Ny teknologi i kraftsystemet

Nye teknologiske og markedsmessige løsninger løser utfordringer i kraftsystemet og gjør det mer effektivt.
Nye teknologiske og markedsmessige løsninger løser utfordringer i kraftsystemet og gjør det mer effektivt.
Teknologi i kraftsystemet Bruk av IKT i nettet Avanserte måle- og styringssystemer i distribusjon Etterspørselsfleksibilitet Elhub IKT-sikkerhet Lagringsteknologier

Teknologi i kraftsystemet

Norge har alltid ligget langt fremme i å ta i bruk ny teknologi i kraftsystemet. I løpet av de siste årene har det skjedd en stor teknologisk utvikling i takt med den økende digitaliseringen av samfunnet. Denne teknologiske utviklingen kan bidra til å løse utfordringer i kraftsystemet på en effektiv måte.

Kraftsystemet er i endring. Kraftforbruket utvikler seg til å bli mer energieffektivt, men også mer effektkrevende. Nye produkter og nye bruksområder gjør at forbruket varierer mer over tid, med høyt forbruk i korte tidsrom. Andelen kraftproduksjon fra fornybare, uregulerbare teknologier øker. Endringer i produksjons- og forbruksmønstre vil ha stor betydning for driften av nettet, og for investeringene som skal gjennomføres.

Ny teknologi og økt tilgang på informasjon gir muligheter for kostnadsbesparelser, økt forsyningssikkerhet og mer effektiv energibruk.

Nye teknologiske og markedsmessige løsninger kan legge til rette for et mer effektivt og fleksibelt system, som over tid kan redusere behovet for nettinvesteringer. Systemets evne til å håndtere endringer på kort og lang sikt avhenger både av de fysiske anleggene, IKT-utstyret og markedssystemene.

Bruk av IKT i nettet

IKT og avanserte kontrollsystemer er allerede et viktig verktøy i driften av kraftsystemet, spesielt i transmisjons- og regionalnettet. Bruken av IKT for overvåkning, styring og kontroll av kraftnettet er samlet i driftskontrollsystemer, og kraftforsyningen har i en årrekke benyttet IKT-baserte systemer for å fjernstyre anlegg for kraftproduksjon og nett.

Overgangen til IKT-basert overvåkning og styring av energiforsyningen har gitt store effektivitetsgevinster for selskapene.

Driftskontrollsystemene gjør det mulig for nettselskapene å overvåke tilstanden i nettet og i produksjonsanleggene i sanntid. Ved feil, utfall eller andre hendelser kan operatørene på driftssentralen umiddelbart ta tak i problemet, utbedre feilen og gjenopprette strømforsyningen raskt.

Hittil har digitalisering av data og sammenkobling av driftskontrollsystem og andre systemer vært forbeholdt transmisjons- og regionalnettet, men det er nå en utvikling hvor dette blir mer vanlig også i distribusjonsnettet.

Smart systemdrift

Statnett bruker system- og frekvensvern for å øke overføringskapasiteten i nettet, redusere avbruddsomfang ved enkeltutfall og hindre lokale nettsammenbrudd.

Systemvern er en fellesbetegnelse på forhåndsdefinerte koblinger som utløses automatisk ved utfall av linjer eller transformatorer, eller hvis uønskede frekvens-, spennings- eller strømgrenser overskrides. Systemvern omfatter blant annet frakobling av forbruk og produksjon.

Frekvensvern brukes for å redusere risiko for nettsammenbrudd ved produksjonsbortfall. Dette er automatiske utkoblinger som i første rekke kobler ut alminnelig forbruk. Totalt er om lag 30 prosent av norsk forbruk tilknyttet slike vern. I dag er denne type frekvensvern ofte manuelle. Etter hvert som stasjoner også i distribusjonsnettet gjøres tilgjengelig for systemansvarliges driftssystem, vil det være mulig å videreutvikle bruken av frekvensvern.

Avanserte måle- og styringssystemer i distribusjonsnettet

Innen 1. januar 2019 skal alle norske strømkunder få installert nye strømmålere, som inngår i avanserte måle- og styringssystemer (AMS). AMS registrerer strømforbruket automatisk hver time, og sender informasjonen til nettselskapet en gang i døgnet. Med AMS blir det derfor slutt på manuelle avlesninger og innrapporteringer til nettselskapet. Hyppige og automatiske avlesninger betyr at datakvaliteten vil øke. Dette gir mer korrekte strømregninger og nyttig informasjon til både strømkunder og nettselskaper.

