Mätningar av hushållsel – ännu mer slutspurt

Peter BennichHousehold 105003

Structure of the average hourly load curve, from the grid point of view

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

[00;01

[[01

;02[

[02;03

[[03

;04[

[04;05

[[05

;06[

[06;07

[[07

;08[

[08;09

[[09

;10[

[10;11

[[11

;12[

[12;13

[[13

;14[

[14;15

[[15

;16[

[16;17

[[17

;18[

[18;19

[[19

;20[

[20;21

[[21

;22[

[22;23

[[23

;24[

Hour

Wh

Rest

Computer sites

Audiovisual sites

Ventilation

Light consumption

Microwave

Oven consumption

Dish washer

Washing machine

Vertical freezer

Fridge 3

Fridge 2

Fridge 1

Enertech STEM

Hearing 080527

Innehåll• Bakgrund

1. Energianvändningen i bostäder och lokaler2. Pågående studier

• Mätningar av hushållselen1. Kort om mätningarna

• Preliminära resultat1. Generella resultat2. Apparat- resp hushållsperspektivet3. Belysning, inkl beteendestudie nr 14. Standby5. Hemelektronik, inkl beteendestudie nr 26. Matlagning

• Vad återstår att göra?

Bakgrund

• Bostäder och lokaler står för drygt 31 % av den slutligaenergianvändningen i Sverige (2006: 126 TWh av 403 TWh)

• Det finns en stor potential att minska energianvändningen i denna sektor

• Nationellt mål att minska energianvändningen i bostäder och lokaler med 20 % till 2020

• Detaljerad information om hur energin används i bostäder och lokaler är dock gammal eller saknas helt

Mätningar av hushållsel

• Privata bostäder använder ca 80 TWh, varav hushållselen

utgör ca 19 TWh

• Projektet ”Mätning av hushållselen i 400 hushåll” ska kartlägga och förklara denna siffra

• Tre grundläggande frågor att besvara:– Hur ser apparatbeståndet egentligen ut hos olika slags

hushåll idag?

– Hur energieffektiva är de olika apparaterna?

– Vilka användarmönster har olika slags hushåll?

Hur går mätningarna till?

Många apparater, särskilt lampor! Ofta mer än 60 stycken apparater i ett hus, varav 35-45 ljuskällor.

Mätningar

• Mäter även ventilation, varmvatten, cirkulationspumpar och elvärme (direkt, vattenburen, värmepumpar) när det går

• Dessutom mäts temperaturen inne och ute.• Tidsupplösta data med 10 min medelvärden på apparatnivå.• Mätningar ger således lastkurvor på apparatnivå för olika

hushåll• Svårt att mäta allt! Gömda laster, intermediära laster

(dammsugare, t ex)• Mål: försök att minimera den icke spårbara delen (Not

followed) till att vara mindre än 15 %. Lätt för lgh, svårt för hus…

Socio-ekonomiska och övriga data från enkäter och besiktning• Storstad, liten stad, landsbygd• Hus eller lägenhet• Area, antal rum, apparatinnehav• Modellbeteckning och (därmed indirekt) energiklass på energimärkta

apparater• Modellbeteckning även på TV-apparater• För hus: byggår, ombyggnadsår, uppvärmningssystem• För lägenhet: Användning av tvättstuga eller inte• Hushållets sammansättning – ålder, kön• Hushållets inkomst• Besiktning av installatören:

– Fördelning av alla apparater, rumsvis– Fördelning av lampor (typ och placering), också rumsvis

Preliminära (okorrigerade) resultat

60360Övrigt

6301275Belysning

60150DVD, VCR mm

30005100Summa hushållsel330360Ej uppmätt

270460Dator med tillbehör

150255TV60100Stereo210305Tvätt och tork120305Diskmaskin390510Matlagning

7201020Kyl och frys

Lägenhet, samtliga hushåll[kWh/år]

Hus, samtliga hushåll[kWh/år]

Relativ fördelning av hushållselen

Hus

Lägenheter

Kyl och frys

Belysning

MatlagningDiskmaskin

Tvätt, tork

Stereo, radio

TV

DVD +VCR o dylDator + tillbehör

Övrigt

3%

20%

25%

10%6%6%

2%

5%

9%

7%7%

Ej uppmätt

24%

21%

13%4%

7%

2%

5%2%

9%

2%11%

Trender:Mätning i 66 småhus 1994:

• Kyl och frys klart störst, drygt 30 %

• Belysningen ungefär som idag, ca 20 %

• Underhållningselektronik långt under 20 %

Jämför med 2007: Elanvändningen ökat något, men framförallt har en omfördelning av elanvändningen skett:

• Belysningen den enskilt största posten – oförändrat hög eller högreTotalt sett ca 3.5 – 4.0 TWh per år.

