Scenarioer for fremtidens smarte distribusjonsett

Eivind Solvang, SINTEF Energi AS 4. april 2013

1

2

Plan

• SINTEF TR A7270 • Målet med scenariostudien • Gjennomføring • Drivkrefter og aktører • Miniscenarioer • Fire hovedscenarioer • Noen anbefalinger

3

Målet med scenariostudien

• Utvikle representative scenarioer i form av mulige fremtidsbilder for anvendelse og utbredelse av SmartGrids-teknologier i fremtidens elektriske distribusjonsnett mot 2030. – Skal få fram et "mulighetsrom" for tenkelige fremtidsbilder – Ingen vurdering om scenarioene er sannsynlige – Skal tjene som basis for felles forståelse av SmartGrids i DeVID-

prosjektet, og vil også kunne gi innspill til videre aktiviteter i prosjektet

Mulige framtidsbilder 2030

Gjennomføring Fire samlinger med deltakere fra partnerne i DeVID, organisert i fire grupper

Samling 1 Samling 2 Samling 3 Samling 4

Deltakere på noen av eller alle fire samlingene 37 personer har deltatt

ABB Agder Energi Nett AS Arena Smartgrid Services BKK Kundetjenester AS BKK Nett AS Eidsiva Nett AS Fredrikstad energi Hafslund Driftssentral Hafslund Nett Helgelandskraft Istad Nett AS

Nordlandsnett AS NTE Holding AS NTE Nett AS Powel AS Prediktor SINTEF Energi AS SINTEF IKT Skagerak Nett AS Sør-Trøndelag Fylkeskommune TrønderEnergi Nett AS Xalience / NCE Smart Energy

Drivkrefter/faktorer Sikkerhet og personvern Politikk og styring Samfunnsforhold Infrastruktur Teknologi Styring, overvåking og vern Stasjonært og mobilt forbruk Tjenester rettet mot publikum Eierskap Planlegging Drift og vedlikehold Investering og reinvestering Økonomi/marked Klima/miljø Kompetanse og arbeidskraft Samarbeidsrelasjoner Energikilder, produksjon

Aktører Forbrukere Mennesker/publikum Myndigheter Regional/lokal forvaltning Grunneiere Utbyggere Leverandører av utstyr Leverandører av tjenester Infrastruktureiere Driftsoperatører Kraftprodusenter Media/opinionsdannere Kompetanseinstitusjoner Kriminelle

67 miniscenarioer: 40 mht drivkrefter/faktorer Eksempler

Drivkrefter/faktorer Tittel Beskrivelse

Hovedgruppe Undergruppe(r) Sikkerhet og personvern

Driftskontrollsystemet hackes

Bak skyen er himmelen ikke alltid blå

Kontrollsystemene viser at alt er normalt, mens systemet styres av andre store aktører (avansert "Stutnex" angrep). Mål: sabotasje/økonomisk gevinst.

Teknologi/produkter/ utstyr

Lagringsteknologi På vei til det trådløse samfunn?

Energien produseres, lagres og brukes lokalt. Lagringsteknologi (bl.a. brenselceller og hydrogenlagring) er billig og tilgjengelig til alle. Bilen er både transportmiddel og energibærer. Kravet til distribusjonsinfrastruktur basert på nett "bortfaller". Det er erstattet av et smart nett som styrer ladning/tilbakeføring basert på f.eks. el.biler.

Miljø/klima Forurensning/miljø lokal (bil)

Elbiler i alle hjem Stor utbredelsen av elbiler medfører behov for betalingstjenester for ladning på arbeidsplasser og for ladning i fart. Bilbatteriparken benyttes av aggregatorer som energilagring og gir økt fleksibilitet i distribusjonsnettet i ladeperioder. Omfattende elbilladning medfører dårligere spenningskvalitet.

Politikk og styring (rammebetingelser)

Regelverk for nettselskap

Smarte nettselskap lønner seg

Ny inntektsrammeregulering innføres for å stimulere til smart nettstyring. Konsekvensene av nye insentiv er at nettselskapene investerer i teknologi knyttet til smarte nett.

Infrastruktur Kvalitet på AMS-målere, Stram tidsplan for AMS-utrulling

"Sort Svane" Kravene til utrullingen av AMS har medført en for stram tidsplan for utskiftning av målere; Jobben blir for stor, og høyt press på entreprenørtjenester medfører lav kvalitet og stort etterslep. Norge er først ute, og har vært i utakt med resten av Europa. Dette har medført dårligere tekniske løsninger med store økonomisk konsekvenser. Forhastede valg av kommunikasjonsløsninger og dårlig kvalitetssikring har ført til mange utilsiktede utkoblinger av kunder pga feil på kontakter og styring. Nettselskapene har heller ikke tilstrekkelig mannskap til å håndtere feilsituasjoner som oppstår.

Kompetanse og arbeidskraft

Endringer i teknologi skjer raskere enn at bransjen henger med

"Retronett" - back to basic

Kommunikasjons- og sensorløsninger har fortsatt eksponentiell utvikling, og teknologi blir utdatert i løpet av kort tid. Investeringsbeslutninger er akterutseilt før bestilling er sendt. Utviklingen fører til at flere nettselskap går over til å drive på gammelmåten med gode resultater. "Retronett" er det nye "buzz-ordet" (og SmartGrids er bare så 2018!)

67 miniscenarioer: 27 mht aktører Eksempler

Aktører Tittel Beskrivelse

Hovedgruppe Undergruppe(r) Forbruker Kunder-

betalingsvilighet Høyere krav - smartere nett

Veldig få kunder vil betale for et smartere nett. Det er fordi veldig få (eller nesten ingen) vil være helt aktive kunder; endre forbruksmønster, produsere selv, reagere på pris, og være miljøbevisste. Mange kunder er "semi-aktive"; dvs. de er villige til å gjøre noen tiltak som påvirker forbruksmønsteret - gjennom "store it and forget it"-løsninger. MEN; alle kunder vil ha god leveringskvalitet på strøm (spesielt i store byer).

Infrastruktur eiere Netteiere Fremtidens Nettselskap

Framtidens nettselskap satser på feltarbeid, som i et SmartGrid er desentralisert (bl.a. mht lokale ressurser, montører, IT support, etc.) mens analyse og styring av nett er sentralisert (på nasjonalt nivå).

Kraftprodusenter Store produsenter Uregulerbar kraft dominerer balansen

Elsertifikater slår til, og store vindkraftparker og småkraft bygges ut. Mengden av uregulerbar kraft dominerer kraftbalansen og nettet må håndtere utfordringene.

Mennesker Barn og unge Automatisert hverdag for en ny generasjon

Unge i 2012 er høyteknologiske brukere, som er åpne for automatisering av utstyr i hjemmet. I 2030 "shoppes" strøm gjennom automatiske systemer som velger billigste kraftleverandører/pris for oss. All kommunikasjon med nettkunde går elektronisk. Internettsider gir forbrukerne oversikt over bank, strøm, venner, økonomi.

Kompetanse-institusjoner

Barne- og grunnskole

Holdning og kunnskap

Allerede i grunnskolen startes kampanjer (a la Blekkulf) for å bevisstgjøre og gi økt kunnskap om energibruk og energisystem.

Leverandører Energirobot "We are the robots"

Hvert målepunkt har en automatisk energirobot som håndterer kjøp og salg av energi, med automatisk tilpasning av forbruk gjennom døgnet (etter modell fra aksjeroboter). Energirobotene gis en overordnet målformulering fra brukerne og styrer deretter.

Media/ opinionsdannere

Huseiernes landsforbund

Huseiernes landsforbund blir vrang og trangsynt

"Smarthus"-teknologi; Huseiernes landsforbund får med seg NBBL og andre interesseorganisasjoner til å motarbeide utviklingen og innføringen av ny smarthus-teknologi, da dette etter deres syn blir altfor dyrt og utelukker mange grupperinger i samfunnet som ikke har (etter deres mening) kapasitet til å ta del i dette.

9

Føringer for hovedscenariene (samling 3)

Aktive og fornøyde kunder (→Tjenester uten grenser) • Smarte tjenester • Kombinerte tjenester på tvers av samfunnssektorer (nett, helse, underholdning, etc.) • Nye markeder, store forskjeller mht hvor langt nettselskapene har innført AMS • Nye eierkonstellasjoner mht infrastruktur og tjenester

Full kontroll i krisetider • Smart/effektiv nettdrift ved omfattende feilsituasjoner i nettet • Omfattende automatisering • Store klimautfordringer • Strammere økonomiske rammer og mer regulering gjennom myndigspålegg, EU-direktiver og standardisering

Velfylt verktøykasse og ubegrenset datatilgang • Smart laststyring og optimal utnyttelse av nettet i normal drift • Smart tilstandsovervåking • Ubegrenset tilgang til last-/kundedata, tilstandsdata, demografiske data, etc. • Smarte metoder og verktøy for planlegging av vedlikehold og reinvesteringer

Artig så lenge det varte • Teknikken holdt ikke mål, kunder hacker egne målere for å justere ned eget forbruk • Store investeringer og ditto økonomiske tap • Ignorante/desillusjonerte/negative kunder • Everkene endte opp med ansvaret etter at øvrige aktører hadde forlatt banen (everkene måtte ta "oppvasken")

10

Tjenester uten grenser

• Energi er fremdeles et lavinteresseprodukt, men forbruket er fleksibelt med automatisk styring/koordinering.