Bruk av AMS vil gi nettselskapene langt mer nøyaktig informasjon om tilstanden i nettet. Informasjonen kan brukes til å drifte og dimensjonere nettet mer effektivt.

Data fra AMS om forbruk, last, strømmålinger og spenningsmålinger gjør at nettselskapene kan utføre mer presise nettanalyser til bruk i planlegging og drift av nettet. Bedre oversikt over når ulike deler av nettet er hardt belastet, og hvordan lasten fordeler seg, vil være et viktig underlag i nettplanleggingen.

AMS åpner for enklere og mer effektiv nettdrift.

Spenningsmålinger fra AMS kan gi bedre oversikt og kontroll med situasjonen i lavspenningsnettet. I dag oppdager nettselskapene feil først når kunden varsler. Da kan kundene allerede ha fått skader på elektriske apparater og utstyr, og i ytterste konsekvens brann eller branntilløp. Spenningsovervåkning ved hjelp av AMS kan bidra til å forhindre dette. Registrering av avbrudd gir nettselskapet mulighet til å raskere oppdage og rette feil.

Innføring av AMS vil også bety store endringer for strømkundene. Dagens ordning innebærer manuell, periodisk avlesning og profilavregning etter gjennomsnittspriser. Dette gjør at strømkundene har verken den nødvendige informasjonen eller insentivene til å være aktive og bevisste forbrukere. AMS gjør det enklere å følge med på forbruk og strømpriser. Dette kan gi kundene økt bevissthet og insentiver til effektiv energibruk. Kundene vil i større grad kunne tilpasse strømforbruket etter variasjoner i strømprisen og belastningen på nettet, og muligheten for timeavregning vil gjør det enklere for kundene å spare penger ved slik tilpasning. AMS åpner også for en rekke frivillige tilleggstjenester, blant annet tjenester knyttet til energisparing og styring.

AMS legger til rette for mer aktive strømforbrukere.
Valgfrie tilleggstjenester til AMS

AMS-måleren har et åpent lesegrensesnitt som gjør at brukeren har mulighet til å installere en rekke forskjellige tilleggstjenester dersom det er ønskelig.

Formidlingsløsninger

Brukeren kan installere en formidlingsløsning som bruker sanntids og/eller historiske AMS-måledata til å visualisere elektrisitetsforbruket. Det finnes ulike typer formidlingsløsninger tilpasset ulike bruksområder og brukergrupper. Felles for disse er at de gir kontinuerlig informasjon og tilbakemelding om elforbruk og kostnader.

Informasjonen kan enten formidles via et energidisplay, en appløsning på mobil eller nettbrett, eller en webportal. Brukeren kan installere enkelt utstyr som overvåker energibruken til ulike apparater i hjemmet. Forbruket kan visualiseres med farger og illustrasjoner, og dermed gi en bedre forståelse for kostnadene knyttet til eksempelvis oppvarming og dusjing.

En appløsning gjør at forbrukeren kan ha full oversikt over energibruken når han eller hun er på jobb eller på reise. Pushvarsler kan brukes for å sende nyttig informasjon, for eksempel dersom forbrukeren forlater hjemmet uten å ha slått av kaffetrakteren. Løsninger via en webportal vil kunne gi detaljert og sammenlignbar informasjon om historisk forbruk. En slik portal kan også tenkes å tilby ulike tjenester, som for eksempel å analysere elforbruket for ulike perioder eller forutsi virkningen av ulike energieffektiviseringstiltak.

Styringstjenester

Til AMS-måleren kan det tilknyttes tjenester som kan sende styringssignaler og alarmer til ulike elektriske apparater i hjemmet. Det gjør det mulig å styre lys og varme, kontrollere alarmen og styre andre smarthusløsninger via en appløsning på mobil, nettbrett eller styringspaneler i hjemmet.

Ved å koble en styringsenhet direkte på boligens varmekilder kan ønskede temperaturforhold forhåndsprogrammeres eller fjernstyres via mobilen. Varmekilder kan eksempelvis settes i sparemodus på de tidene av døgnet hvor huset er tomt eller fjernstyres dersom man kommer hjem tidligere enn planlagt.

