Data kan bidrage til balancen på et elnet med store mængder sol og vind
Interview
På elnettet skal produktion og forbrug følges ad, og det kan være en udfordring. Med grønne energikilder skal balancen i stigende grad hentes ved at skrue op og ned på forbrugssiden. Det kan kun lykkes med systematisk opsamling og deling af data.
Når vi sætter mobiltelefonen til opladning eller tænder for lyset, er vi vant til, at der er strøm. For de teknisk ukyndige er strøm både et selvfølgeligt gode og en endimensionel råvare. Strømmen kommer ud af stikkontakten og sikrer liv i alt fra lamper til laptops.
Men tager vi et kig ind bag kontakten og følger kablerne tilbage, er det langt fra så enkelt. I hvert fald ikke for dem, som står med ansvaret. Elnettet kræver, at produktion og forbrug hele tiden er på samme niveau inden for et snævert interval. Som en vippe, der skal holdes i balance. Ellers får vi black-outs, hvor strømmen ryger.
Med flere vedvarende energikilder som sol og vind i el-produktionen og forbrugere, der indimellem reagerer uforudsigeligt, er balanceringen af elsystemet blevet langt mere kompliceret end tidligere. Her er data og datadeling et helt afgørende greb, der kan sikre en el-forsyning, hvor stor forsyningssikkerhed, en stor andel af grønne energikilder, effektivitet og fornuftige priser går hånd i hånd. Og en stor del af data skal komme fra forbrugerne selv. Hvor man tidligere kunne skrue op og ned for produktionen for at holde balancen, skal der i fremtiden også skrues på forbruget.
Det er relativt nemt at skrue op for produktionen på traditionelle kraftværker, men det kan man ikke med sol og vind. Men i stedet kan vi justere på forbruget. Det kan være i store kontorlokaler, lagerhaller, processer i forsyningssektoren, butikker, industriprocesser, i boliger, opladning af elbiler eller andre steder. Om du skruer op for produktionen eller ned for forbruget, giver samme nettovirkning, siger Flemming Silius Nielsen, Head of Flex Partner hos Andel Energi.
I energiselskabet er man i gang med at hente erfaringer via den såkaldte Flex Platform, som selskabet har udviklet i samarbejde med IBM. I første omgang er det en række af helt store elkunder i Andel-koncernen, blandt andre Salling Group, Københavns Kommune og på det seneste jernstøberiet Birn og andre større industri- og telekommunikationsvirksomheder, som er med i partnerskaber, hvor de leverer det fleksible forbrug, som kan sikre balancen.
Som et spil tetris
Alt fra supermarkedernes køle- og frysediske til varmepumper og ventilatorer, der sikrer behagelig temperatur og luft på kontorer, kan kobles ud – eller tændes for – i kortere perioder, uden der sker skade på hverken fødevarer eller komforten i lokalerne. På den måde bidrager partnerne til at sikre balancen i elnettet.
Helt enkelt er det dog ikke. For de forskellige enheder – assets som Flemming Silius Nielsen kalder dem – opfører sig forskelligt. I Flex Platformen skal man kende kapaciteten, og man skal vide hvor lang tid, man kan holde en køledisk slukket eller lukke for varmen i en kontorbygning.
Vi plejer at beskrive det som et tetrisspil. Vi har en række byggeklodser, som er de forskellige elementer, som kan tændes eller slukkes. Nogle assets som eksempelvis batterier kan reagere lynhurtigt, mens det eksempelvis ikke gælder for varmepumper. Vi skal have klodserne til at passe sammen, ligesom i Tetris, siger han.
Indtil videre har Andel kun store erhvervskunder med på Flexplatformen. For man skal have realtidsdata specifikt for enkelte assets. I privatboliger er udfordringen at få adgang til kundernes relevante assets, som eksempelvis varmepumper, elvarme, elbils-ladestandere, solceller og batterier m.m. på en rimelig omkostningseffektiv måde, ligesom der altid skal være strøm til den router, der sikrer netforbindelse. Samtidig skal det hele køre digitalt og i realtid.
Der er store potentialer i de private husholdninger, men det kræver helt andre dataløsninger end vi har i dag. Derfor er vi startet med de store erhvervskunder, siger Flemming Silius Nielsen.