• Kyl och frys andra största posten – har minskat

• Underhållningselektronik (TV, PC o dyl) tredje största posten, samt ökar!

Uppdelning av hushållen i flera kategorier: Hushållsperspektivet

Familjer med barn = Ensamståendeeller par med barn (oavsett ålder)

Par utan barn (ålder så näraintervallen som möjligt)

Ensamstående65-26-64- 25Typ av hushåll/Ålder

Ett exempel på indelning

Uppdelning av hushållen i flera kategorier ger ytterligare information!

430250330”Not followed”

Familj barnSingel, > 64Alla hushållLägenhet [kWh/yr]830530720Kyl och frys

390020353000Totalsumma:

803060Övrigt43050270PC o dyl.27510560DVD, VCR etc105190150TV85-60Stereo23050210Tvätt och tork630305510Matlagning och disk805525630Belysning

Hushåll historiskt

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1945 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 2000

1234+5

Lastkurvor: ger mer detaljerad information om användarmönster. Lägenheter, alla hushåll, hela året

Monthly consumption per type of applianceApartment

0

50

100

150

200

250

300

Janu

ary

Febr

uary

March Ap

ril

May

June July

Augu

st

Septe

mber

Octob

er

Nove

mber

Dece

mber

Month

Con

sum

ptio

n (k

Wh)

Not followed

Washing/Drying

Visual site excl. TV

TV

Audio site

Others

Dishwasher

Cooking

Computer site

Lightning

Cold appliances

ENERTECHSTEM

Säsongsvariationer: Belysning

LightingSeasonality effect during the year

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Month

MalmöStockholmKiruna

ENERTECHSTEM

JanuaryFebruary

MarchApril

MayJune

JulyAugust

SeptemberOctober

NovemberDecember

Säsongsvariationer: Vitvaror

Cold appliancesSeasonality effect during the year

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Month

MalmöStockholmKiruna

ENERTECHSTEM

JanuaryFebruary

MarchApril

MayJune

JulyAugust

SeptemberOctober

NovemberDecember

Säsongsvariationer: TV

TVSeasonality effect during the year

All houses and appartments

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Month

ENERTECHSTEM

JanuaryFebruary

MarchApril

MayJune

JulyAugust

SeptemberOctober

NovemberDecember

Säsongsvariationer: Matlagning

CookingSeasonality effect during the year

All houses and apartments

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Month

ENERTECHSTEM

JanuaryFebruary

MarchApril

MayJune

JulyAugust

SeptemberOctober

NovemberDecember

Lastkurvor (2)Hus, alla hushåll, vardag

Sammanlagringseffekterna uppenbara:Structure of the average hourly load curve

Weekdays

0

100

200

300

400

500

600

700

800

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hours

Con

sum

ptio

n (W

h)

Others

Computer site

Visual site excl. TV

TV

Audio site

Washing/drying

Dishwasher

Cooking

Lighting

Cold appliances

ENERTECHSTEM

All Houses

Exempel:Belysning i hus

Vardag

Helgdag

LightAverage hourly load curve

Weekdays

050

100150

200250

300350

400

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hour

ENERTECHSTEM

All houses

LightAverage hourly load curve

Holidays

0

50100

150

200

250300

350

400

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hour

ENERTECHSTEM

Belysning (2): antal lampor är väldigt stort…

Number of lamps in houses

010

2030

4050

60

1-20 21-40 41-60 61-80 81-100

Number of lamps in apartments

0102030405060

1-20 21-40 41-60 61-80

Number of lamps in all households

0

10

20

30

40

50

60

1-20 21-40 41-60 61-80 81-100

Installerad effekt: i snitt 1 – 2 kW

Belysning (3): fördelning av ljuskällor

Glöd-lampor

Halogen(trafo)

Halogen(230 V)