• Forbrukerfleksibilitet er viktig i kraftsystemet, og alle kunder deltar aktivt mht styring av forbruk, produksjon og lagring av energi.

• Uplanlagte avbrudd er eliminert fordi alle luftledninger i distribusjonsnettet er erstattet med kabler pga Smart Grid-utviklingen.

• Elbil i alle hjem deltar som er en aktiv ressurs i kraftsystemet.

• Megler tilbyr ulike tjenestepakker hvor kunden velger pakke ut fra hvilken profil han/hun ønsker.

• Eksempler på tjenestepakker: Den miljøvennlige, Luksus, Praktisk, Travle, Omsorgspakken.

11

Full kontroll i krisetider

• Stor interesse for et robust nett som tåler økt ekstremvær og økt datakriminalitet.

• Fossilt brensel er faset ut og det er stor interesse for andre energikilder.

• Det stilles krav til nettet - med energiflyt i alle retninger, til alle tider av døgnet og året. Dette gir behov for ny regulerings- og modelleringsteknologi.

• På grunn av kompleksiteten som SmartGrid har ført med seg, er nettselskapene omstrukturert i større enheter med avansert systemkompetanse.

• Lokalt har nettselskapene spesialkompetanse for å håndtere kritiske situasjoner.

• Ikke-kritiske funksjoner er outsourcet.

12

Velfylt verktøykasse og ubegrenset datatilgang

• Klimaet er blitt mer ekstremt, men utbredelse av mikrogrid sikrer lokal forsyning ved avbrudd i overliggende nett.

• Befolkningen i Norge er opptatt av sikker strømforsyning og benytter seg av integrerte tjenesteløsninger (energi, kommunikasjon, underholdning og velferd).

• Online tilstands- og driftsovervåkning gir hurtig feillokalisering og gjenoppretting.

• Tilstanden til kritiske komponenter i nettet blir nøye overvåket og levetiden til komponentene blir optimalt utnyttet.

• Det har vært stort fokus på utdanning og forskning, så i 2030 kan Norge skilte med god tverrfaglig SmartGrid-kompetanse.

13

Artig så lenge det varte

• Nettbransjen er preget av skuffelse og oppgitthet.

• AMS-prosjektet var populært de første årene, men innføringen av AMS gikk ikke som planlagt.

• Teknologien for IT-sikkerhet holdt ikke mål. • Motivasjonen for å tilpasse strømforbruket

forsvant da strømprisen falt. • AMS-data brukes kun til å lage faktura til kunder. • Nettselskapene greide ikke å ta i bruk ny

teknologi og sliter med utfordringer i distribusjonsnettet forårsaket av nye forbruksmønstre og apparater.

• Nettselskapene greier ikke å rekruttere folk med riktig kompetanse og er blitt avhengig av dyre eksterne ressurser.

14

Noen av anbefalingene som ble identifisert i samling 4 • Værsikre teknologier og komponenter må utvikles og tas i bruk for å møte mer

ekstreme værforhold. Lokaldrift og microgrids reduserer avbruddstider. • Økt datakriminalitet krever fokus på informasjonssikkerhet og robuste SmartGrid. • Ny reguleringsteknologi må utvikles for å håndtere fri flyt av effekt i alle retninger. • Man må utnytte mulighetene som store mengder av data fra AMS og sensorer ute

i nettet gir som følge av SmartGrid. • Forbrukerfleksibilitet forutsetter kundemedvirkning og det bør innføres prissystem

som stimulerer til dette. • Nettselskapene må ta strategiske valg mht kompetansen de ønsker å ha (spiss,

bredde, sentralisert eller distribuert?, ekspertnettverk?). • Nettselskapene (infrastruktureiere) må tidlig ta posisjon i SmartGrid for å kunne

påvirke utviklingen.

Scenarioer for fremtidens smarte distribusjonsettPlanMålet med scenariostudienGjennomføring�Fire samlinger med deltakere fra partnerne i DeVID, organisert i fire grupperDeltakere på noen av eller alle fire samlingene�37 personer har deltattSlide Number 667 miniscenarioer: 40 mht drivkrefter/faktorer�Eksempler67 miniscenarioer: 27 mht aktører�EksemplerFøringer for hovedscenariene (samling 3)Tjenester uten grenserFull kontroll i krisetiderVelfylt verktøykasse og ubegrenset datatilgangArtig så lenge det varteNoen av anbefalingene som ble identifisert i samling 4