It's smart, but is it sustainable? A study of circular and social sustainability in smart grids.

Abstract

Smart grids are often advertised as more environmentally sustainable compared to their “conventional” counterparts. What is highlighted then is their potential to save energy and integrate more renewables into the grid, thus decreasing CO2-emissions. This thesis investigates two less discussed aspects of smart grids, those of circular economy and social sustainability. An initial literature review was conducted to investigate how these topics have been covered in the academic discussion, whereafter interviews with smart grid developers and experts were held to understand how they perceive these issues.
The results show that smart grid resource issues have been scarcely discussed in the academic literature, the articles found were mainly LCA studies. Most interviewees thought that smart grids are resource efficient since they can be realised with small material inputs and reduce the need for physical grid infrastructure, but to what extent is uncertain. The overall awareness of resource issues in the energy sector seems relatively low, but there are indications that awareness is rising among energy sector professionals, also regarding smart technologies specifically.
Social sustainability and user aspects have been covered to a much greater extent in the literature than resource issues. While the literature review showed a relatively big variation regarding how smart grid users were imagined, most interviewees thought that automation was key to allow for extensive user participation. The dominating user role was that of offering demand flexibility and economic incentives was seen as the strongest motivator. Privacy and security risks were deemed as the most important issues of smart grid technologies by many respondents, but societal concern for these issues seem relatively low in Sweden. Although interviewees acknowledged that some smart grids technologies are not accessible for lower-income households, and affluent people may stand to gain more than others, most believed that smart grids are socially beneficial overall.

Popular Abstract (Swedish)

Social hållbarhet viktigt för att nå resurseffektivitet i smarta elnät

Vad är smarta elnät egentligen? Att svara på detta är inte helt enkelt, för det finns ingen exakt definition av begreppet. Det kan dock förklaras som att elsystemet digitaliseras och blir effektivare så att det bättre passar en framtid med mer förnybar och varierande elproduktion och ökad elektrifiering. I detta arbete har det undersökts hur mycket resurser smarta elnät kommer att kräva och om de är socialt hållbara, två viktiga aspekter som inte får glömmas bort i jakten på ett mer klimatvänligt elsystem.

Framtidens smarta elnätsanvändare kommer att vara viktiga genom att bidra med flexibilitet till elsystemet, men de kommer antagligen inte behöva anstränga sig särskilt mycket för detta – i stället kommer exempelvis elbilen att laddas automatiskt och husets uppvärmning ske när det finns som bäst tillgång på el. Detta är i alla fall vad de intervjuade experterna i denna studie förutspår. Det är en skillnad från tidigare idéer om att användare medvetet ska anpassa sina hushållssysslor till de timmar på dygnet som det finns gott om energi. En litteraturstudie gjordes också, den visade på lite mer varierande tankar om användarens roll.
Smarta elnätsteknologier så som smarta mätare och sensorer, kräver andra typer av material än att bygga ut ”traditionella” elnät. Det handlar om sällsynta mineraler och metaller som ofta finns utanför Europa, och som inte sällan är förknippade med negativa miljökonsekvenser där de utvinns. Materialfrågor tycks inte har varit så prioriterade i energisektorn innan, men det börjar nu komma en medvetenhet om att det är viktigt att de smarta elnätsteknologierna håller länge och att material återvinns. De flesta av intervjupersonerna trodde att smarta elnät kräver mindre material än att bygga ut vanliga nät. Det är dock inte säkert hur mycket elnätsutbyggnad som smartare nät kan undvika, detta beror på hur mycket flexibilitet som kan nås i elsystemet. Elnäten kan liknas vid motorvägar, hur ”fulla” de är varierar mycket. Idag är de dimensionerade efter när det finns som mest ”trafik”, vilket innebär att de faktiskt har mycket plats kvar mesta av tiden. Med ökad flexibilitet så kan ”trafiken på motorvägen” jämnas ut, och därmed kan elnätsutbyggnad undvikas. Än så länge varken senareläggs eller undviks dock elnätsutbyggnad genom flexibilitet, och detta arbetes resultat visade på att mer forskning behövs för att avgöra hur resurseffektiva smarta elnät egentligen är.
Ökad flexibilitet hos användaren kan underlättas av automation, vilket kanske låter bra och smidigt. Det finns dock risker med detta. Teknologier som kan styras på distans är känsliga för säkerhetsrisker, hackare skulle kunna ta sig in i viktiga delar av ett lands energisystem och där göra stor skada. Frågan är också hur mycket kontroll som användarna kommer vara villiga att göra av med. Skulle du kunna tänka dig att bara få ladda elbilen på vissa tider mot betalning, och på så vis ge upp lite av din frihet? Vore du OK med att någon fjärrstyrde din värmepump? På så vis är flexibilitetsfrågan till stor del en användarfråga, och sociala hållbarhetsaspekter såsom kontroll, medbestämmande och säkerhet är viktiga för att användare ska vilja bidra i ett smartare nät. Detta är något som beslutsfattare och energisektorn kommer att behöva tänka mer på i framtiden.

• author: Brodén, Emma
• supervisor: Katharina Reindl
• organization: Studies in Environmental Science
• alternative title: Social hållbarhet viktigt för att nå resurseffektivitet i smarta elnät
• course: MVEM12 20221
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Smart grids, smart grid users, circular economy, resource use, social sustainability, sustainability
• language: English
• id: 9090461
• date added to LUP: 2022-06-22 08:40:45
• date last changed: 2022-06-22 08:40:45