بهینه سازی مصرف انرژی به مدد اینترنت اشیا - آریا بلاگ

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری خبرنگاران، یکم خرداد به عنوان روز بهره وری و بهینه سازی مصرف در ایران معین شده است. بدون تردید اهمیت بهینه سازی و استفاده مطلوب از منابع و امکانات در عصر حاضر بسیار حائز اهمیت است و اینترنت اشیا یکی از فناوری های نوینی است که بهینه سازی و اتوماسیون بهره وری را در هر صنعتی ممکن ساخته است. برنامه های اینترنت اشیا در بخش مصرف انرژی باعث شده توجهات ویژه ای از جانب مصرف نمایندگان، مشاغل و حتی دولت ها به سمت آن معطوف گردد و صرف نظر از سهولت و سرعت و سایر مزایای دیگر اینترنت اشیا، این فناوری در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی مزایای قابل توجهی دارد که به کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری یاری می نماید.

کنترل هوشمند نور، دما و کولر

بدیهی ترین راه برای بهینگی مصرف، کاهش اتلاف آن است. نورپردازی اتوماتیک، ترموستات های هوشمند و سیستم های HVAC (مجموعه فناوری های مرتبط با گرمایش، تهویه و خنک سازی) مبتنی بر سنسورهای نسل جدید به گونه ای طراحی شده اند که به طور اتوماتیک شرایط مناسب را در فضاها ایجاد و حفظ نموده و مصرف انرژی را در حد بهینه نگه می دارند.

این سیستم های مجهز به سنسورهای مختلف (نور، حرکت، رطوبت، سطح CO2 و...) می توانند براساس تغییر شرایط، به صورت پویا خود را تنظیم نموده و از صرف انرژی در نقاط بلامصرف خودداری نمایند. به عنوان مثال نورپردازی هوشمند، نور را بسته به میزان روشنایی روز در اتاق، کم می نماید و به محض خالی شدن اتاق به طور اتوماتیک آن را خاموش می نماید. ترموستات هوشمند فضای اتاق را پیش از زمان اوج گرما، سرد می نماید تا از مصرف انرژی گران در زمان اوج بار جلوگیری گردد.

جنرال الکتریک از جمله شرکت هایی است که برای مدیریت انرژی اینترنت اشیا فعال بوده است. این شرکت مجموعه ای از چراغ های LED، سنسورها، ابزارهای کنترل و ارزیابی را برای ایجاد زیرساخت انرژی هوشمند در فضاهای صنعتی و تجاری از جمله کارخانه ها، فروشگاه ها و کل شهر فراهم می نماید. این شرکت قول داده است تا 70 درصد در قبض های برقی صرفه جویی گردد! محصولاتی مانند Philips Hue و Ecobee 4 نیز در زمینه روشنایی و ترموستات هوشمند، مصرف انرژی را بهینه می نمایند. محصولات خانواده Philips Hue شامل نورپردازی LED در فضای باز و سرپوشیده است که براساس تنظیمات دلخواه افراد معین می گردد و 85 درصد انرژی کمتری نسبت به لامپ های سنتی مصرف می نماید. ترموستات Ecobee 4 نیز در زمان های اوج مصرف انرژی، تا 33 درصد انرژی اضافی را کاهش می دهد.

سیستم های مدیریت انرژی

سیستم های مدیریت انرژی شامل سنسورها، کنترل ها، برنامه ها و ابزارهای تحلیلی هستند که کاربران (خانوارها، مشاغل، متخصصان انرژی، جوامع، دولت ها) را قادر می سازد تا فرآیندها، دارایی ها و منابع را در زنجیره تأمین نظارت و کنترل نمایند. اگر قصد داریم بهینه سازی و بهره وری از حد شعار فراتر رود باید سیستم های مدیریت انرژی را از همین حالا جدی بگیریم. پیش بینی می گردد بازار سیستم مدیریت انرژی تا سال 2023 به 9.3 میلیارد دلار برسد.