Fleksibelt forbrug understøtter grønt el-net
Han skelner mellem det, han kalder privatøkonomisk optimering, altså at kunderne vælger at bruge strøm, når prisen er lav, og det fleksible forbrug. Det fleksible forbrug er et helt nyt marked, hvor man som kunde bliver belønnet for, at ens strømforbrugende enheder kan tænde og slukke, når balanceringen af elnettet kræver det.
Der er både store økonomiske gevinster og store klimagevinster. Mængden af vedvarende energi i energiproduktion kan blive langt højere, og der er i langt mindre omfang behov for termiske kraftværker, der brænder kul, olie eller biomasse som backup til sol og vind.
Den såkaldte frekvensregulering, som er markedet for ydelser, der kan balancere elnettet, er sidste skud på stammen i den enorme forandring, der er sket med elsystemet de seneste 25 år.
Går vi 30 år tilbage, leverede det lokale elselskab strømmen og drev det lokale net. Alle betalte ud fra forbruget, typisk hvert hele eller halve år.
Med liberaliseringen omkring årtusindskiftet blev først erhvervskunderne og siden de private kunder sat fri, så man selv kan vælge sin elleverandør. De første mange år var der dog meget få privatkunder, som benyttede denne mulighed.
Men med de stigende el- og energipriser i efteråret 2022 blev det pludselig en folkesport at optimere sit elforbrug. I tusindvis fik danske husstande downloadet apps, hvor de kunne følge, hvordan elpriserne svingede hen over døgnet. Og alt fra opladning af elbiler til opvask blev flyttet til nattetimerne, hvor strømmen var billigst. På sit højeste var det omkring 30 procent af strømmen, som blev flyttet til tidspunkter med billige kilowattimepriser.
Aktive kunder giver nye udfordringer
Det er positivt, at vi får udjævnet strømforbruget henover døgnet, understreger Flemming Silius Nielsen. Vindmøller kan også producere strøm om natten. Og vi udnytter både produktionskapacitet og investeringerne i transmission- og distributionsnet bedre, jo mere jævnt fordelt over hele døgnet forbruget er.
Men den privatøkonomiske optimering og stadig mere prisbevidste forbrugere har også givet nye udfordringer i balanceringen af el-nettet.
Hver dag laver de balanceansvarlige aktører i elsektoren og Energinet detaljerede prognoser for morgendagens elforbrug, hvor døgnet er opdelt på time- og 15-minutters niveau. Det er ud fra den prognose, at elproducenterne spiller ind med deres produktion. Men når forbrugerne i kølvandet på prognosen kan tjekke de timebaserede el-priser, så flytter de deres forbrug. På den måde disrupter prognosen sig selv, for pludselig er forbruget anderledes.
Man kan sammenligne det med trafik. Hvis man får en detaljeret prognose over hvornår, der er myldretid og kø-kørsel, så vil mange af dem, som har muligheden, vælge at køre tidligere eller senere end den værste myldretid. Og så kan det være, at myldretiden forskubber sig.
I trafikken må man tålmodigt leve med at køre i kø. I elsystemet kan ubalancen og effektmangel i perioder med vindstille og tåge potentielt give black-outs eller de lidt mindre dramatiske brown-outs, hvor de ansvarlige for elforsyningen bevidst slukker for strømmen i specifikke områder i en kortere periode for holde elnettet kørende uden store nedbrud.
Data skal flyde frit
På én og samme tid er data både nøglen og en af de helt store udfordringer i designet af fremtidens elsystem, hvor kundernes fleksible forbrug er med til at holde balancen på nettet.
I dag stopper energiselskabernes viden ved hovedmåleren. Bag ved den hersker privatlivets fred. Eller måske snarere de private leverandørers fred.
I store moderne bygninger vil der typisk være et BMS, Building Management System, hvor der vil indgå data fra opvarmning, ventilation med mere. Flex Platform er grundlæggende designet så den kan kommunikere med langt de fleste større BMS-systemer. På den måde er der adgang til de bagvedliggende assets.
I bygninger uden opdaterede BMS-systemer, specialprocesser i industrien, mindre industrivirksomheder og hos privatkunder, er den digitale adgang til de bagvedliggende assets derimod vanskeligere og kræver ofte specialdesignede IoT-løsninger.
