The role of Swedish single-family dwellings in the electricity system - The importance and impacts of solar photovoltaics, demand response, and energy storage

Doctoral thesis, 2016

Värdens energisystem måste ställas om till att vara oberoende av fossila bränslen om vi ska lyckas undvika framtida klimatförändringar. En sådan omställning innebär stora förändringar för Europas nuvarande elsystem, då detta till stor grad består av kraftverk som drivs av kol och naturgas. Forskning som presenteras i denna avhandling undersöker hur svenska enfamiljsbostäder kan bidra i en sådan omställning, och hur deras agerande kan påverka det omgivande elsystemet. Fokus har dels varit på att undersöka de tekniska och ekonomisk förutsättningarna för en expansion av solcellspaneler hos hushållen. Detta har gjorts genom att undersöka hur batterier och möjligheten att flytta elkonsumtion i tiden, till exempel skjuta upp starten av en tvättmaskin, kan hjälpa till att öka hushållens konsumtion av den egenproducerade solcellselen. Motivationen till ökad konsumtionen av den egenproducerade elen är att det för hushållen finns ett större ekonomiskt värde i att konsumera elen själv. Dessutom så har möjligheterna att flytta hushållens elvärmekonsumtion i tiden undersökts. Detta genom att styra hur värmesystem körs, till exempel genom att kör systemen på full effekt under några timmar för att sedan stäng av dem helt under de kommande timmarna. Genom att flytta efterfrågan på el så kan det bland annat finnas möjligheter att underlätta expansionen av elproduktion man inte kan styra över, till exempel vindkraft. Då el för uppvärmning är den enskilt största källan till elkonsumtion i svenska enfamiljsbostäder så kan det finnas ett stort värde i att kunna styra delar av denna konsumtion.

Resultaten visar att det finns en klar gräns för hur stora batterier hushållens solcellsanläggning kan ha nytta av, som exempel kan ges att batteristorlekar över 10-15 kWh för en 5 kWp solcellsanläggning ger väldigt lite nytta både ekonomiskt och med avseende på att öka hushållens konsumtion av den egenproducerade elen. Det visar sig också finnas fog för en ekonomiskt driven expansion av solcellspaneler hos hushållen i alla undersökta framtidsscenarier. Hushållens ekonomiska vilja att investera i batterier är dock betydligt mer varierande, och är beroende av ett kraftigt varierande elpris och att skillnaden i värdet mellan att konsumera den producerade elen själv eller sälja den till elnätet är tillräckligt stort. Möjligheten att flytta elkonsumtion i tiden i kombination med solcellselsproduktion ger en relativt liten ekonomisk nytta för hushållen.

Värdet av den flexibilitet som den elvärme som finns i svenska enfamiljsbostäder kan bidra med beror på hur det framtida Europeiska elsystemet utvecklar sig. Om framtiden visar sig innehålla en fortsatt kraftig expansion av vindkraft så kan flexibiliteten komma till nytta. Detta då flexibiliteten kan underlätta de problem som kan uppstå när vindkraftsproduktionen varierar. I system med betydligt mindre varierande elproduktion visar sig flexibilitet vara värd väldigt lite. Det ska dock sägas att den potentiella ekonomisk ersättning som enskilda hushåll kan förvänta sig i det elsystem där värdet av den flexibilitet som de erbjuder är som störst också är relativt låg.

Insikten som fås från de resultat som presenteras i denna avhandling kan förhoppningsvis hjälpa till att vägleda beslutsfattare och andra aktörer inom elsektorn.