Att samsas och turas om är värderingar vi lär oss tidigt i livet, och balansen mellan tillgång och efterfrågan på energi kräver ett liknande tänk – matbutiken på hörnet kanske inte behöver köra kylarna på full effekt medan du brygger ditt morgonkaffe, och kanske kan du ha lägre inomhustemperatur när du inte är hemma. En allt högre andel förnyelsebara energikällor kräver att vi börjar betrakta den energi som finns som vår gemensamma.
En vanlig vardagsmorgon förbereder sig hundratusentals svenska hushåll för en ny dag. Man brygger kaffe och gör frukost, rakar sig eller fönar håret, laddar mobiler och laptops. Under denna tid skapas effekttoppar i elförbrukningen vilket gör att elnätet går för högtryck, något som skapar problem i elnät med stor andel förnyelsebara energikällor som inte går att reglera, som sol-, vind- och vågkraft.
– Här kommer forskningen om smarta elnät in, och en del av lösningen för till exempel dessa morgontimmar, skulle kunna vara att livsmedelsbutiker håller igen på kylningen för att balansera tillgång och efterfrågan på el i nätet. Det skulle innebära att när människor sen lämnat hemmet och åkt till jobb och skola finns ett överskott av el i elnätet – vilket tappas ur i livsmedelsbutikernas kyl och frysdiskar, och man har på så vis skapat ett miljövänligt virtuellt batteri, säger Tommie Månsson.
Svenska livsmedelsbutiker står för 3 procent av Sveriges totala elförbrukning, varav enbart kylskåpen står för ca 1,5 procent. Tommie Månsson, snart disputerad vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik, har i sitt doktorandprojekt undersökt potentialen i att använda livsmedelsbutiker och deras kylsystem just för att balansera elnätet och på så sätt öka möjligheterna för en större andel förnyelsebar energi i elnätet.
– Mitt bidrag till framtidens smarta elnät är modeller för uppskattning av lagringskapaciteten för livsmedelsbutiker, det vill säga hur länge butikskylar kan stängas av utan att skada matvarorna, berättar Tommie.
Brukarna själva balanserar elnätet
När man stänger av kyldiskarna påverkar det i sin tur hela byggnadens energisystem, så för att kunna nyttja flexibiliteten på ett effektivt sätt behöver man till att börja med känna till nuläget. När man känner till temperaturutveckling och prestanda kan man göra matematiska modeller och sammantaget med brukardata skapa prognoser.
– Tillsammans skapas en helhet som möjliggör ett koncept som kallas ”Demand Response” för livsmedelsbutiker, vilket avser hur brukarsidan – i detta fall livsmedelsbutiken – anpassar sig efter den energi som finns tillgänglig i elnätet. Demand Response är en förutsättning för att få till smarta elnät med stor andel förnyelsebar energi, förklarar Tommie.
Butikskylar underlag för unikt dataset
Efter försök i labbmiljö där forskarna skapade ingångsvärden för den termiska prestandan var nästa steg att titta på hur kunder interagerade med kylskåp i en livsmedelsbutik. Samarbetspart blev den tyska livsmedelsjätten REWE, och under en månads tid följde Tommie och hans kollegor en butik med ett åttiotal kylskåp för att studera med vilken hastighet kunderna öppnade kylskåpen, i vilken vinkel, hur länge dörrarna stod öppna varje öppningstillfälle och hur det påverkade temperaturutvecklingen.
– Resultatet blev ett unikt dataset som är betydelsefullt för forskningen eftersom temperaturutvecklingen hos de kylda matvarorna avgör kapaciteten för ett demand-response-system. Att kylvarorna värms upp minskar alltså kapaciteten och möjligheten att bidra till elsystemet, säger Tommie Månsson.
Teknik med framtiden för sig
Tommie menar att potentialen för tillämpning av hans resultat är hög. Modeller, ingångsdata och teknik finns redan vilket gör att det i nästa steg handlar om att sätta ihop det till ett system och titta helheten och optimera.
– Det finns förstås mycket mer forskning att göra på beteendemönster och hur det i slutändan påverkar elnätet, men vad gäller den tekniska delen skulle pilotstudier vara nästa steg för att fastställa vilka tekniska och ekonomiska barriärer som finns i hur man kan styra livsmedelsbutikerna. Dessutom behövs förståelse för att vi måste börja hantera den energi som finns i systemet som vår gemensamma tillgång, avslutar Tommie Månsson.
Om avhandlingen
Tommie Månsson är doktorand vid avdelningen för byggnadsteknologi vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik. Han disputerar på avhandlingen "Supermarket refrigeration systems for demand response in smart grids" den 11 december kl.10.00.
Vidare läsning
Journal of Building Engineering: Analysis of door openings of refrigerated display cabinets in an operational supermarket
International Journal of Refrigeration: Co-Heating method for thermal performance evaluation of closed refrigerated display cabinets
Finansiering
Projektet finansierades huvudsakligen av Climate-KIC