Vurdering av fleksibilitetspotensialet til smart varmtvannsberedere i Tromsø, basert på empirisk data fra innovasjonsprosjektet Smart Senja

Abstract

Økt elektrifisering av samfunnet har ført til høyere belastning og dermed ført til et økt behov for fleksibilitet i strømnettet. Varmtvannsberedere er et standard husholdningsapparat som finnes i de aller fleste husholdninger i Norge. Varmtvannsberedere er den vanligste formen for termisk lagring. Ved å utnytte den termiske lagringskapasiteten kan man flytte strømforbruket til lavlastperioder.

Denne studien har undersøkt nytteverdien av smart varmtvannsberedere som et fleksibilitettiltak på forbrukersiden, for å redusere forbrukstopper til en nettstasjon i Tromsø. Analysen er basert på empirisk forbruksdata fra innovasjonsprosjektet Smart Senja, der det ble installert smart varmtvannsberederer i 30 husholdninger. Oppvarmingen av smart varmtvannsberederer ble styrt av prissignaler fra prisområde N04.

To metoder ble utviklet for å analysere fleksibilitetspotensialet. Metode 1 benyttet en bottom-up tilnærming, hvor det ble konstruert lastprofiler for varmtvannsforbruk etter husholdningsstørrelse. Lastprofilene ble aggregert og kombinert med Monte Carlo-simuleringer for å undersøke effekten av ulike fordelinger av smart varmtvannsberederer til en nettstasjon med 88 husholdninger. Metode 2 estimerte varmtvannsforbruk som prosentandel av det totale strømforbruket, og analyserte ulike scenarioer med varierende andel smart varmtvannsbereder i samme nettstasjonen.

Begge metodene ga tilnærmet like lastprofiler for både baseline og scenarioet med kun smart varmtvannsbereder. Resultatet viste en lastreduksjon i enkelt timer og høyere varmtvannsforbruk om natten med smart varmtvannsberedere.

Til tross for at studien ikke kunne komme med en entydig konklusjon om at smart varmtvannsberedere avlastet strømnettet, kan det utledes fra resultatene at teknologien har et potensial. Særlig dersom bruken er utbredt og koordinert styring implementeres. Ytterligere analysere er nødvendig for utforske potensialet til smart varmtvannsbereder som et fleksibilitettiltak i Tromsø.

Increased electrification of society has led to higher loads on the power grid, resulting in a growing need for flexibility. Electric water heaters are standard household appliances found in the vast majority of Norwegian homes and represent the most common form of thermal storage. By utilizing their thermal storage capacity, electricity consumption can be shifted to periods of low demand.

This study investigated the value of smart electric water heaters as a demand-side flexibility measure to reduce peak loads at a distribution substation in Tromsø. The analysis is based on empirical consumption data from the innovation project Smart Senja, in which smart electric water heaters were installed in 30 households. The heating of these smart water heaters was controlled by price signals from price area NO4.

Two methods were developed to analyze the flexibility potential. Method 1 used a bottom-up approach, where consumption profiles for hot water were constructed based on household size. These load profiles were aggregated and combined with Monte Carlo simulations to investigate the effect of different distributions of smart water heaters in a substation serving 88 households. Method 2 estimated hot water consumption as a percentage of the total electricity use and analyzed different scenarios with varying shares of smart water heaters in the same substation.

Both methods resulted in similar load profiles for the baseline and the scenario with only smart water heaters. The results showed a reduction in load during certain hours and increased hot water consumption at night when using smart water heaters.

Although the study could not conclude definitively that smart electric water heaters reduce grid load, the results indicate that the technology holds potential—particularly if its use becomes widespread and coordinated control is implemented. Further analysis is needed to explore the potential of smart water heaters as a flexibility measure in Tromsø.