Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

The value of end-use flexibility in the future Norwegian energy system - Flexbuild

Alternativ tittel: Verdien av sluttbrukerfleksibilitet i fremtidens norske energisystem

Tildelt: kr 13,0 mill.

Prosjektnummer:

294920

Prosjektperiode:

2019 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Samarbeidsland:

Prosjektet Flexbuild har hatt som mål å forstå hvordan sluttbrukerfleksibilitet kan påvirke det fremtidige energisystemet i Norge. Flexbuild samlet industrielle partnere, offentlige organisasjoner, universiteter og forskningsinstitusjoner for å undersøke ulike aspekter ved energifleksibilitet. Hovedmålet med prosjektet har vært å tilby kunnskap om hvordan sluttbrukerfleksibilitet tilgjengelig i bygningsmassen vil påvirke utviklingen av det samlede energisystemet. Sluttbrukerfleksibilitet refererer til en bygnings evne til styring av innendørstemperatur, termisk lagring (for eksempel i varmtvannsberedere) og lading av elbiler, samtidig som brukerbehov og komfort ivaretas. Hovedkonklusjonene fra Flexbuild er her oppsummert med hensyn til prosjektmålene. Mål 1: Utvikle en ny modelleringsramme (dvs. samspill mellom flere modeller av energiforsynings side og energiforbruks side) for det norske energisystemet som er i stand til å vurdere virkningene av sluttbrukerfleksibilitet i energisystemet. Prosjektet opprettet BUILDopt-modellen for å vurdere sluttbrukerfleksibilitet i bygninger. I tillegg ble IFE-TIMES-Norway-modellen utvidet med stokastiske elementer for å ta hensyn til usikkerhet i investeringer i energilagringsteknologier. Videre ble det utviklet en metodikk for å koble disse modellene. Resultatene fra koblingen viser at bygninger i utgangspunktet forblir som pristakere, dvs. at selv om energibehovet blir fleksibelt i hele bygningsmassen, har dette kun marginal innvirkning på energiprisdannelsen. Mål 2: Vurdere kostnadsoptimal investering og drift av energisystemet versus private bygningseiere, og adressere mulige misforhold mellom de to. Sluttbrukerfleksibilitet ble funnet å være en teknoøkonomisk investering som forbedret samtidigheten mellom lokal solcelleproduksjon og etterspørsel, noe som reduserte behovet for nettutvidelse. Kostnadsoptimale valg av oppvarmingsteknologier favoriserte ofte varmepumper fremfor fjernvarme, noe som understreker et misforhold mellom individuelle bygningsvalg og energisystemperspektivet. Installering av solcellepaneler viste seg å være kostnadsoptimalt når det ble kombinert med sluttbrukerfleksibilitet. I tillegg ble behovet for stasjonære batterisystemer til å lagre overskuddsenergien fra solceller betydelig redusert. Mål 3: Vurdere virkningene av ulike strømtariffer for både sluttbruker og energisystemet. Valg av strømtariff viser seg å ha en betydelig innvirkning på topplasten. En tariff bestående delvis av et effektledd, i tillegg til et energiledd, vil muliggjøre mer kostnadseffektiv topplaststyring ved å sette tak på topplast. Derimot ville en strømtariff med bare et energiledd føre til en moderat reduksjon av kostnadene og samtidig en betydelig økning av topplaster (selv om topplastene er forskjøvet til timer med lav strømpris, typisk om natta). Mål 4: Vurdere verdien av sluttbrukerfleksibilitet for å lette oppgradering av strømnettet. Med sluttbrukerfleksibilitet kan vi redusere topplasten på enkeltbygg-nivå med 20–50 prosent, som reduseres på aggregert nivå til ca. 16-20 % på grunn av samtidighetsfaktoren mellom ulike bygg. Derimot, reiste det høye nivået av solcelleinstallasjoner spørsmål om nettutfordringer i områder dominert av eneboliger. Dette siden for høye nivåer av solcelleinstallasjoner ville føre til at toppeksporten om sommeren oversteg topplasten om vinteren, noe som ikke går i retning av å avlaste nettet. Mål 5: Undersøke hvordan sluttbrukerfleksibilitet kan endre rollen til norsk vannkraft og investering i vind- og solenergi i nasjonale og europeiske kraftsystemer. Sluttbrukerfleksibilitet ble vist å akselerere adopsjonen av solcellepaneler i Norge, øke total kapasitet og elektrisitetsproduksjon. Samtidig som vannkraftproduksjonen forble relativt stabil, var det små reduksjoner i strømpriser. Oppsummert genererte Flexbuild kunnskap om sluttbrukerfleksibilitet samt modellering og potensielle virkninger på det norske energisystemet av denne. Det understreket betydningen av valg av strømtariff, kostnadseffektiviteten av sluttbrukerfleksibilitet og dens rolle i å akselerere adopsjonen av solcellepaneler, samtidig som behovet for nettutvidelse reduseres.

