Систем за управљање енергијом у кући за паметне домове и дистрибуирану контролу енергије

Увод: Зашто управљање енергијом у дому постаје неопходно

Растући трошкови енергије, дистрибуирана производња обновљивих извора енергије и електрификација грејања и мобилности фундаментално мењају начин на који домаћинства троше и управљају енергијом. Традиционални самостални уређаји – термостати, паметни утикачи или бројила потрошње енергије – више нису довољни да остваре значајне уштеде енергије или контролу на нивоу система.

A Систем за управљање енергијом у кући (HEMS)пружа јединствени оквир запратити, контролисати и оптимизовати потрошњу енергије у домаћинствупреко HVAC опреме, соларне енергије, пуњача за електрична возила и електричних оптерећења. Уместо реаговања на изоловане тачке података, HEMS омогућава координисано доношење одлука на основу доступности енергије у реалном времену, потражње и понашања корисника.

У компанији OWON пројектујемо и производимо повезане енергетске и HVAC уређаје који служе као градивни блокови скалабилних система за управљање енергијом у дому. Овај чланак објашњава како функционишу модерне HEMS архитектуре, које проблеме решавају и како приступ усмерен на уређаје омогућава поуздано примењивање у великим размерама.

Шта је систем за управљање енергијом у кући?

Систем за управљање енергијом у кући једистрибуирана контролна платформакоји интегрише праћење енергије, контролу оптерећења и логику аутоматизације у један систем. Његов примарни циљ је даоптимизујте потрошњу енергије уз одржавање удобности и поузданости система.

Типичан HEMS повезује:

• Уређаји за мерење енергије (монофазни и трофазни бројичи)

• HVAC опрема (котлови, топлотне пумпе, клима уређаји)

• Дистрибуирани извори енергије (соларни панели, складиштење)

• Флексибилна оптерећења (пуњачи за електрична возила, паметни утикачи)

Преко централног пролаза и локалне или логике засноване на облаку, систем координира како и када се енергија троши.

Кључни изазови у управљању енергијом у стамбеним објектима

Пре имплементације HEMS-а, већина домаћинстава и оператера система се суочава са уобичајеним изазовима:

• Недостатак видљивостиу потрошњу енергије у реалном времену и у прошлости

• Некоординисани уређајиделују независно

• Неефикасна контрола грејања, вентилације и климатизације, посебно код комбинованих система грејања и хлађења

• Слаба интеграцијаизмеђу производње соларне енергије, пуњења електричних електричних уређаја и кућних оптерећења

• Зависност од контроле само у облаку, што ствара проблеме са латенцијом и поузданошћу

Добро осмишљен систем за управљање енергијом у кући решава ове изазове насистемски ниво, не само на нивоу уређаја.

Основна архитектура система за управљање енергијом у кући

Модерне HEMS архитектуре су обично изграђене око четири основна слоја:

1. Слој за праћење енергије

Овај слој пружа увид у потрошњу и производњу електричне енергије у реалном времену и историјски увид.

Типични уређаји укључују:

• Једнофазни и трофазни бројичи снаге

• Сензори струје засновани на стезаљкама

• Мерачи на DIN шини за дистрибутивне панеле

Ови уређаји мере напон, струју, снагу и проток енергије из мреже, соларних панела и повезаних оптерећења.

2. Слој управљања HVAC системом

Грејање и хлађење чине значајан део потрошње енергије у домаћинствима. Интеграција HVAC контроле у ​​HEMS омогућава оптимизацију енергије без жртвовања удобности.

Овај слој обично укључује:

• Паметни термостатиза котлове, топлотне пумпе и вентилаторске конвекције

• ИР контролери за сплит и мини-сплит клима уређаје

• Распоред и оптимизација температуре на основу попуњености или расположивости енергије

Координацијом рада HVAC система са подацима о енергији, систем може смањити вршну потражњу и побољшати ефикасност.

3. Слој за контролу оптерећења и аутоматизацију

Поред HVAC система, HEMS управља флексибилним електричним оптерећењима као што су:

• Паметни утикачии релеји

• Пуњачи за електрична возила

• Грејачи простора или помоћни уређаји

Правила аутоматизације омогућавају интеракцију између системских компоненти. На пример:

• Искључивање клима уређаја када се отвори прозор

• Прилагођавање снаге пуњења електричних возила на основу соларне генерације

• Планирање оптерећења током ванвршних тарифних периода

4. Гејтвеј и интеграциони слој

У центру система јелокални пролаз, који повезује уређаје, извршава логику аутоматизације и излаже API-је спољним платформама.

Дизајн усмерен ка капији омогућава:

• Локална интеракција уређаја са малом латенцијом

• Континуирани рад током прекида рада у облаку

• Безбедна интеграција са контролним таблама, услужним платформама или мобилним апликацијама трећих страна

ОВОНпаметни пролазидизајнирани су са јаким локалним мрежним могућностима и комплетним API-јима на нивоу уређаја како би подржали ову архитектуру.