Trygghets- og sikkerhetssystemer

Trygghets- og sikkerhetssystemer kan forbedres ved hjelp av informasjon fra AMS-måleren. Data fra flere kilder kan gjøre det lettere for systemene å oppdage uvanlig adferd i bygget, og dermed gi beskjed til eier. Unormalt strømforbruk hos en hjelpetrengende som bor hjemme kan også være viktig informasjon til hjemmehjelpstjenesten. Data fra AMS-målere kan dermed bidra til å øke kvaliteten på andre tjenester.

Etterspørselsfleksibilitet

Det norske kraftsystemet er fleksibelt. Kraftsystemet blir i hovedsak balansert ved hjelp av store kraftverk med vannmagasiner. Store sluttbrukere tilbyr også fleksibilitet, blant annet gjennom direkte deltakelse i dayahead- og intradagmarkedet, balansemarkeder og andre ordninger.

Mer fleksibel etterspørsel gjør det mulig å utnytte eksisterende nett bedre, og i noen tilfeller redusere behovet for nye nettinvesteringer.

Når en økende andel av kraftproduksjonen kommer fra fornybare, uregulerbare kilder, samtidig som kraftforbruket blir mer effektkrevende, øker behovet for fleksibilitet. Ny teknologi gjør at også etterspørselsfleksibilitet fra mindre sluttbrukere kan bidra til å balansere kraftsystemet, gjennom intradag- og day-aheadmarkedet og balansemarkedene.

Etterspørselsfleksibilitet kan også ha betydning for utbygging av lokalnettet. Behov for økt nettkapasitet i distribusjonsnettet møtes i dag hovedsakelig gjennom utbygging av nett, på tross av at kapasiteten ofte bare er anstrengt i et fåtall timer i året.

Aggregatorvirksomhet

På grunn av krav til minimum budstørrelse for å delta i for eksempel regulerkraftmarkedet, kan det være vanskelig for mindre aktører å delta i visse markeder. En løsning på dette er selskap som representerer flere husholdninger og/eller virksomheter, og sammenstiller deres tilbud av fleksibilitet og tilbyr den videre i markedene. Et slikt selskap kalles gjerne en aggregator. Forordninger som nå vedtas i EU stiller krav om at systemoperatører, nettselskap og fremtidige markedsløsninger legger til rette for etterspørselsfleksibilitet, også gjennom aggregatorer.

For å kunne bidra med fleksibilitet må aktøren ha mulighet til å regulere eller erstatte sitt energi- og effektforbruk. Ny teknologi legger til rette for at etterspørselssiden kan få et mer aktivt forhold til sitt strømforbruk. For eksempel kan en del strømforbruk flyttes til andre tider på døgnet uten at dette i særlig grad påvirker brukerens komfort eller næringsvirksomhet. I fremtiden vil mange apparater også kunne innstilles slik at de automatisk reagerer på for eksempel prissignaler eller lastforhold i nettet.

AMS og prising av effekt

Effektbehovet er en viktig driver for kostnadene i nettet siden det er effektuttaket, ikke energiuttaket, som er dimensjonerende for nettet. Kundens effektbelastning på nettet kan derfor være en relevant og effektiv måte å fordele nettkostnader på. En slik prising vil også kunne gjenspeile at kundens beslutninger og forbruksmønster kan ha betydning for utbygging og dimensjonering av nettet.

Innføring av AMS vil kunne gi strømkundene hyppigere og mer detaljert informasjon om strømprisene. I tillegg vil nettselskapene få flere alternative måter å fastsette nettleien på. Timesverdier fra AMS gjør at nettselskapene kan utforme nettariffer basert på kundens effektuttak. Prising av effekt kan gi signaler om kapasiteten i nettet og gi aktørene insentiver til å flytte eller redusere forbruk. Dette kan gi et jevnere forbruksmønster og redusere makslasten.

