VLS Smart Grid ProjectThe Smart Grid:  Supercharging Energy 

Efficiency and Demand Response in the U.S.

USAEE North American Conference

November 6, 2012

Presentation Overview

1. Overview of Research Project

2. The Smart Grid Defined

3. Pathways for Environmental Improvement

IEE Smart Grid ProjectThe IEE Smart Grid Project was initiated with the award of US Department of Energy funding which was secured with the leadership of Congressman Peter Welch and the Vermont Congressional Delegation.The IEE’s research is focused on:

•Examining best practices in smart grid implementation through 6 utility case studies.

•Addressing the legal, regulatory,   and policy challenges of smart grid implementation including customer privacy concerns.

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VLS Case StudiesSacramento Municipal Utility District (SMUD) 

$307M (41.4%)  Meters, dynamic pricing, PHEVs, demand response

Vermont Transco/CVPS 

$138M  (50%) Meters and related systems

Commonwealth Edison (Com Ed) 

Unknown ($5M DOE PV pilot)  Smart Grid Innovation Corridor, 130k existing meters, 5 pilots  including PV, intelligent substation, distribution automation, PHEV

Pecan Street Project 

$25M (42%) Dynamic public/private demonstration project to develop a microgrid in large mixed use development

Salt River Project (SRP)

$114M (50%) Expand existing smart meters by adding 540k, dynamic pricing, 

SDGE

$59M (47%) installation of a fully integrated wireless communication system covering up to 90% of the utility’s customers. 

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Case Study Research Questions

1. What regulatory, legal, or institutional barriers or limitations are impeding the implementation of the Smart Grid? 

2. What challenges exist to ensuring that the Smart Grid enhances customer value? 

3. What policies are necessary to ensure that a Smart Grid helps the nation exceed its clean energy goals? 

4. How can the Smart Grid enhance end‐use efficiency? 5. How can electric vehicles be integrated into a Smart 

Grid in a manner that improves the environment? 6. How can the Smart Grid improve system reliability?

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Case Study Report Chapters

1. Legal, Regulatory, Structural Barriers, Including Privacy Concerns

2. Democratizing Demand Response 

3. Supercharging Energy Efficiency

4. Integration of Distributed Generation & Storage Technologies

5. Achieving Environmental Improvement with Electric Vehicles

6. Automating the Distribution System, including Conservation Voltage Reduction

6

Privacy Research

• Lessons learned from case studies

• Utility Privacy Policy Principles – Presented to APPA National Conference 2011

• Model Privacy Policy for Presentation to APPA Legal Seminar 11/2011

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US Energy Use Basics

• More than half of energy is used to make electricity for:  

1‐ homes,  2‐ business, 3‐ industry 

• One third of energy is petroleum and dieselfor cars and trucks.

• One sixth of energy is for all other uses.8

A Definition of the Smart Grid

9

Source:  EDF 2011

$ 4.5 billion was allocated to grid modernization under federal stimulus funding.

Source:  EPRI

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EPRI Estimates a 2.8‐6.0 Benefit to 

Cost Ratio

Operational Benefits• Remote meter reading• Improved outage 

notification/management• Remote 

connect/disconnect• Tamper Detection• Direct Load Control• Home Area Network 

communication• Distribution system control 

and monitoring

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Key Consumer Concerns

Customer Data Privacy

Smart Meter RF Levels

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Traditional Meter vs. Smart Meter Data

Pathways to Environmental Improvement

1. Energy Efficiency and Demand Response

2. Electric Vehicle Integration

3. Distributed Generation and Electric Storage

4. Distribution Optimization

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Energy Efficiency is using less energy to provide the same level of a given energy service.  Goal is to reduce energy consumption (MWH).

Demand Response is a temporary change in electricity consumption by Demand Resources in response to market or reliability concerns.  Goal is to reduce peak demand (MW).

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Energy Efficiency and Demand Response

The Smart Meter and AMI

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What does a smart meter mean for the customer ?1.A meter reader will no longer need to access your property to read the meter it will be sent to your utility wirelessly.2.On line tools or in‐home displays will allow you to view your hourly, daily and monthly energy use and participate in new Time of Use rates.3.Future uses may include programmable appliances and home energy monitoring devices including remote control  of home energy use.

