Energieffektivisering for bygg og fleksibilitet i det norske strømnettet: En analyse av hvordan energieffektiviseringstiltak for bygg virker inn på potensialet for lastforskyvning

Abstract

Flere prognoser viser økt energi- og effektetterspørsel i Norge i fremtiden. Av årlig elektrisitetsforbruk går litt under en fjerdedel til oppvarming av bygg, og i enkelte timer kan effektbehovet til oppvarming utgjøre opp mot en tredjedel av det nasjonale effektbehovet. Det store behovet for oppvarming fordrer forandringer og bedre løsninger, som for eksempel energieffektivisering og lastforskyvning (peak-shaving).

Hovedfokuset i denne masteroppgaven er å se på korrelasjonen mellom fleksibilitet (lastforskyvning) og energieffektiviseringstiltak. Lastforskyvning (responstid, restitusjonstid, effektreduksjon og energibesparelse) blir beregnet matematisk for oppvarming i bygg før og etter innføring av energieffektiviseringstiltak. Energieffektiviseringspotensialet blir også beregnet matematisk gjennom en kode jeg utarbeidet for IFE sommeren 2023. Helt til slutt sammenlignes forskyvningspotensialene med energieffektiviseringspotensialet for å finne effekten av ulike tiltak. Analysen, som blir gjort for seks ulike tiltakspakker, retter seg mot spørsmålet om tiltak på bygningskroppen eller tiltak på ventilasjonen vil være best egnet for både energieffektivisering og lastforskyvning.

Resultatene viser at energieffektiviseringstiltakene har et teoretisk potensial på 78 % av dagens oppvarmingsetterspørsel. Beregningene av lastforskyvningen viser at den matematiske tilnærmingen her ikke er god nok alene til å gi presise resultater på tider og effekter, men differansene før og etter innføring av tiltak anses som gode nok til å besvare problemstillingene.

Konklusjonen blir derfor at energieffektiviseringstiltakene vil minske den strøm-effekten i systemet som kan skrus av ved responstidens start, mens andelen som kan være skrudd av lengre utover i responsperioden, vil øke. Videre viser sammenligningen at tiltak på bygningskroppen har størst potensial for energieffektivisering, mens tiltak på ventilasjonen har størst potensial for effektreduksjon. Altså er ikke tiltakene som er best for energieffektiviseringen nødvendigvis også best for forskyvningspotensialet (fleksibiliteten). Ut fra denne oppdagelsen vil jeg med denne masteroppgaven oppfordre politikerne til å utforme virkemidler som også fordrer effektreduserende tiltak, ikke bare energieffektiviserende tiltak.

Several reports show increasing energy- and power demand in Norway in the future. Almost a quarter of the annual electricity consumption is used for building heating. At certain times however, the power demand for heating can account for up to a third of the national power requirement. The high demand for heating requires better solutions, including energy efficiency and peak-shaving.

The aim of this master thesis is to study the correlation between flexibility (load shifting) and energy efficiency measures. Load shifting is calculated mathematically based on response time, recovery time, power- and energy reduction. Load shifting for building heating before and after the introduction of energy efficiency measures is compared. The energy efficiency potential is also calculated mathematically through a code I designed for IFE (summer 2023). Lastly, the load shifting potential is compared with the energy efficiency potential to find the effect of introducing various measures. The analysis is organized by using different scenarios, including measures done both on the building shell and the ventilation. Subsequently the two types of measures are compared in regard to energy efficiency and load shifting.

The results show that the energy efficiency measures can save up to 78% of today's heating demand. Calculation of the load shifting shows that there is something wrong with the mathematical approach used in this thesis. The results show unrealistic numbers in regard to calculations of time periods and power reductions. However, differences before and after the introduction of measures are considered good enough to answer the research questions.

As a conclusion, the energy efficiency measures will reduce the electricity-power in the system that can be turned off at the start of the response time. However, the electricity-power that can be reduced later in the response period will increase. Furthermore, the comparison shows that measures done on the building shell have the greatest potential for energy efficiency, while measures on the ventilation have the greatest potential for effect reduction. In other words, the measures that are best for energy efficiency are not best for load shifting (flexibility). Based on the discoveries in this master thesis I want to encourage politicians to also promote power-reducing measures and not only energy-efficient measures.