I dag benyttes effektbaserte tariffer i hovedsak i sentral- og regionalnettet og for næringskunder av en viss størrelse i distribusjonsnettet. AMS kan åpne for en mer gjennomgående bruk av effektbaserte tariffer i distribusjonsnettet. Det vil kunne øke de mindre kundenes bevissthet om eget effektforbruk og hvordan dette påvirker kostnadene i nettet. Kunder som jevner ut eget forbruk eller reduserer forbruk på tidspunkt hvor belastningen i nettet er høy vil da kunne få en kostnadsbesparelse.

Elhub

Innføring av timesavlesning for alle innebærer enorme mengder data. For å håndtere dette på en mest mulig effektiv måte arbeides det med å utvikle en sentral løsning for datalagring. Statnett har fått ansvaret for utviklingen av denne løsningen, som har fått navnet Elhub.

I dag er nettselskapene ansvarlig for distribusjon av måleverdier til kraftleverandører, leverandørbytter, opphør av levering samt sammenstilling til balanseavregning og avviksunderlag. Elhub vil overta disse oppgavene og kraftleverandører får enklere tilgang til alle sine kunders måledata fra ett sted. Tredjepartsaktører, som for eksempel aggregatorer og energitjenesteselskap som tilbyr overvåknings- og styringstjenester, vil kunne hente ut måleverdidata, etter først å ha innhentet godkjenning fra sluttkunden.

Nettselskap og kraftleverandører- alle snakker med en datahub.
Elhub
Personvern og IKT-sikkerhet i AMS og Elhub

Hyppige avlesninger av strømforbruket, samt økt datautveksling og -lagring, innebærer økt oppmerksomhet om personvern og IKT-sikkerhet. Det er et viktig prinsipp at strømkunden eier sine egne måledata, og bestemmer hvem som skal få tilgang til disse dataene.

Nettselskapene har ansvaret for å ivareta sikkerheten knyttet til AMS. For å hindre misbruk av data og uønsket tilgang til personopplysninger og styrefunksjoner, stilles det strenge krav til nettselskapene og til Elhub. Eksempler på krav er obligatorisk kryptering av meldingsutvekslingen med Elhub, sikker tilgangskontroll og styringssystem for sikkerhet i Elhub. Nettselskapene må enten stille krav til at kommunikasjonsløsningen i AMS skal foregå i et lukket nett, eller være kryptert. Nettselskapene må sørge for sikker tilgang til kritiske styrefunksjoner som bryterfunksjonen i AMS, for eksempel fjernstyring av strømtilførsel fra nettselskap. Dersom det er kobling mellom AMS-løsningen og driftskontrollsystemet, skal AMS-løsningen oppfylle krav i beredskapsforskriften. NVE har også utarbeidet en veileder til sikkerhet i AMS som skal oppdateres.

AMS skal leveres med et åpent lesegrensesnitt som gjør at kommersielle tjenesteleverandører kan tilby tjenester som utnytter AMS-måleren. NVE har, sammen med Norsk Elektroteknisk Komite (NEK), tatt initiativ til en nasjonal anbefaling om tilgang til ulike data i det åpne lesegrensesnittet. Anbefalingen tenkes brukt når kommersielle tjenesteleverandører, som for eksempel tilbyr formidlingsløsninger via app, display eller smarthusløsninger, kobles til AMS. Det anbefales at det åpne lesegrensesnittet skal være slått av ved installasjon fra nettselskap, og at strømkundene selv aktivt må godkjenne at informasjonsstrømmen blir aktivert.

Ved utvikling av tilleggstjenester og andre muligheter som følger av AMS og Elhub må hensynet til nøytralitet ivaretas. Eksempelvis vil det være krav om separate kunde- og måleverdidatabaser for nettselskap og kraftleverandør fra 1. januar 2019.

IKT-sikkerhet

Avhengigheten av IKT i energiforsyningen er stor på flere områder. Med økt bruk av IKT er det en risiko for at antall uønskede IKT-hendelser vil kunne øke. I tillegg kan introduksjon av ny teknologi, bruk av skyløsninger eller leverandører i utlandet være sikkerhetsmessig og regulatorisk utfordrende.

Selskapene er underlagt et omfattende regelverk om forebyggende sikkerhet og beredskap i energiforsyningen.

