ud fra komfortkrav.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Der findes allerede i dag gas-hybridvarmepumper kom-

mercielt tilgængelige, der er forberedt for styring efter prissignal. Kræver automatik, der skifter

fra gaskedel til VP ud fra både naturgas- og elpris samt ud fra komfortkrav.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Der findes i dag ventilationsløsninger med indbygget

varmepumper som udnytter afkastluft til forvarmning af f.eks. brugsvand. Kræver dog, at de

udbygges med automatik til styring via prissignal og koordinering med andre opvarmningsfor-

mer.

Rammer bestemmes af den fastlagte forsyningsform for bygningen. For større udbredelse og

brug i større bygninger kræves dimensionering af elnettet. Kræver automatik, der tænder for

elpatron og slukker for anden varmekilde ud fra prissignal samt

–

for større anlæg

–

kendskab til

kapacitet i elnet og installation inden elpatron indkobles. Elpatroner findes allerede i større

bufferbeholdere i fjernvarmenettet.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Det står brugeren frit for at slukke og tænde sit varme-

anlæg uanset om baggrunden er pris eller et komfortønske. Kræver automatik til styring af

varmeanlæg ud fra prissignal fra forsyningsselskab samt komforttemperatur.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Det står brugeren frit for at slukke og tænde sit varme-

anlæg uanset om baggrunden er pris eller et komfortønske. Kræver automatik til styring af

varmeanlæg ud fra prissignal om gaspris samt komforttemperatur.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Det står brugeren frit for at slukke og tænde sit varme-

anlæg uanset om baggrunden er pris eller et komfortønske. Kræver automatik til styring af

varmeanlæg ud fra elprissignal samt kendskab til aktuel komforttemperatur. Varmepumper

med integreret styring ud fra prissignal findes allerede.

For gas- og varmepumpeforbrugere er der ingen forsyningsmæssige reguleringer. For fjernvar-

mekunder kan der være en afklaring af rammerne iht. deres tilslutningspligt. Kræver automatik,

der kan koordinere opvarmning af bufferbeholder og indkobling ud fra fjernvarmepris.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Det står brugeren frit for at slukke og tænde sit varme-

anlæg uanset om baggrunden er pris eller et komfortønske. Kræver automatik til styring af

varmeanlæg ud fra elprissignal samt kendskab til aktuel komforttemperatur.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Brugeren er frit stillet til at styre køl/frys. Kræver inte-

greret eller ekstern automatik til styring af køl/frys ud fra elprissignal men overstyret af tempe-

ratur iht. fødevarekrav. ’S art grid’ for eredte

køleskabe har eksisteret i en årrække, men er

ikke vidt udbredte.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Der kan frit slukkes og tændes for varmepumpen uanset

om baggrunden er pris eller et komfortønske. Kræver automatik til styring af varmepumpe ud

fra elprissignal samt kendskab til aktuel komforttemperatur. Der findes allerede varmepumper

forberedt til styring efter prissignal.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Brugeren bestemmer selv, hvornår vask/opvask ønskes

udført. Der kan være lokale reguleringer af vasketider i etageboliger pga. støj. Kræver hushold-

ningsapparater, der kan starte på basis af elprissignal. Disse findes allerede og har gjort det i en

årrække fra flere producenter.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Det er op til brugeren, hvornår ventilationen skal køre,

dog under hensyntagen til komfort- og indeklimakrav. Kræver automatik, der kan styre ud fra

elprissignal, men overstyres af fastsatte krav til indeklima.

Ingen forsyningsmæssige reguleringer. Batteripakker er kommercielt tilgængelige nu, men

sælges primært til private som supplement i hybrid solcelleanlæg og ikke til prisudjævning.

Kræver selve batteripakken samt automatik til styring iht. elpris. Der sker en stor udvikling af

batterier både teknisk og økonomisk i disse år.

Tidshorisont

Lang sigt

Varme brændselsskift:

Kort sigt

Kort sigt cen-

tralt og

mellemlang sigt

decentralt

Varme forskydning:

Fjernvarme, vand-

båret varmeanlæg

Gas, vandbåret

varmeanlæg

Varmepumper,

vandbåret varmean-

læg

Bufferbeholdere

Mellemlang sigt

Kort sigt

Lang sigt

El forskydning:

Elvarme

Kort sigt

Køl/frys

Mellemlang sigt

Varmepumper

Mellemlang sigt

Vask/opvask

Kort sigt

Ventilation

Mellemlang sigt

El lagring:

Batteripakker

Kort sigt

Tabel 17: Påkrævede ændringer for at kunne aktivere de analyserede tiltag i eksisterende byg-

ninger, og hvor hurtigt de kan bringes i spil. Kort sigt: 0-5 år, Mellemlang sigt: 5-15 år, Lang sigt:

15-30 år.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

7 Konklusion og anbefalinger

Ambitionen om en grøn og omkostningseffektiv energiforsyning betyder, at vi

i stadig højere grad skal variere forbruget efter produktionen, så vi sikrer vær-

di af elproduktionen fra de fluktuerende energikilder såsom sol og vind og

sikrer tilstrækkelig kapacitet i energisystemet. Energieffektivisering er vigtig i

denne sammenhæng. Et mere intelligent energiforbrug i bygninger kan bidra-

ge til et stærkere og mere dynamisk elmarked, hvor også den kortsigtede ba-

lance i elsystemet opretholdes. Samtidig vil forbrugerne kunne drage fordel af

en stærkere prisdannelse.

