EkoFlex – Endkundenoptimiertes Flexibilitätsmanagement

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502686

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im BFE P+D Projekt GIASES wurden die technischen Voraussetzungen für die Nutzung von Flexibilitäten geschaffen und in einer realen Netzumgebung implementiert und getestet. Um das volle Potential der Flexibilitäten für eine sinnvolle Lastverschiebung – und damit eine Reduzierung des Bedarfs an Netzausbau – auszuschöpfen, bedarf es der Einbeziehung der Eigentümer der Flexibilitäten. In dem vorliegenden Antrag sollen deshalb als logische Weiterentwicklung verschiedene Geschäftsmodelle unter Einbezug der Eigentümer definiert und evaluiert werden, um den grösstmöglichen Nutzen zur Entlastung der Netze zu erzielen. Mithilfe des im GIASES-Projekt implementierten Kundenportals mit aktuell über 440 Nutzenden soll die Kundeninteraktion realisiert werden. Durch aktive Freigabe von Kunden-Flexibilitäten werden verschiedene Geschäftsmodelle getestet, um eine optimale Nutzung zu ermöglichen. Ein Hauptziel ist die Vereinbarung der EVU-Interessen mit den Kundenwünschen

Kurzbeschreibung (Englisch)

In the BFE P+D project GIASES, the technical requirements for the use of flexibilities were created and implemented and tested in a real grid environment. In order to exploit the full potential of flexibilities for meaningful load shifting - and thus a reduction in the need for grid expansion - it is necessary to involve the owners of the flexibilities. In the present application, therefore, as a logical further development, various business models involving the owners are to be defined and evaluated in order to achieve the greatest possible benefit for relieving the load on the grids. Customer interaction is to be realized with the help of the customer portal implemented in the GIASES project, which currently has over 440 users. By actively releasing customer flexibilities, different business models will be tested to enable optimal usage. One of the main goals is to reconcile the interests of the utility with the wishes of the customer.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Dans le projet P+D GIASES de l'OFEN, les conditions techniques pour l'utilisation des flexibilités ont été créées, mises en œuvre et testées dans un environnement de réseau réel. Afin d'exploiter pleinement le potentiel des flexibilités pour un déplacement judicieux de la charge - et donc une réduction du besoin d'extension du réseau -, il est nécessaire d'impliquer les propriétaires des flexibilités. Dans la présente demande, il s'agit donc de définir et d'évaluer, en tant qu'évolution logique, différents modèles commerciaux impliquant les propriétaires afin d'obtenir le plus grand bénéfice possible pour décharger les réseaux. L'interaction avec les clients doit être réalisée à l'aide du portail clients mis en œuvre dans le cadre du projet GIASES, qui compte actuellement plus de 440 utilisateurs. En libérant activement les flexibilités des clients, différents modèles commerciaux sont testés afin de permettre une utilisation optimale. L'un des objectifs principaux est de concilier les intérêts de l'entreprise d'approvisionnement en électricité avec les souhaits des clients.

Schlussbericht (Deutsch)

Ausgangslage
Im BFE P+D-Vorgängerprojekt GIASES wurden die technischen Voraussetzungen für die Nutzung von Flexibilitäten im Verteilnetz geschaffen und in einer realen Netzumgebung getestet. Um das volle Potenzial dieser Flexibilitäten für eine sinnvolle Lastverschiebung – und damit eine Reduktion des Netzausbaubedarfs – auszuschöpfen, müssen die Eigentümer bei der Flexibilitätsnutzung aktiv einbezogen werden. Das BFE P+D-Projekt EkoFlex definiert und evaluiert verschiedene Geschäftsmodelle, die genau diesen Einbezug ermöglichen.

Ziele
Hauptziel war die Demonstration und Umsetzung eines multifaktoriell optimierten Flexibilitätsmanagements. Durch Abgleich der EVU-Interessen mit Kundenakzeptanz und -verhalten sollte der Bedarf an Netzverstärkung so weit wie möglich reduziert werden. Zudem sollten die im Vorgängerprojekt entwickelten Algorithmen für Disaggregation, Vorhersage und Lastverschiebung optimiert und durch einen MLOps-Workflow ergänzt werden.

Herangehensweise
Der Ansatz kombinierte technische Entwicklung mit sozialwissenschaftlicher Forschung. Qualitative Leitfadeninterviews und eine darauf aufbauende quantitative Befragung untersuchten die Akzeptanz preis- und belohnungsbasierter Demand-Response-Programme. Parallel wurden die Algorithmen zur Disaggregation und Vorhersage von Wärmepumpen und E-Ladestationen weiterentwickelt und über MLflow in einen produktionstauglichen MLOps-Prozess eingebunden. Neue Tarifmodelle – Flex, Flex Plus sowie bestehende Wärmepumpen- und Boilertarife – wurden Anfang 2025 bei den Technischen
Betrieben Vilters-Wangs eingeführt und anhand realer Verbrauchsdaten ausgewertet.

Wichtigste Ergebnisse
Die Befragungen bestätigen eine grundsätzliche Offenheit der Endkunden gegenüber Flexibilitätsprogrammen, sofern der Aufwand gering bleibt und neben finanziellen auch ökologischen Anreizen sowie ein Beitrag zur regionalen Versorgungssicherheit erkennbar sind. Die Verhaltensdaten zeigten jedoch ein klares Intention-Behaviour-Gap: Der neu eingeführte Flex-Tarif führte nur zu einer vernachlässigbaren Verschiebung des Verbrauchs aus den Hochtarifzeiten. Die aktive, automatisierte Ansteuerung von Flexibilitäten erwies sich demgegenüber als deutlich wirkungsvoller. Im technischen Teil wurden die Vorhersagealgorithmen für Wärmepumpen spürbar verbessert und ein neues probabilistisches Modell für E-Ladestationen entwickelt. Die Disaggregation von Wärmepumpen in Einfamilienhäusern bleibt aufgrund fehlender separat gemessener Trainingsdaten anspruchsvoll.

Schlussfolgerungen
Preisbasierte Instrumente allein reichen nicht aus, um das Flexibilitätspotenzial in Verteilnetzen wirksam zu erschliessen. Einer der grössten Hebel liegt in der direkten, automatisierten Ansteuerung steuerbarer Lasten durch die EVU, ergänzt durch verhaltensorientierte Massnahmen, die den individuellen und kollektiven Mehrwert sichtbar machen. Die Ergebnisse bilden eine belastbare Grundlage für den weiteren Ausbau eines Flexibilitätsmarkts in Schweizer Verteilnetzen und tragen zu den Zielen der Energiestrategie 2050 bei.

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht_deutsch [PDF] 12'851 kB

Schlussbericht (Englisch)

Initial situation
In the predecessor SFOE P&D project GIASES, the technical prerequisites for the use of flexibilities in the distribution grid were established and tested in a real grid environment. In order to exploit the full potential of these flexibilities for meaningful load shifting – and thus a reduction in the need for grid expansion – the owners must be actively involved in the use of flexibility. The SFOE P&D project EkoFlex defines and evaluates various business models that enable precisely this involvement.

Objectives
The main objective was the demonstration and implementation of a multifactorially optimised flexibility management. By aligning the interests of utilities with customer acceptance and behaviour, the need for grid reinforcement was to be reduced as far as possible. In addition, the algorithms for disaggregation, forecasting and load shifting developed in the predecessor project were to be optimised and supplemented by an MLOps workflow.

Approach
The approach combined technical development with social science research. Qualitative guided interviews and a subsequent quantitative survey examined the acceptance of price- and reward-based demand response programs. In parallel, the algorithms for the disaggregation and forecasting of heat pumps and EV charging stations were further developed and integrated into a production-ready MLOps process via MLflow. New tariff models – Flex, Flex Plus, as well as existing heat pump and boiler tariffs – were introduced at the Technische Betriebe Vilters-Wangs at the beginning of 2025 and evaluated on the basis of real consumption data.

Key findings
The surveys confirm a fundamental openness on the part of end customers towards flexibility programs, provided that the effort remains low and, in addition to financial incentives, ecological incentives as well as a contribution to regional security of supply are apparent. However, the behavioural data revealed a clear intention-behaviour gap: the newly introduced Flex tariff led to only a negligible shift in consumption away from peak tariff times. By contrast, the active, automated control of flexibilities proved to be significantly more effective. On the technical side, the forecasting algorithms for heat pumps were noticeably improved and a new probabilistic model for EV charging stations was developed. The disaggregation of heat pumps in single-family homes remains challenging due to the lack of separately metered training data.

Conclusions
Price-based instruments alone are not sufficient to effectively unlock the flexibility potential in distribution grids. One of the greatest levers lies in the direct, automated control of controllable loads by utilities, complemented by behaviour-oriented measures that make the individual and collective added value visible. The results form a robust basis for the further development of a flexibility market in Swiss distribution grids and contribute to the objectives of the Energy Strategy 2050.

Schlussbericht (Französisch)

Contexte
Dans le projet P+D précédent de l'OFEN, GIASES, les conditions techniques préalables à l'utilisation des flexibilités dans le réseau de distribution ont été mises en place et testées dans un environnement de réseau réel. Afin d'exploiter pleinement le potentiel de ces flexibilités pour un déplacement judicieux des charges – et donc une réduction des besoins d'extension du réseau – les propriétaires doivent être activement impliqués dans l’utilisation de la flexibilité. Le projet P+D de l'OFEN EkoFlex définit et évalue différents modèles d'affaires qui permettent précisément cette implication.

Objectifs
L'objectif principal était la démonstration et la mise en oeuvre d'une gestion des flexibilités optimisée de manière multifactorielle. En conciliant les intérêts des entreprises d'approvisionnement en énergie (EAE) avec l'acceptation et le comportement des clients, les besoins de renforcement du réseau devaient être réduits autant que possible. De plus, les algorithmes de désagrégation, de prévision et de déplacement des charges développés dans le projet précédent devaient être optimisés et complétés par un flux de travail MLOps.

Approche
L'approche combinait le développement technique et la recherche en sciences sociales. Des entretiens qualitatifs semi-directifs et une enquête quantitative réalisée sur cette base ont examiné l'acceptation des programmes de demand response fondés sur les prix et sur les récompenses. Parallèlement, les algorithmes de désagrégation et de prévision des pompes à chaleur et des bornes de recharge pour véhicules électriques ont été perfectionnés et intégrés, via MLflow, dans un processus MLOps apte à la production. De nouveaux modèles tarifaires – Flex, Flex Plus ainsi que les tarifs existants pour pompes à chaleur et chauffe-eau – ont été introduits début 2025 auprès des Technische Betriebe Vilters-Wangs et évalués sur la base de données de consommation réelles.

Principaux résultats
Les enquêtes confirment une ouverture de principe des clients finaux à l'égard des programmes de flexibilité, à condition que l'effort reste limité et que, outre les incitations financières, des incitations écologiques ainsi qu'une contribution à la sécurité d'approvisionnement régionale soient perceptibles. Les
données comportementales ont toutefois révélé un net écart entre l'intention et le comportement (intention-behaviour gap) : le tarif Flex nouvellement introduit n'a entraîné qu'un déplacement négligeable de la consommation hors des heures de tarif élevé. En revanche, le pilotage actif et automatisé des flexibilités s'est avéré nettement plus efficace. Sur le plan technique, les algorithmes de prévision pour les pompes à chaleur ont été sensiblement améliorés et un nouveau modèle probabiliste a été développé pour les bornes de recharge. La désagrégation des pompes à chaleur dans les maisons individuelles reste délicate en raison du manque de données d'entraînement mesurées séparément.

Conclusions
Les instruments fondés sur les prix ne suffisent pas à eux seuls à exploiter efficacement le potentiel de flexibilité dans les réseaux de distribution. L'un des leviers les plus importants réside dans le pilotage direct et automatisé des charges contrôlables par les EAE, complété par des mesures axées sur le comportement qui rendent visible la valeur ajoutée individuelle et collective. Les résultats constituent une base solide pour le développement ultérieur d'un marché de la flexibilité dans les réseaux de distribution suisses et contribuent aux objectifs de la Stratégie énergétique 2050.