Supercharging Energy Efficiency

A Smart Grid provides:

1.The customer with more detailed and timely consumption information and enhanced opportunities for controlling end‐use.

2.The utility with much more detailed load information for improved measurement and verification.

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The Prius (Conservation) Effect

The Prius makes a strong anecdotal case for “letting the customer drive” when it comes to energy decisions.  

A  home energy monitor similar to a Prius’s dashboard monitor constantly indicates what effect your energy habits have on your efficiency.

The resulting “Prius Effect” is additional evidence that consumers will readily change their habits if exposed to feedback in real‐time.

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Discussion point:  How much feedback is enough?

• Are web‐based billing information portals sufficiently engaging? 

• Is the expense of a dedicated home energy display justified? 

• How else can you provide useful feedback to the customer?

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Early experience from the field

• Home energy displays provide useful feedback but use may drop off quickly once customers learn the cost of appliance use.

• Customer insights via regular email alerts (e.g. comparison to history, budget, neighbors) have proven effective tools.

• Research is ongoing (including 2 Vermont consumer behavior studies). 

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Source:  The Brattle Group

Estimated pilot impacts

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

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(%)

IHD-Only Impacts IHD and Prepayment Impacts

IHD and Time-Varying Rates Impacts

Expanding Demand Response

Traditional Demand Response

• Primary utility control

• Open to limited end‐uses

• Limited customer options

• Incentives for participation

Smart Grid Demand Response

• Emphasizes customer choice

• Available to all customers

• Many customer options

• AMI allows Dynamic Pricing

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Smart GridDemandResponse

Traditional Demand Response

Dynamic Pricing Offers Opportunities for Reducing Peak Demand

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• Time of Use Rates – Time varying prices such as higher block during peak hours and lower off peak

• Peak Time Rebate – Incentives to reduce energy use during peak periods on high demand days

• Critical Peak Pricing – Time varying prices on high demand days only

• Real Time Pricing – Hourlypricing.

Customer Risk

Mandatory vs. Voluntary Dynamic Pricing

Alternatives Include:• Mandatory dynamic pricing• Default dynamic pricing with opt‐out option• Opt‐In dynamic pricing• Some states such as New York have prohibited residential dynamic

pricing

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Opt‐In

Opt‐Out

Mandatory

What are tradeoffs of high participation with potential consumer backlash versus lower participation with potential higher customer satisfaction?

Source: LBNL

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Case Study Salt River Project’s Residential 

Time of Use  and Prepay ProgramsTime of Use

• First Introduced in 1980

• Optional Price Plan

• Two pricing periods

• Seasonal prices

• Achieved approximately 100 MW in peak load reduction in 2010.

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Case Study Salt River Project’s Residential 

Time of Use  and Prepay ProgramsPrepay (M Power)

•Introduced in 1993

•Customers avoid a security deposit

•116,142 customers as 5/11

•Noticed decreases in energy usage and conducted 3 studies to estimate conservation

•Results revealed 12% decrease in kWh usage

% of SRP Residential Customerson TOU

Source:  SRP 2011

TOU and M‐Power Compared to Basic Plan

31Source: SRP 2011Average load profiles for August 2006

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• Opt‐in programs can be successful

• Improved customer information via display and ability to control costs can both result in:

‐ Energy reduction (conservation effect)

‐ Enhanced customer relationship

SRP Lessons Learned

Key Policy Considerations

1. Level of necessary technology for sufficient customer feedback and response, including who pays

2. Type of dynamic pricing to implement, including level of customer choice/risk

3. Sufficiency of customer education4. Competition for resources with traditional energy 

efficiency programs5. Ability to opt out on smart meter6. Consumer protection concerns, including low income 

customers7. Privacy 

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The Way ForwardA Smart Grid can deliver carbon savings through:

• Supercharging energy efficiency & expanding demand response

• Integrating more clean energy

• Reduced emissions from smart charging electric vehicles

• Minimizing losses by optimizing the distribution system

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Questions?

Kevin B. Jones, PhD

Smart Grid Project Leader

kbjones@vermontlaw.edu

802‐831‐1054