Der vil være behov for langt flere data, som skal flyde på tværs. Det gælder både på forbrugssiden, og det gælder samtidig i selve el-systemet, hvor man skal kende belastningen på transformerstationerne, for de kan også blive flaskehalse i systemet, siger senior Research og Innovations Manager Lea Schick fra Alexandra Instituttet.
Hun har gennem flere år arbejdet med projekter om data i el-sektoren.
Når det gælder el-forbruget er der allerede samlet data i Energinets såkaldte datahub. Her er der dog ikke tale tale om realtidsdata, hvilket vil være påkrævet, hvis man for alvor skal have et marked for fleksibilitet til at fungere.
Det vil samtidig være oplagt at få data fra andre forsyningsarter. Produktionen på kraftvarmeværker, de store pumper på rensningsanlæg og i vandforsyningen er noget af det, som kan tændes og slukkes og bidrage med en vis effekt, påpeger Lea Schick, der hurtigt peger på, at der også er nye udfordringer i den sammenhæng.
Det er meget store datamængder, men der er oplagte sikkerhedsgrunde til, at vi ikke skal have det på én server eller i en stor datapark. Hvis russerne eller andre, som ikke vil os det godt, finder ud af det, er det et oplagt mål. Derfor er det afgørende, at have data decentralt, siger hun.
Forbrugerne er ikke rationelle
Lea Schick peger på Data Spaces som fremtidens løsning. Både lovgivningsmæssigt og teknisk er der stadig mange udfordringer, som skal løses. Data Spaces er grundlæggende et system, hvor man kan give relevante aktører adgang til relevante data.
I øjeblikket er der et stort arbejde i EU, som skal bane vejen for en organisatorisk og digital infrastruktur, hvor det bliver lettere at dele data, samtidig med at data ligger decentralt. Den enkelte virksomhed eller forbruger vil stadig skulle give tilladelse til datadeling. Men det skal være lettere, så man ikke skal have separate aftaler for alle de strømforbrugende enheder, der eksempelvis kobles på Andels Flexplatform eller lignende initiativer.
I EU arbejder man på både lovgivning og teknologiudvikling, og man giver store støttepuljer for at udvikle grundstrukturer for såkaldte Common European Data Spaces. På tværs af sektorer har du meget ensartede problemstillinger. Der er behov for data spaces i både energisektoren, sundhedsområdet, transport og mobilitet for blot at nævne nogle eksempler på de sektorspecifikke data spaces, der arbejdes på på europæisk plan. Der er både et spørgsmål om det tekniske set-up, sikkerhed og governancestruktur, og ikke mindst hvem der skal have ejerskab til data, siger Lea Schick.
Hun peger på flere udfordringer. Teknologien og mængden af data skal videreudvikles for at skabe et mere fleksibelt elsystem. Men udfordringerne ligger også i vanetænkningen. Både hos dem, der laver systemerne og kunderne selv.
Der er et kæmpe potentiale i de almindelige husholdninger. Og der er en kæmpe opgave i at få kunderne til at forstå, hvorfor de skal sige ja til at være med, siger Lea Schick.
Forandringen er på linje med den omkalfatring, der skete med internettet, da det gik fra at være et værktøj for forskere til at blive en bred folkelig kommunikationsmotorvej. Man skal forstå kunderne dybere.
Energisystemet er udviklet af det, man i forskningen kalder “the rational ressource man” – hvide, midaldrende mænd med ingeniørbaggrund. Problemet er bare, at der er mange, der ikke opfører sig med samme rationaler, som udviklerne forudsætter. Det kan godt være, at du kan spare penge på at vaske tøj om natten og hænge tøjet til tørre om morgenen. Men hvis du har tre børn, og fodboldtøjet skal være rent til næste kamp, så kører vask og tørretumbler på andre tidspunkter, lyder Lea Schicks eksempel.
Der er flere forandringer, som skal tages hånd om i den kæmpe omstilling af vores energisystemer, vi står over for, påpeger hun.
Vi skal udvikle nye digitale systemer, sikre langt større grad af og en mere sikker udveksling af data. Det kræver både indsigt i forbrugernes vaner i at bruge energi og ikke mindst en grundlæggende accept fra forbrugerside. Det er alt sammen parametre, som skal være på plads, for at vi kan udnytte det fulde potentiale i fleksibelt energiforbrug, siger Lea Schick.