Sammenfatning

Behovet for fleksibilitet

Elmarkedet er sammensat af fem markeder

–

elspot, elbas og tre typer af

reserver.

El-leverandører og producenter handler i elspotmarkedet for at dække pro-

duktion og forbrug for det følgende døgn. Dette kaldes også day-ahead-

markedet. Mere end 70% af det samlede elforbrug i Norden handles på spot-

markedet.

På Elbas-markedet kan salg og køb af el ske indtil 1 time før forbrugstimen.

Dette marked kaldes også intra-day markedet. På dette marked kan en aktør

f.eks. handle sig i balance, eksempelvis i tilfælde af at et kraftværk tvinges til

driftsstop eller en offshore vindmøllepark producerer mere el end forudsat.

De handlede mængder på intra-day markedet er betydeligt mindre end på

day-ahead markedet.

I selve driftstimen overgår ansvaret for opretholdelse af balance og frekvens

til den systemansvarlige. Ubalancer opstår, når driften af elsystemet ikke sker

som planlagt. Der kan f.eks. være mindre vind fra vindmøllerne end forventet,

eller forbrugerne bruger uforudset meget elektricitet. En stor del af balance-

ringen sker gennem køb af op- og nedregulering med tertiære reserver, kaldet

regulérkraft. Regulérkraftmarkedet er attraktivt, fordi de økonomiske incita-

menter i den enkelte time er højere end på elspotmarkedet.

Hvis der sker store udfald i elsystemet af kraftværker eller transmissionsfor-

bindelser, så bringes de primære og sekundære reserver i spil. De har til opga-

ve at sørge for hhv. frekvensstabilisering og frekvensgenopretning i systemet,

og særligt de primære reserver skal aktiveres meget hurtigt. De fleste aktive-

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

ringer er meget kortvarige

–

under et minut

–

og meget forbrug kan derfor

medvirke på dette marked.

Analysen

Analysearbejdet præsenteret i denne rapport belyser muligheder og udfor-

dringer for de eksisterende bygninger indpasning og bidrag til fleksibilitet i

fremtidens energisystem. Analysen skal bidrage til beslutningsgrundlaget for

fastsættelsen af de langsigtede rammer for indsatsen til fremme af energief-

fektivitet og fleksibelt energiforbrug i bygninger.

Vi har analyseret nytten af, at eksisterende bygninger (undtaget industri) age-

rer på elspotmarkedet og regulérkraftmarkedet. Et realistisk bud på et fremti-

digt energisystem og de marginale energipriser i 2030 og 2050 er beregnet

vha. el- og fjernvarmemarkedsmodellen Balmorel. Regulérkraftprisen time for

time er derpå beregnet ud fra historiske forhold mellem elspotpris og regu-

lérkraftpris.

Den forventede kraftige udbygning med VE i kombination med stigninger i

brændselspriser og CO

-priser resulterer i væsentligt flere timer med lave

elpriser end i dag men også flere timer med høje elpriser. Værdien af fleksi-

belt forbrug stiger således hen mod 2050. Faste priser for transmission og

distribution kan udgøre en forhindring for fleksibilitet. Derfor har vi udarbej-

det dynamiske transportpriser, som udtrykker den gennemsnitlige marginale

transportpris time for time.

Muligheder for fleksibili-

tet

Der er to måder, hvorpå bygninger kan bidrage til fleksibilitet. De kan foretage

et midlertidigt skift fra en energiart til en anden, eller de kan forskyde deres

forbrug i tid. I denne analyse er der set nærmere på 11 mulige tiltag inden for

fire kundesegmenter

–

parcel-, stue-, og rækkehuse, etageboliger, handel &

service samt institutioner.

Elpatroner og hybridvarmepumper i kombination med gasfyr eller fjernvar-

meanlæg muliggør et skift i energiart afhængigt prisforskellen i den enkelte

time.

Bygningernes elforbrug til køle-/fryseaggregater, elvarme, ventilation og bat-

terier kan vha. simpel automatik forskydes i tid og tillade udnyttelse af høje og

lave elspotpriser. Analogt kan fjernvarmeforbruget forskydes afhængigt af

fjernvarmeprisen.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Endeligt har vi undersøgt gevinsten ved at udnytte en eksisterende elpatron til

også at tilbyde regulérkraft-ydelser. Er elpatronen ikke i brug, kan den aktive-

res, når Energinet.dk efterspørger nedregulering i systemet i en given time. Er

elpatronen allerede aktiv, så kan den slukkes, når der efterspørges opregule-

ring.