Energiforsyningen er samfunnskritisk infrastruktur. Selskapene er derfor underlagt et omfattende regelverk gjennom energiloven og forskrift om forebyggende sikkerhet og beredskap i energiforsyningen (beredskapsforskriften) som forvaltes av NVE. Forskriften setter strenge og klare krav til systemsikkerhet, adgangskontroll og tilgang til kompetent personell for å sikre effektiv håndtering av feil og sikkerhetshendelser i driftskontrollsystemene. Sikringskravene omfatter også krav til robust samband, siden mange selskap fjernstyrer anlegg over store geografiske avstander. De viktigste driftskontrollsystemene har krav til redundant infrastruktur som skal fungere uavhengig av funksjonssvikt i infrastrukturen til kommersielle ekomtilbydere. Videre krever forskriften at kraftselskapene har evnen til å overvåke og styre anleggene manuelt uten driftskontrollsystem. Her kan du lese mer om beredskap i kraftforsyningen.

KraftCERT

Det blir stadig viktigere å kunne oppdage og håndtere IKT-hendelser raskt. I tillegg til egne forskriftsbestemmelser om dette i beredskapsforskriften, tok NVE i 2013 initiativet til at bransjen opprettet et eget IKT-varslingsmiljø med kapasitet til å koordinere og håndtere uønskede IKT-hendelser i selskapene. Statnett, Statkraft og Hafslund etablerte et samarbeid om opprettelse av en KraftCERT som skal kunne varsle og bistå ved større IKT-hendelser (CERT: Computer Emergency Response Team). KraftCERT har vært operativ siden mai 2015. I dag abonnerer en rekke energiselskap på de IKT-sikkerhetstjenester KraftCERT tilbyr, og myndighetene vil oppfordre flere selskaper til å vurdere medlemskap. KraftCERT vil samarbeide med relevante sikkerhetsmiljø i Norge og i utlandet for å kunne innhente informasjon om sårbarheter og IKT-trusler mot energiforsyningen.

Lagringsteknologier

Utvikling av ny og bedre teknologi for lagring av energi vil øke potensialet for utnyttelse av uregulerbare energikilder. Energilagring kan øke kapasitetsutnyttelsen i eksisterende nett, redusere behovet for oppgraderinger, muliggjøre sesonglagring og øke muligheten for flere energiløsninger uavhengig av kraftnettet.

I dag er det lite som kan konkurrere med regulerbar vannkraft på pris og effektivitet. Internasjonalt arbeides det aktivt med å utvikle alternative lagringsteknologier. Parallelt med store kostnadsreduksjoner for solceller, utvikles batterier som kan bidra til at energi som produseres om dagen kan lagres til senere bruk. Teknologiske gjennombrudd vil kunne øke potensialet for uregulerbar produksjon, som igjen vil kunne påvirke verdien av norsk regulerbar vannkraft. Lagring av varme vil kunne avhjelpe kraftnettet i anstrengte situasjoner.

Nye og mer effektive batterier vil kunne utgjøre en betydelig energireserve i fremtiden.

Batterier kan på sikt være et mulig tiltak for å redusere utfordringer knyttet til nettdrift som følge av effektkrevende apparater som eksempelvis elbilladere og solceller, og uregulerbar lokal energiproduksjon, Batterier kan være en midlertidig løsning, som kan utsette behovet for oppgradering av nettet, eller fungere som et alternativ til oppgraderinger eller utbygging av nettet.

Hydrogen kan også være et alternativ for lagring av større mengder energi, ettersom disse lagringsteknologier har høy energitetthet og rask responstid. Det forskes mye på videreutvikling av hydrogenlagring der utfordringene er knyttet til lav systemeffektivitet, sikkerhetsaspekter og høye kostnader. Som for batterier forventes det her å skje mye i årene fremover.

Batterier og egenprodusert strøm

Fra et brukerperspektiv vil batterier kunne fungere som en back-up ved eventuelle strømbrudd. I tillegg vil bruk av batterier gi mulighet til å utnytte prisvariasjoner i kraftnettet og til å lagre egenprodusert strøm fra for eksempel solceller. Med et batterisystem knyttet til solkraftanlegg på taket kan egenprodusert strøm lagres på til senere bruk, slik at strømregningen reduseres og behovet for salg av overskytende solenergi til lave priser reduseres. Innføring av AMS hos alle sluttbrukere vil åpne for nye muligheter knyttet til lagring og lastflytting.

 

Oppdatert: 08.12.2017