Lysrör

Låg-energi-lampor

LightDistribution of the light sources per type of bulbs for the houses

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Alla hus Hus,familj m barn

Hus,par utan barn

ENERTECHSTEM

Belysning (4): fördelning av ljuskällor per rum

Number of light sources per source type and per room type

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Bedr

oom

Kitch

en

Living

room

Hall/S

tairs

Bathr

oom

Offic

e

Othe

r roo

ms WCEn

tertai

nmen

t roo

m

Outsi

de

Incandescent

Low wattage halogen

Halogen

Fluorescent tube

Compact fluorescent

Apartment, family, 26-64 years old

STEM ENERTECH

Uppskattning av sparpotentialglödlampor -> lågenergilamporBesparing för det enskilda hushållet:

Antag drifttid 1000 h/år (i underkant)

60 W glödlampa: 60 kWh11 W CFL: 11 kWhDiff: 49 kWh

Byte av de 10 mest använda -> besparing på ca 500 kWh/årEn CFL håller dessutom minst 10 gånger längre…

Besparing alla hushåll (1.8 milj hus, 2.4 milj lgh):

Minst 2 TWh! Motsvarar 80 000 hushåll á 25 000 kWh/år

Generella råd dock trubbiga: Ensamstående, pensionerad kvinna –ex på resultat från beteendestudie 1

Hyreslägenhet, mörk hall

Tycker att lågenergilampor har låg ljusintensitet. Använder lysrör ovanför blomlådor.

I praktiken väldigt hög elförbrukning. Den enskiltmest förbrukande lampan var en uppåtriktadgolvlampa i vardagsrummet med halogenlampor påtotalt 340 W som också brann 4.6 h per dygn.

Denna golvlampa stod ensam för 50 % avbelysningselen!

Annat exempel: Stand-by vs Drift (1) TV: Rel låg standby, hög driftsförbrukning

TVDaily average load curve

0

10

20

30

40

50

60

70

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hour

W

Standby On-mode consumption

ENERTECHSTEM

All Houses

Stand-by vs Drift (2) VCR, DVD etc: Rel hög standby, låg drift

Visual site excl. TVDaily average load curve

0

5

10

15

20

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hour

W

Standby On-mode consumption

ENERTECHSTEM

All Houses

Stand-by vs Drift (3) PC + tillbehör: Rel hög standby och hög drift

Computer siteDaily average load curve

0

10

20

30

40

50

60

70

80

[00,01

[[01

,02[

[02,03

[[03

,04[

[04,05

[[05

,06[

[06,07

[[07

,08[

[08,09

[[09

,10[

[10,11

[[11

,12[

[12,13

[[13

,14[

[14,15

[[15

,16[

[16,17

[[17

,18[

[18,19

[[19

,20[

[20,21

[[21

,22[

[22,23

[[23

,24[

Hour

W

Standby On-mode consumption

ENERTECHSTEM

All Houses

Stand-by (4). Alternativ framställning – m a p energiåtgång

Energy contribution of the different consumption states per function

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Audio site Computer site Cooking Dishwasher TV Visual site excl.TV Washing/Drying

Con

trib

utio

n(%

)

Standby consumption On-mode consumption

ENERTECHSTEM

All Houses

Stand-by (5). Uppskattad sparpotential

Standby delvis en definitionsfråga - men den ligger någonstans mellan 5 - 10 % av hushållselförbrukningen i ett hem.

Ca 1.8 miljoner hus resp 2.4 lägenheter ->

Någonstans mellan 0.8 – 1.6 TWh per år, motsvarande driften av ca 32 – 64 000 villor per år.

Borde vara möjligt att halvera denna bara genom att stänga av ordentligt eftersom mycket av standby-förlusterna sker på natten.

Stand-by (6). Alternativ framställning – m a p användningstid

Time contribution of the different consumption states per function

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Audio site Computer site Cooking Dishwasher TV Visual site excl.TV Washing/Drying

Cont

ribut

ion

(%)

Relative Off time Relative Standby time Relative On time

ENERTECHSTEM

All Houses

6.0 h7.5 h

Kommentar ang användningstider:

Enkätsvar: genomsnittlig tid för tittande på TV varje dygn: 2.5 h

Men uppmätt tid för TV:n i påslaget läge: i genomsnitt 6.0 hper dygn… (varierar väldigt mycket: upp mot 16 h per dygn!)

Enkäter inte alltid pålitliga… utformningen helt avgörande.

(Beteendestudie nr 2 ger fördjupade insikter)

Dags att skaffa en ny TV? Tänk på elräkningen också…

Resultat försäljning platt-TV 2007: 835 000 ex!