به عنوان مثال کنتورهای هوشمند، مصرف برق را به صورت بلادرنگ نظارت می نمایند، هزینه را به صورت پویا محاسبه می نمایند و داده ها را بین کاربران نهایی و شرکت های سهامی به اشتراک می گذارند. این داده ها به تأمین نمایندگان انرژی یاری می نماید تا برنامه های پاسخگویی به تقاضا را تنظیم نمایند و قیمت گذاری را معین نمایند. ساکنان منازل و مصرف نمایندگان، به نوبه خود، می توانند با استفاده از برنامه های کاربردی، میزان مصرف برق خود را در سطح گرانولی(به معنی جزییات کامل) کنترل نمایند تا در نتیجه به تغییرات بار پاسخ دهند و میزان اتلاف انرژی را محدود سازند.

اطلاعات دریافتی از سنسورها در جاهایی از جمله کارخانه ها با ماشین آلات سنگین می تواند به طور دائمی مصرف انرژی را معین نموده و با سنجش گرمای بیش از حد، خطرات صدمه یا خاموشی خط فراوری را پیش بینی کند. با به کارگیری مکانیسم هوشمند از خسارات جدی مانند سوختن موتور و ... جلوگیری به عمل می آید. مدیریت می تواند با استفاده از تجزیه و تحلیل داده های ردیابی، تعادل مناسب بین عملکرد بهینه تجهیزات، استهلاک و مصرف انرژی را یافته و بیشینه کارایی تجهیزات را تضمین کند.

شرکت WebNMS، نمونه بسیار خوبی از سیستم مدیریت انرژی اینترنت اشیا برای فضاهای صنعتی و تجاری است. محصولات این شرکت با استفاده از داده های حاصل از شبکه حسگرها و کنتورهای موجود در سایت، بهینگی مصرف انرژی و به حداکثر رساندن بهره وری را فراهم می نمایند. شرکت Sense نیز یک سیستم اندازه گیری هوشمند را برای مصرف خانگی عرضه نموده است. همه چیز به یک پنل برقی معمولی متصل می گردد تا ساکنان بتوانند کنترل کاملی نسبت به استفاده از انرژی خود داشته و در مدیریت انرژی مشارکت نمایند.

پذیرش انرژی سبز

امروزه همچنین می توان از اینترنت اشیا برای مدیریت انرژی و گسترش مقبولیت انرژی سبز استفاده کرد. سیستم های خورشیدی مسکونی مبتنی بر اینترنت اشیا و توربین های بادی، انرژی رایگان را برای تأمین احتیاج نسبی یا حتی کامل انرژی الکتریکی فراهم می آورند. معین شده انرژی های تجدید پذیر مسکونی صورت حساب مصرف انرژی را از 50 الی 100 درصد کاهش می دهند به طوری که گاها یک مصرف نماینده هیچ احتیاجی به شبکه برق سراسری نخواهد داشت. سیستم های تجدید پذیر مسکونی نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند بلکه به کاهش اثر کربن و حفاظت از محیط زیست نیز یاری می نمایند.

محصولات Schneider Electric برای خانه ها و ساختمان های هوشمند یک نمونه مطالعه موردی مدیریت انرژی با اینترنت اشیا است. این شرکت طیف گسترده ای از محصولات خورشیدی صنعتی، تجاری و مسکونی و همچنین نیروگاه هایPV (سیستم های فتوولتاییک که انرژی نوری را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می نمایند) را عرضه می نماید. هر محصول شامل مجموعه ای از سخت افزارهایی است که باید به هم متصل شوند. این سخت افزارها شامل گیت وی ها، پاوربانک ها، باتری ها، کنتورها و مبدل ها و نرم افزار نظارت و کنترل برق هستند.