Type

Skift i energi-

art + service

Forskydning

Skift i energi-

art

Tiltag

Elpatron hos naturgaskunder

Elpatron hos fjernvarmekunder

Hybridvarmepumpe hos naturgaskunder

Hybridvarmepumpe hos fjernvarmekunder

Prisafhængigt fjernvarmeforbrug hos fjern-

varmekunder

Prisafhængigt brug af køle-/fryseaggregat i

husholdninger, virksomheder og institutioner

Prisafhængig brug af elvarme

Prisafhængig brug af ventilation

Prisafhængig brug af batterier

Elpatron hos naturgaskunder

Elpatron hos fjernvarmekunder

Tabel 18: Analyserede fleksibilitetstiltag.

Efterspørgsel

efter regu-

lérkraft

Naturgas- vs. elspot- vs.

Regulérkraftpris

Fjernvarme- vs. elspot- vs.

Regulérkraftpris

Lav og høj fjern-

varmepris

Lav elspotpris

Applikation

Betragtede priser

Naturgas- vs. Elspotpris

Fjernvarme- vs. Elspotpris

Naturgas- vs. Elspotpris

Fjernvarme- vs. Elspotpris

Udsving i fjernvarmepris

Lav og høj

elspotpris

Udsving i elspotpris

Potentiale for

el-fleksibilitet

Det vurderes, at ca. 30% af bygningers elforbrug potentielt kan gøres fleksi-

belt. Fordelingen mellem boliger og erhverv er hhv. ca. 60% og 40%. For flere

detaljer, se Baggrundsrapport 2.

De anvendelsesområder, som potentielt kan udgøre den største fleksibilitet,

er køl/frys, el-anvendelse ifm. rumvarme og ventilation/pumpning.

Videre kan batterier indkøbt specifikt med det formål at udnytte udsving i

elpriser gennem midlertidig lagring potentielt være interessant.

Fleksibiliteten, der kan tilbydes, kan spænde fra få sekunder til nogle få timer

modsvarende de aktuelle markedspriser og behov for systemreserver.

Potentiale for

varme-fleksibilitet

Det vurderes, at i størrelsesordenen 50% af varmeforbruget kan gøres fleksi-

belt (korttids, dvs. få timer). Fordelingen mellem boliger og erhverv er hhv. ca.

75% og 25%.

Hovedrapport

EFK, Alm.del - 2018-19 (1. samling) - Bilag 79: Analyser under initiativet Energieffektive og Intelligente bygninger

Energieffektive og intelligente bygninger i et smart energisystem

Såfremt fleksibilitetspotentialet ønskes udnyttet, bør der være fokus på kom-

bi-løsninger som f.eks. gas/el-patron, gas/VP-hybrid, fjernvarme/el/VP-hybrid

og el-patroner/VP i fjernvarmenettet.

Systemværdi af fleksibilitet

Vurderingen af værdien af at aktivere eksisterende bygningers potentiale for

fleksibilitet er baseret på en samfundsøkonomisk analyse, hvor afgifter er

udeladt af betragtningerne. Det vil sige, at termen

’priser’ eller ’tariffer’

ikke

er refererer til forbrugertariffer men i stedet marginale samfundsøkonomiske

omkostninger.

Elpatroner er urentable i 2030 hvad enten det er i kombination med gasfyr

eller fjernvarmeanlæg. Elpatroner bliver rentable i 2050 og kan bidrage med

60-290 MW inden for gaskunder og 2.752 MW inden for fjernvarmekunder

Hybridvarmepumper i kombination med fjernvarmeanlæg er ikke rentable i

2030, men kan i 2050 bidrage med 450 MW i en given time inden for etagebo-

liger. Hybridvarmepumper er klart rentable i samspil med gasfyr inden for

etageboliger i 2050 og lige præcis i også i 2030. Effektpotentialet er størst i

2030

–

nemlig 40 MW

–

mens det i 2050 kun er det halve.

Analysen viser, at hverken investering i køle-/fryseaggregater, ventilation eller

batterier er rentable fleksibilitetsløsninger, mens forskydning af elvarmebe-

hovet kan være meget rentabelt, om end kun blandt etageboliger og instituti-

oner, og med et meget lille effektbidrag (til sammen 13 MW i både 2030 og

2050). Bidraget til energisystemet er klart størst ved forskydning af fjernvar-

meforbruget, hvilket især skyldes, at antallet af bygninger med fjernvarme er

langt større end antallet med elvarme. Så selvom økonomien er meget bedre

for elvarme i etageboliger og institutioner, så er det potentielle rentable ef-

fektbidrag fra de fire forbrugssegmenter tilsammen ved flytning af fjernvarme

væsentligt større

–

det udgør 1.330 MW

i 2030 og 1.370 MW

i 2050. Inden

for fjernvarme ligger der i øvrigt også en inerti i selve forsyningsnettet supple-

ret med bufferbeholdere, som kan udbygges til understøttelse af forskydning.