Elräkningen, alltså - antag 5 timmar per dygn, 42 tum:

261 W -> 476 kWh/år…

Monster-TV på 103 tum (dock främst för proffs-bruk):

261 W -> 476 kWh/år…

1.55 kW -> 2838 kWh/år!

TV:n som värmekälla…

40 tum LCD TV i drift med varm Robertbox under samt nätadapter till vänster. Temperaturer upp mot 48 grader. (Står på ca 5 - 6 h per dag…)

21,8°C

47,1°C

30

40

SP01

SP02SP03

Trend: ökande inslag av underhållningselektronik

TV-apparater i hemmen

1 TV 47%

2 TV 38%

4 eller 5 TV 2%

3 TV 13%

Datorer i hemmen

Ingen PC9%

1 PC61%

2 PC22%

3 eller flera PC 8%

Matlagning 1994 resp 2007 – prel resultat.Matlagning 1994

0100200300400500600700800900

1,7 2,1 3,9 3,9 4,4

Antal personer

kWh/

år

Förbrukning perhushållPer person

Matlagning 2007

0100200300400500600700800900

1 2 3 4 5

Antal personer

kWh/

år

Förbrukning perhushållPer person

1994: stora familjen:144 kWh/pers, år

2007: stora familjen:166 kWh/pers, år

Varför? Ny teknik menändrat beteende…

Slutsatser dragna av beteendestudie 2

Växelspelet mellan hushållsmedlemmarna är avgörande:

• Konkurrens och/eller förhandling om gemensamma resurser

• Tendens från gemensam användning till individuellanvändning:• Hemelektronik: Löses alltmer genom att ökaantalet resurser

• Matlagning: seriell tillagning för större hushåll

Återigen: Elanvändningen beror på kombinationen av teknik och beteende

Vad återstår att göra?• Mäta klart:

• Hushållen klara juni -08• Fastighetsmätningarna klara dec -08

• Bearbetning av rådata:• Korrigeringar, kalibreringar• Lagring i databas – klart hösten -08

• Data-analyser:• Egna analyser, inkl statistik• Underlag till Energikalkylen, webb-statistik• Analyser utförda av forskare och konsulter• Därefter publicering av alla data tillgängliga för alla

• Metodutveckling:• Utvärdering av nuvarande metod• Förslag på förbättringar inför nästa omgång (start 2011?)• Nordiskt samarbete• Övriga samarbeten inom EU i första hand

• Rapporter under -08 och -09

Status tilläggsstudier• Vattenmätningar i 10 hushåll på kran-nivå (1 – 10 min data, en

månad), kall och varmvatten. Rapport snart klar• Vattenmätningar i (max) 50 hushåll : enbart inkommande kall

och varmvatten (10 min data, en månad). Mätningar pågårFörslag: utökade mätningar då det finns många hushåll kvar som anmält intresse. Synpunkter?

• Beteendestudie nr 1, belysning: intervjuer med 8 hushåll. Rapport snart klar

• Beteendestudie nr 2, övrig användning: ”´Matlagning”, ”Underhållning”, ”Ren”, etc. Intervjuer och/eller dagböcker; 14 hushåll Rapport snart klar

• Reaktiv effekt och övertonsinnehåll från glödlampor, CFL och LED’s: per lampa och per hushåll (labstudie) Rapport snart klar

• Mätningar och intervjuer av ett hushåll före och efter utbyte av belysning och vitvaror till bästa möjliga Uppskjuten

• Värmebidrag från apparater och belysning (labstudie) Ej påbörjad.

Övriga förslag på studier...1. Förbrukningen för värme, vatten och ventilation i hus med elvärme etc2. Samkörning hushållsmätningarna och vattenmätningarna3. Belysning – allt möjligt!4. Tvättfrekvenser och energiåtgång, för olika hushållstyper5. Dito för diskmaskin…6. Dito för matlagning osv7. Utvärdering av energimärkningen i praktiken8. Standby mer i detalj9. Kartlägga hemelektroniken mer i detalj10. Vattenmätningarna – fördjupade analyser på kran-nivå i första hand.

Underlag till standarder och märkning.11. Kompletterande beteendestudier: genus och ålder korrelerat till

elanvändningen12. Samkörning Stockholms stad och våra mätningar – vissa hushåll13. Energi-indikatorer (i samarbete med SYSA)14. Delta i internationella projekt: som t ex IEA:s Implementing Agreement on

Efficient Electrical End-use Equipment (4E): se http://www.iea-4e.org/