Примена управљања енергијом у кући у стварном свету

Практичан пример примене HEMS система великих размера долази одЕвропска телекомуникациона компанијакоја је планирала да уведе систем за управљање енергијом у домаћинствима, вођен од стране комуналних услуга, у милионе домаћинстава.

Захтеви пројекта

Систему је било потребно да:

• Пратите и контролишите укупну потрошњу енергије у домаћинству

• Интегришите производњу соларне енергије и пуњење електричних возила

• Контролишите HVAC опрему, укључујући гасне котлове, топлотне пумпе и мини-сплит клима уређаје

• Омогућите функционалну интеракцију између уређаја (нпр. понашање система грејања, вентилације и климатизације повезано са статусом прозора или соларном снагом)

• Обезбедителокални API-ји на нивоу уређајаза директну интеграцију са бекенд облаком телекомуникационе компаније

ОВОН решење

OWON је обезбедио комплетан екосистем уређаја заснован на ZigBee-у, укључујући:

• Уређаји за управљање енергијом: стезни мерачи снаге, релеји за DIN шину и паметни утикачи

• Уређаји за управљање HVAC системимаZigBee термостати и IR контролери

• Паметни ZigBee гејтвеј: омогућавање локалног умрежавања и флексибилне интеракције уређаја

• Локални API интерфејси: омогућавање директног приступа функционалностима уређаја без зависности од облака

Ова архитектура је омогућила телекомуникационом оператеру да дизајнира и имплементира скалабилни HEMS са смањеним временом развоја и оперативном сложеношћу.

Зашто су API-ји на нивоу уређаја важни у управљању енергијом у кући

За велике или комуналне инсталације,локални API-ји на нивоу уређајасу критични. Они омогућавају системским оператерима да:

• Одржавајте контролу над подацима и системском логиком

• Смањите зависност од услуга у облаку трећих страна

• Прилагодите правила аутоматизације и токове рада интеграције

• Побољшајте поузданост система и време одзива

ОВОН дизајнира своје гејтвеје и уређаје са отвореним, документованим локалним АПИ-јима како би подржао дугорочну еволуцију система.

Типичне примене система за управљање енергијом у кући

Системи за управљање енергијом у кући се све више користе у:

• Паметне стамбене заједнице

• Програми за уштеду енергије у комуналним предузећима

• Платформе за паметне домове вођене телекомуникацијама

• Домаћинства са соларном енергијом и електричним погонима

• Вишестамбене зграде са централизованим праћењем енергије

У сваком случају, вредност долази одкоординисана контрола, не изоловани паметни уређаји.

Често постављана питања (FAQ)

Која је главна предност система за управљање енергијом у кући?

HEMS пружа јединствену видљивост и контролу над потрошњом енергије у домаћинству, омогућавајући оптимизацију енергије, смањење трошкова и побољшану удобност.

Да ли HEMS може да ради и са соларним панелима и са пуњачима за електрична возила?

Да. Правилно дизајниран HEMS прати производњу соларне енергије и сходно томе прилагођава пуњење електричних возила или оптерећење домаћинстава.

Да ли је за управљање енергијом у кући потребна повезаност са облаком?

Повезивање са облаком је корисно, али није обавезно. Локални системи засновани на мрежним пролазима могу да раде независно и да се синхронизују са облачним платформама када је то потребно.

Разматрања за имплементацију и интеграцију система

Приликом имплементације система за управљање енергијом у кући, дизајнери и интегратори система треба да процене:

• Стабилност комуникационог протокола (нпр. ZigBee)

• Доступност локалних API-ја

• Скалабилност на хиљадама или милионима уређаја

• Дугорочна доступност уређаја и подршка за фирмвер

• Флексибилност за интеграцију HVAC система, енергетике и будућих уређаја

ОВОН тесно сарађује са партнерима како би обезбедио платформе уређаја и компоненте спремне за систем које подржавају ове захтеве.

Закључак: Изградња скалабилних система за управљање енергијом у кући

Управљање енергијом у дому више није концепт будућности – то је практична неопходност вођена енергетском транзицијом, електрификацијом и дигитализацијом. Комбиновањем праћења енергије, контроле грејања, вентилације и климатизације, аутоматизације оптерећења и локалне интелигенције, HEMS омогућава паметније и отпорније стамбене енергетске системе.

У OWON-у се фокусирамо на испорукупроизводљиви, интеграбилни и скалабилни IoT уређајикоји чине основу поузданих система за управљање енергијом у дому. За организације које граде енергетске платформе следеће генерације, системски оријентисан приступ је кључ дугорочног успеха.