ذخیره سازی انرژی

مبحث ذخیره سازی انرژی یکی از بازارهای جدید انرژی برشمرده می گردد و شرکت تحقیقاتی لوکس ریسرچ تخمین می زند با توجه به روندهای اخیر در بخش خانه های هوشمند و افزایش نقش اینترنت اشیا، سهام آن در طی دهه 2020 به 50 میلیارد دلار برسد. به طور کلی، ذخیره سازی انرژی به مصرف نمایندگان امکان می دهد تا استقلال انرژی را در صورت قطع شدن و یا مسائل دیگر حفظ نمایند. ذخیره سازی هوشمند پشتیبان گیری از انرژی کنترل شده و کارآمد را امکان پذیر می نماید و قابلیت بهره مندی از قابلیت های مدیریتی را به ساکنان منازل ارائه می دهد.

با بهره مندی از فناوری ذخیره سازی هوشمند، ساکنان می توانند بدون احتیاج به اینکه بدانند کدام بار انرژی حفظ گردد یا چه میزان انرژی باید در شبکه خاموش گردد و یا در کجا صرف گردد، از ذخیره سازی هوشمند بهره ببرند. علاوه بر این، با استفاده از ذخیره سازی هوشمند، گیرنده های انرژی خورشیدی و سایر انرژی های تجدید پذیر هم می توانند انرژی پاک فراوری نمایند و همچنین مازاد آن را کنترل و ذخیره سازی نمایند. استفاده از اینترنت اشیا در ذخیره سازی انرژی، امکان بهینه سازی مصرف انرژی را به صورت مستقیم و غیرمستقیم مقدور می سازد. پلتفرم نرم افزاری مدیریت انرژی Lumin یک نمونه از محصولات هوشمندسازی و اندازه گیری برق است که قابلیت نظارت و مدیریت را به مشتریان عرضه می نماید.

نیروگاه ها، کارخانه ها، مزارع خورشیدی و بادی

یکی دیگر از کاربردهای اینترنت اشیا در بهینه سازی منابع فراوری انرژی است. کارخانه ها، نیروگاه ها، مزرعه های خورشیدی و توربین های بادی نیز خود انرژی مصرف می نمایند و برای برپایی شان به طیف گسترده ای از منابع احتیاج است. استفاده از اینترنت اشیا در این مرحله بهره وری بالا و بهینه سازی را نیز به حداکثر می رساند. با مدیریت منابع، استفاده از سنسورها، تجزیه و تحلیل داده ها و روش های دیگر می توان مصارف این اماکن را بهینه سازی کرد.

به عنوان مثال، نظارت مداوم با استفاده از سنسورها، از اضافه بار جلوگیری می نماید و به تعادل خط فراوری یاری می نماید. نگهداری و تعمیرات پیشگویانه (Predictive maintenance)، تعمیر به موقع تجهیزات را تضمین می نماید و از خاموشی، تصادفات و خرابی پرهزینه جلوگیری به عمل می آورد.

در برخی موارد، شفافیت مصارف نیروگاه ها و شبکه های تجدید پذیر، باعث می گردد مصرف نمایندگان در خصوص اینکه انرژی آنها از کجا به دست آمده، اطلاعات خوبی به دست آورند و مطالبه گر باشند تا از پاک ترین منبع موجود استفاده نمایند. پلتفرم Whatttime کوشش دارد تا چنین چیزی ارائه دهد بدین معنی که کاربران با رصد شبکه های فراوری انرژی، به صورت پویا بتوانند منبع انرژی را خود انتخاب نمایند و برای مثال به تأمین نماینده ای وصل شوند که کمترین میزان انتشار گاز گلخانه ای را فراوری می نماید.

نکته آخر اینکه در واقع اکنون کاملا می دانیم که اتخاذ سیاست های اینترنت اشیا در بهینه سازی مصرف و بهره وری انرژی، تا چه اندازه در زمینه های مختلف تأثیرگذار است. ضمناً می دانیم سرویس های این چنینی را باید چطور پیاده سازی کرد. تنها مورد لازم اراده جدی برای ایجاد تغییر به سوی فناوری نوین است.