Är det möjligt att öka försäljningen av lokalt producerad solenergi genom att låta hushållen handla med den via en peer-to-peer-plattform? Det årliga forskningsprojektet Quartierström i Walenstadt undersöker hur energimarknaderna kan fungera i framtiden.

December 2018 markerade starten på ett experiment som är det första i sitt slag i Schweiz. I Schwemmiweg -distriktet i Walenstadt, 37 hushåll har gått samman för att skapa en lokal energimarknad. Istället för att behöva gå igenom sin energileverantör i detaljhandeln, ägare av solcellsanläggningar kan sälja överskottsel till sina grannar, ge hushåll utan solpaneler möjlighet att köpa ren, närproducerad energi. Deltagarna på denna lokala energimarknad bestämmer själva priserna utifrån utbud och efterfrågan.

Att generera och distribuera el inom distriktet innebär att mindre energi behöver tas in från samhället utanför. Lokal peer-to-peer-energihandel erbjuder också andra fördelar:"Till exempel energiproducenter kan sälja sin el till en mycket högre takt än inmatningstariffen, så att de får en snabbare avkastning på sin solcellsanläggning, "säger Sandro Schopfer från Bits to Energy Lab vid ETH. Han leder ett projekt som heter Quartierstrom (tyska för distriktsenergi). Andra projektpartners inkluderar University of St. Gallen, flera företag från energisektorn och den lokala nätoperatören Water and Electricity Works Walenstadt (WEW), som har gjort sitt distributionsnät tillgängligt för lokal handel under projektet. Schweiziska förbundskontoret för energi stöder Quartierstrom som en del av sin pilot, demonstrations- och flaggskeppsprojekt.

Incitament för alla

Tanken med projektet är att undersöka hur energimarknaderna kan fungera i framtiden. En viktig aspekt av energiomställningen är den ökande decentraliseringen av energiproduktionen - faktiskt ett skifte från stora, centraliserade kraftverk och mot mindre, ofta privata producenter. "Hittills hade små generatorer väldigt få möjligheter att själva marknadsföra sin energi, "säger Schopfer. De måste mata in sin överskottsenergi i nätet, sälja den till elhandlaren till en inmatningstariff. Paradoxalt, elen leder sig faktiskt till producentens grannar i alla fall, eftersom elektroner alltid följer den kortaste vägen. "Men det faktum återspeglas inte i nuvarande marknadsarrangemang, "säger Schopfer. Att låta privata producenter delta i energihandel kan ge ekonomiska incitament och bidra till att främja användningen av ren, lokalt genererad energi.

Ett av målen med Quartierstrom -projektet är att upptäcka hur detta fungerar i praktiken. Tjugoåtta av deltagarna har egna solcellsanläggningar, och nio är rena konsumenter, inklusive ett ålderdomshem. De kombinerade systemen producerar cirka 300, 000kWh per år, medan samhällets faktiska elbehov uppgår till cirka 250, 000kWh. Flera batterisystem fungerar som buffertar. Specialbyggda smarta mätare (en variant av lågbudgetdator Raspberry Pi) mäter kontinuerligt energin som genereras och förbrukas av enskilda hushåll. En specialdesignad och implementerad mjukvara genomför de faktiska transaktionerna. Dessa är baserade på blockchain -teknik, som är utformad för att säkerställa att handelsnätverk är manipuleringssäkra.

Båda sidor gynnas

De lokala marknadsaktörerna sätter sina prisgränser med hjälp av en app. Producenter anger priset de är villiga att acceptera för sin överskottsenergi, medan konsumenterna anger det högsta pris som de är villiga att betala. En algoritm används sedan för att bestämma var 15:e minut vem som kan köpa el från vem. Det gör detta genom att matcha den billigaste leverantören med högstbjudande. Hushåll som inte kan hitta en partner att handla med köper helt enkelt sin el från energileverantören till standardmarknadspriset.

Priserna på Quartierström -marknaden fluktuerar baserat på utbud och efterfrågan. Siffror visar så långt att de ligger mellan inmatningstariffen på 4 cent och energileverantörens elpris på 20,75 cent per kWh. "Så det är lönsamt för både producenter och konsumenter, "säger ETH -doktoranden Liliane Ableitner, som studerar användarnas beteende och acceptans i projektet. Hon är mycket nöjd med användarnas engagemang i handelsprocessen. "Många av dem loggar in i appen oftare än vi förväntat oss." Detaljerade resultat kommer inte att finnas tillgängliga förrän projektet slutar i januari 2020, men det är redan klart att handelssystemet ökar konsumtionen av lokal energi inom samhället. Under de första två veckorna i februari 2019, till exempel, över 80 procent av den solenergi som genererades förbrukades inom det lokala distriktet. Som jämförelse, ett enskilt hushåll kan bara använda cirka 30 procent av elen som det producerar om det inte är anslutet till en lokal nätverksmarknad.

Energileverantör som försäkring

Trots att den producerar mycket av den energi den behöver, distriktet är fortfarande beroende av den lokala energileverantören. Förutom att köpa överskott av solceller, Företaget levererar också nätkraft om solen inte skiner och efterfrågan är hög. "I detta scenario kommer energileverantören att fungera som ett slags försäkring för att täcka alla eventualiteter, "säger Ableitner. Hon tror att denna omvandling av energimarknaden kommer att fortsätta. Den uppfattningen delas av chefer på vatten- och elverk Walenstadt, som är övertygade om projektets meriter. De hoppas få insikt i nya affärsmodeller och hjälpa till att forma deras utveckling från ett tidigt stadium.

Forskarnas nästa steg blir att undersöka hur batterisystem och flexibla laster som värmepumpar och elfordon kan tjäna till att balansera fluktuationer i energiproduktionen. "Det är mycket lättare att göra det inom ett samhälle än inom ett enskilt hushåll, "säger Schopfer. Genom att lagra överskottsenergi på plats och använda den vid ett senare tillfälle, samhället kan en dag bli ännu mer självförsörjande. "Vårt mål är att se så lite energi som möjligt lämna samhället."