Capacity Expansion of the European Power System EMPIRE is a long-term investment model designed to optimize technology portfolios within the European power system while considering factors like carbon dioxide (CO2) emissions targets, supply-demand balance, and technical constraints. The model represented thirty-one European countries connected through interconnectors, excluding Norway, which was divided into five market areas. EMPIRE was expanded to incorporate demand response from residential appliances, allowing it to consider residential electric load flexibility. Activation of End-Use Flexibility in Buildings BUILDopt was developed to model end-use flexibility in buildings. It optimizes both operational and investment costs for a single building's energy system, considering factors like grid tariffs, spot prices, and flexible load profiles. The model incorporated flexibility sources such as indoor temperature control, thermal storage, and electric vehicle (EV) charging. BUILDopt's simulations revealed the potential for significant peak load reduction and cost savings through flexibility activation. The choice of grid tariff was a critical factor, with tariffs including a power fee component offering more cost-effective peak load reduction. The model also explored investment optimization in heating technologies, solar PV, and batteries. The results showed that activating existing flexibility sources could eliminate the need for investing in battery systems while it would accelerate the adoption of solar PV in buildings, particularly in houses. Energy System in Norway IFE-TIMES-Norway was linked with both EMPIRE and BUILDopt to understand interactions within the Norwegian and European power systems and the building sector, respectively. This linkage facilitates a holistic view of the energy transition. The results of this model emphasize the value of end-use flexibility in reducing energy transition costs. These flexibility options help align local energy production, especially from PV, with demand, reducing the need for grid expansion. They also increase profits from international electricity trade. End-use flexibility's impact on peak demand reduction varies by region and storyline. Importantly, it plays a role in lowering the need for hydrogen and thermal storage. Hydropower System in Norway The EMPS model focused on assessing how flexible end-use of electricity demand would affect Norway's hydropower-dominated power system. The study found that end-use flexibility had minimal effects on the power system, leading to slight reductions in energy demand and higher energy surplus in Norway. Power prices saw small decreases, especially in 2050, while hydropower production remained relatively stable, with minor changes in average power production and water reservoir usage. However, it also led to reduced income for both hydropower and wind power producers, particularly in 2030.

FLEXBUILD will investigate the end-use flexibility available in buildings, such as thermal load shifting, local storage and substitution of direct electric heating with other technologies – such district heating, heat pumps, biomass boilers – in interplay with building integrated photovoltaic, batteries and electric vehicles. FLEXBUILD will develop and couple the models: BUTLER (Building energy system), TIMES-Norway (Norwegian energy system), EMPS (Norwegian power system) and EMPIRE (European power system) to provide a holistic evaluation of the future value of end-use flexibility in a Norwegian energy perspective. The novelty of this approach is that FLEXBUILD will analyses the value of end-use flexibility from an energy system perspective with a solid stochastic modelling tool with a detailed representation of the building sector. FLEXBUILD will address knowledge needs that are identified for different actors, from the supply side (district heating and grid companies) to the demand side (building owners) and public actors.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi