Can demand side management reduce energy vulnerability? — Reviewing mechanisms, opportunities and barriers

Thumbnail Image

Files

bachelor_Luukkainen_Iisa_2025.pdf (323.79 KB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-12-08

Department

Major/Subject

Energy and mechanical engineering

Mcode

Degree programme

Bachelor's Programme in Engineering
Insinööritieteiden kandidaattiohjelma
Kandidatprogrammet i ingenjörsvetenskap

Language

en

Pages

25

Series

Abstract

Demand side management (DSM) is a strategy to optimize and influence energy users’ consumption patterns. Proper management helps with the integration of the growing share of renewable energy and improves supply and demand balance, since production of renewable energy sources is highly intermittent. DSM ensures economical benefits to consumers by shifting the electricity use to lower-priced periods or by reducing the overall consumption. Residential sector holds a significant potential in DSM, however the capacity to be flexible energy user is not equally shared across the sector which exposes some households to energy vulnerability. The heterogeneity of households has not been sufficiently taken into account in the design of DSM. The research identifies several barriers that limit vulnerable households’ participation in DSM programs, mostly financial and technical constraints. Low-income families often lack access to smart appliances and energy efficiency technologies due to affordability issues, while the elderly may face technical barriers that prevent their ability to use such technologies. Utilizing a framework based on exposure, sensitivity, and adaptive capacity, the study analyzes the impact of DSM strategies on vulnerable groups, including low-income, elderly, and chronically ill households. The analysis reveals that while DSM strategies have the potential to reduce energy vulnerability by optimizing energy use patterns and providing incentives for lower energy costs, vulnerable groups are more sensitive to changes and the dynamic price rates of electricity can potentially expose vulnerable households to energy poverty. Implementing incentive-based rather than solely price-based programs or tax reductions, alongside providing information and financial support should be offered to vulnerable groups. When effectively designed, DSM can provide vulnerable groups to achieve savings comparable to or even greater than those of other consumers. On the other hand, finding a DSM solution that is optimal for all households is a major challenge, since consumption patterns vary even inside the vulnerable groups. Future efforts should focus on facilitating access to automated DSM technologies to ensure all households benefit from the financial incentives and constribute to grid balancing.

Kysyntäpuolen hallinta (demand side management, DSM) on strategia, jota käytetään energiankulutusmallien optimointiin ja ohjaukseen. Tehokas kysyntäpuolen hallinta tukee uusiutuvien energialähteiden integrointia osaksi sähköntuotantoa. Kysyntä- ja tuotantokapasiteetin tasapainotuksen lisäksi myös kuluttajat hyötyvät kysyntäpuolen hallinnasta. Strategiat tarjoavat taloudellisia etuja kulutuksen vähentämisestä tai siirtämisestä matalan kysynnän ajankohtiin, mutta kotitalouksien joustokyky vaih- telee suuresti. Tätä heterogeenisyyttä ei huomioida riittävästi DSM-strategioiden suunnittelussa. Työssä identifioidaan haavoittuvat kotitaloudet, joilla on vähemmän valmiuksia siirtää tai vähentää energiankulutusta. DSM-strategioista hyötymisessä haavoittuvia ryhmiä rajoittavat pitkälti taloudelliset tai tekniset haasteet. Esimerkiksi pienituloisilla kotitalouksilla ei usein ole varaa sähkönkulutuksen automaattiseen ohjaamiseen tai energiatehokkaisiin kodinkoneisiin. Käyttämällä altistumiseen, herkkyyteen ja sopeutumiskykyyn perustuvaa viitekehystä, työssä arvioidaan DSM-strategioiden vaikutuksia haavoittuviin ryhmiin. DSM-strategioilla on potentiaalia vähentää energiahaavoittuvuutta optimoimalla energiankäyttöä ja tarjoamalla kannustimia pienempiin energiakustannuksiin. Haavoittuvilla ryhmillä on kuitenkin isompi riski osallistua DSM-strategioihin, sillä seuraukset sähkön hintapiikeistä tai kulutuksen vähentämisestä ovat kriittisempiä näille ryhmille. Pelkän hintaperusteisen kulutusjouston sijaan tulisi suosia kannustimiin perustuvia kulutusjoustoratkaisuja tai tarjota verohelpotuksia energiaköyhyyden vähentämiseksi. Haavoittuvat ryhmät tarvitsevat myös lisää tietoa ja taloudellista tukea automaattisten ratkaisuiden käyttöönotossa. Oikein toteutettuna DSM voi tuoda haavoittuville ryhmille yhtä suuret tai jopa suuremmat säästöt kuin muille ryhmille. Toisaalta optimaalisen kulutusjoustoratkaisun löytäminen kaikille kotitalouksille on valtava haaste, sillä kulutusmallit vaihtelevat jopa haavoittuvien ryhmien sisällä. Tulevaisuudessa automatisoitujen DSM-teknologioiden saavutettavuutta tulee parantaa, jotta kaikki kotitaloudet voivat osallistua sähköverkon tasapainottamiseen ja hyötyä taloudellisesti kysyntäpuolen hallinnasta.

Description

Supervisor

Holmberg, Henrik

Thesis advisor

Su, Yijie

Keywords

demand side management, vulnerable groups, residential energy usage, energy efficiency, demand response, energy vulnerability

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512169278

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG