Kodune energiahaldussüsteem nutikatele kodudele ja hajutatud energia juhtimisele

Sissejuhatus: Miks on kodune energiahaldus muutumas oluliseks

Kasvavad energiakulud, hajutatud taastuvenergia tootmine ning kütte ja liikuvuse elektrifitseerimine muudavad põhjalikult seda, kuidas leibkonnad energiat tarbivad ja haldavad. Traditsioonilised eraldiseisvad seadmed – termostaadid, nutikad pistikud või elektriarvestid – ei ole enam piisavad, et pakkuda märkimisväärset energiasäästu või süsteemitasandi juhtimist.

A Kodune energiahaldussüsteem (HEMS)pakub ühtset raamistikkujälgida, kontrollida ja optimeerida kodumajapidamise energiatarbimistHVAC-seadmete, päikeseenergia tootmise, elektriautode laadijate ja elektrikoormuste puhul. Isoleeritud andmepunktidele reageerimise asemel võimaldab HEMS koordineeritud otsuste langetamist reaalajas energia kättesaadavuse, nõudluse ja kasutajate käitumise põhjal.

OWONis projekteerime ja toodame ühendatud energia- ja HVAC-seadmeid, mis on skaleeritavate koduste energiahaldussüsteemide ehituskivid. See artikkel selgitab, kuidas tänapäevased HEMS-arhitektuurid töötavad, milliseid probleeme need lahendavad ja kuidas seadmekeskne lähenemine võimaldab usaldusväärset juurutamist ulatuslikult.

Mis on kodune energiahaldussüsteem?

Kodune energiahaldussüsteem onhajutatud juhtimisplatvormmis integreerib energiamonitooringu, koormuse juhtimise ja automatiseerimisloogika ühte süsteemi. Selle peamine eesmärk onoptimeerida energiatarbimist, säilitades samal ajal mugavuse ja süsteemi töökindluse.

Tüüpiline HEMS ühendub:

• Energiamõõteseadmed (ühefaasilised ja kolmefaasilised arvestid)

• HVAC-seadmed (katlad, soojuspumbad, kliimaseadmed)

• Hajutatud energiaallikad (päikesepaneelid, salvestus)

• Paindlikud koormused (elektriautode laadijad, nutikad pistikud)

Keskse värava ja kohaliku või pilvepõhise loogika kaudu koordineerib süsteem energia tarbimise viisi ja aega.

Elamute energiahalduse peamised väljakutsed

Enne HEMS-i rakendamist seisavad enamik leibkondi ja süsteemihaldureid silmitsi ühiste väljakutsetega:

• Nähtavuse puuduminereaalajas ja ajaloolise energiatarbimise kohta

• Koordineerimata seadmedtegutsedes iseseisvalt

• Ebaefektiivne HVAC-i juhtimine, eriti segakütte- ja jahutussüsteemide puhul

• Halb integratsioonpäikeseenergia tootmise, elektriautode laadimise ja kodumajapidamiste koormuste vahel

• Sõltuvus ainult pilvepõhisest juhtimisest, tekitades latentsusaja ja usaldusväärsuse probleeme

Hästi läbimõeldud kodune energiahaldussüsteem lahendab need väljakutsedsüsteemi tasandil, mitte ainult seadme tasandil.

Koduse energiahaldussüsteemi põhiarhitektuur

Kaasaegsed HEMS-arhitektuurid on tavaliselt ehitatud nelja põhikihi ümber:

1. Energia jälgimise kiht

See kiht pakub reaalajas ja ajaloolist ülevaadet elektrienergia tarbimise ja tootmise kohta.

Tüüpiliste seadmete hulka kuuluvad:

• Ühefaasilised ja kolmefaasilised võimsusmõõturid

• Klambripõhised vooluandurid

• DIN-rööpale paigaldatavad arvestid jaotuskilpidele

Need seadmed mõõdavad pinget, voolu, võimsust ja energiavoogu võrgust, päikesepaneelidest ja ühendatud koormustest.

2. HVAC-i juhtimiskiht

Küte ja jahutus moodustavad märkimisväärse osa leibkonna energiatarbimisest. HVAC-juhtimissüsteemi integreerimine HEMS-i võimaldab energia optimeerimist mugavust ohverdamata.

See kiht sisaldab tavaliselt:

• Nutikad termostaadidkatelde, soojuspumpade ja ventilaatorkonvektorite jaoks

• IR-kontrollerid jagatud ja mini-split kliimaseadmetele

• Ajastamine ja temperatuuri optimeerimine vastavalt täituvusele või energia kättesaadavusele

HVAC-süsteemi töö koordineerimisel energiaandmetega saab süsteem vähendada tippnõudlust ja parandada tõhusust.

3. Koormuse juhtimise ja automatiseerimise kiht

Lisaks HVAC-ile haldab HEMS paindlikke elektrikoormusi, näiteks:

• Nutikad pistikudja releed

• Elektriautode laadijad

• Ruumikütteseadmed või abiseadmed

Automatiseerimisreeglid võimaldavad süsteemi komponentide vahelist suhtlust. Näiteks:

• Konditsioneeri väljalülitamine akna avamisel

• Elektriauto laadimisvõimsuse reguleerimine päikeseenergia abil genereeritud energia põhjal

• Koormuste planeerimine väljaspool tipptundi toimuvatel tariifiperioodidel

4. Värav ja integratsioonikiht

Süsteemi keskmes onkohalik värav, mis ühendab seadmeid, käivitab automatiseerimisloogikat ja avaldab API-d välistele platvormidele.

Väravakeskne disain võimaldab:

• Kohaliku seadme interaktsioon madala latentsusega

• Jätkuv töö pilvekatkestuste ajal

• Turvaline integratsioon kolmandate osapoolte armatuurlaudade, kommunaalteenuste platvormide või mobiilirakendustega

OWONnutikad väravadon loodud tugevate lokaalsete võrguvõimaluste ja täielike seadme tasemel API-dega selle arhitektuuri toetamiseks.

Reaalse koduenergia haldamise juurutamine

Praktiline näide ulatuslikust HEMS-i juurutamisest pärineb a-stEuroopa telekommunikatsiooniettevõtemis plaanis miljonites leibkondades kasutusele võtta kommunaalteenuste juhitava koduse energiahaldussüsteemi.

Projekti nõuded

Süsteem vajas:

• Jälgige ja kontrollige leibkonna koguenergiatarbimist

• Päikeseenergia tootmise ja elektriautode laadimise integreerimine

• Juhtige HVAC-seadmeid, sh gaasikatelde, soojuspumpasid ja mini-split-kliimaseadmeid

• Lubada seadmete vaheline funktsionaalne interaktsioon (nt HVAC-i käitumine, mis on seotud akende oleku või päikeseenergia väljundiga)

• Pakkudaseadme tasemel kohalikud API-dotseseks integreerimiseks telekommunikatsiooniettevõtte pilvepõhise tarkvaraga

OWONi lahendus

OWON pakkus täielikku ZigBee-põhist seadmete ökosüsteemi, mis sisaldas:

• Energiahaldusseadmed: klambri võimsusmõõturid, DIN-rööpale kinnitatavad releed ja nutikad pistikud

• HVAC-juhtimisseadmedZigBee termostaadid ja IR-kontrollerid

• Nutikas ZigBee lüüs: võimaldab kohalikku võrgustamist ja paindlikku seadmetevahelist suhtlust

• Kohalikud API-liidesed: seadme funktsioonidele otsese juurdepääsu võimaldamine ilma pilvesõltuvuseta

See arhitektuur võimaldas telekommunikatsioonioperaatoril kavandada ja juurutada skaleeritavat HEMS-i, mille arendusaeg ja operatiivne keerukus olid lühemad.

Miks on seadme tasemel API-d koduse energiahalduse puhul olulised

Suuremahuliste või kommunaalteenustest lähtuvate juurutuste puhulseadme tasemel kohalikud API-don kriitilise tähtsusega. Need võimaldavad süsteemihalduritel:

• Säilita kontroll andmete ja süsteemiloogika üle

• Vähendage sõltuvust kolmandate osapoolte pilveteenustest

• Kohanda automatiseerimisreegleid ja integratsiooni töövooge

• Parandage süsteemi töökindlust ja reageerimisaega

OWON disainib oma väravaid ja seadmeid avatud, dokumenteeritud kohalike API-dega, et toetada pikaajalist süsteemi arengut.

Koduse energiahaldussüsteemide tüüpilised rakendused

Koduseid energiahaldussüsteeme kasutatakse üha enam järgmistes valdkondades:

• Nutikad elamukogukonnad

• Energiasäästuprogrammid kommunaalteenuste jaoks

• Telekommunikatsioonipõhised nutika kodu platvormid

• Päikese- ja elektriautodega integreeritud leibkonnad

• Tsentraliseeritud energiamonitooringuga korterelamud

Igal juhul tuleneb väärtuskoordineeritud kontroll, mitte isoleeritud nutiseadmed.

Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Mis on koduse energiahaldussüsteemi peamine eelis?

HEMS pakub ühtset ülevaadet ja kontrolli leibkonna energiatarbimise üle, võimaldades energia optimeerimist, kulude vähendamist ja mugavuse parandamist.

Kas HEMS saab töötada nii päikesepaneelide kui ka elektriautode laadijatega?

Jah. Korralikult disainitud HEMS jälgib päikeseenergia tootmist ja reguleerib vastavalt elektriautode laadimist või majapidamiskoormust.

Kas koduse energiahalduse jaoks on vaja pilveühendust?

Pilveühenduvus on kasulik, kuid mitte kohustuslik. Kohalikel lüüsidel põhinevad süsteemid saavad töötada iseseisvalt ja vajadusel pilveplatvormidega sünkroonida.

Süsteemi juurutamise ja integreerimise kaalutlused

Koduse energiahaldussüsteemi juurutamisel peaksid süsteemi disainerid ja integraatorid hindama järgmist:

• Sideprotokolli stabiilsus (nt ZigBee)

• Kohalike API-de kättesaadavus

• Skaleeritavus tuhandete või miljonite seadmete vahel

• Seadme pikaajaline kättesaadavus ja püsivara tugi

• Paindlikkus HVAC-i, energia ja tulevikuseadmete integreerimiseks

OWON teeb partneritega tihedat koostööd, et pakkuda seadmeplatvorme ja süsteemivalmis komponente, mis neid nõudeid toetavad.

Kokkuvõte: skaleeritavate koduste energiahaldussüsteemide loomine

Kodune energiahaldus ei ole enam tulevikukontseptsioon – see on praktiline vajadus, mida juhivad energiasiire, elektrifitseerimine ja digitaliseerimine. Energia jälgimise, HVAC-juhtimise, koormuse automatiseerimise ja kohaliku lüüsi intelligentsuse kombineerimise abil võimaldab kodune energiahaldussüsteem luua nutikamaid ja vastupidavamaid elamute energiasüsteeme.

OWONis keskendume tulemuste saavutamiseletootlikud, integreeritavad ja skaleeritavad IoT-seadmedmis moodustavad usaldusväärsete koduste energiahaldussüsteemide aluse. Järgmise põlvkonna energiaplatvorme ehitavate organisatsioonide jaoks on süsteemikeskne lähenemine pikaajalise edu võti.