Sistem za upravljanje energijom u domu za pametne domove i distribuiranu kontrolu energije

Uvod: Zašto upravljanje energijom u domu postaje neophodno

Rastući troškovi energije, distribuirana proizvodnja obnovljivih izvora energije i elektrifikacija grijanja i mobilnosti fundamentalno mijenjaju način na koji domaćinstva troše i upravljaju energijom. Tradicionalni samostalni uređaji - termostati, pametne utičnice ili brojila potrošnje energije - više nisu dovoljni za ostvarivanje značajnih ušteda energije ili kontrole na nivou sistema.

A Sistem za upravljanje energijom u kući (HEMS)pruža jedinstveni okvir zapratiti, kontrolisati i optimizirati potrošnju energije u domaćinstvupreko HVAC opreme, solarne energije, punjača za električna vozila i električnih opterećenja. Umjesto reagovanja na izolovane tačke podataka, HEMS omogućava koordinirano donošenje odluka na osnovu dostupnosti energije u realnom vremenu, potražnje i ponašanja korisnika.

U OWON-u dizajniramo i proizvodimo povezane energetske i HVAC uređaje koji služe kao gradivni blokovi skalabilnih sistema za upravljanje energijom u domaćinstvima. Ovaj članak objašnjava kako funkcionišu moderne HEMS arhitekture, koje probleme rješavaju i kako pristup usmjeren na uređaje omogućava pouzdano raspoređivanje u velikim razmjerima.

Šta je sistem za upravljanje energijom u domu?

Sistem za upravljanje energijom u domu jedistribuirana upravljačka platformakoji integriše praćenje energije, kontrolu opterećenja i logiku automatizacije u jedan sistem. Njegov primarni cilj je daoptimizirajte potrošnju energije uz održavanje udobnosti i pouzdanosti sistema.

Tipičan HEMS povezuje:

• Uređaji za mjerenje energije (jednofazna i trofazna brojila)

• HVAC oprema (kotlovi, toplotne pumpe, klima uređaji)

• Distribuirani izvori energije (solarni paneli, skladištenje)

• Fleksibilna opterećenja (punjači za električna vozila, pametne utičnice)

Putem centralnog pristupnika i lokalne ili cloud-bazirane logike, sistem koordinira kako i kada se energija troši.

Ključni izazovi u upravljanju energijom u stambenim objektima

Prije implementacije HEMS-a, većina domaćinstava i operatera sistema suočava se s uobičajenim izazovima:

• Nedostatak vidljivostiu potrošnju energije u stvarnom vremenu i historiji

• Neusklađeni uređajidjeluju samostalno

• Neefikasna kontrola HVAC sistema, posebno kod kombinovanih sistema grijanja i hlađenja

• Slaba integracijaizmeđu solarne proizvodnje, punjenja električnih vozila i kućnih opterećenja

• Ovisnost o kontroli samo u oblaku, što stvara probleme s latencijom i pouzdanošću

Dobro osmišljen sistem upravljanja energijom u domu rješava ove izazove nasistemski nivo, ne samo na nivou uređaja.

Osnovna arhitektura sistema za upravljanje energijom u domu

Moderne HEMS arhitekture su obično izgrađene oko četiri osnovna sloja:

1. Sloj za praćenje energije

Ovaj sloj pruža uvid u potrošnju i proizvodnju električne energije u stvarnom vremenu i historijski uvid.

Tipični uređaji uključuju:

• Jednofazna i trofazna brojila snage

• Strujni senzori bazirani na stezaljkama

• Mjerači na DIN šini za razvodne ploče

Ovi uređaji mjere napon, struju, snagu i protok energije iz mreže, solarnih panela i priključenih opterećenja.

2. Sloj upravljanja HVAC sistemom

Grijanje i hlađenje čine značajan dio potrošnje energije u domaćinstvima. Integracija HVAC kontrole u HEMS omogućava optimizaciju energije bez žrtvovanja udobnosti.

Ovaj sloj obično uključuje:

• Pametni termostatiza kotlove, toplotne pumpe i ventilatorske konvektore

• IR kontroleri za split i mini-split klima uređaje

• Raspoređivanje i optimizacija temperature na osnovu popunjenosti ili dostupnosti energije

Koordinacijom rada HVAC sistema s podacima o energiji, sistem može smanjiti vršnu potražnju i poboljšati efikasnost.

3. Sloj za kontrolu opterećenja i automatizaciju

Pored HVAC sistema, HEMS upravlja fleksibilnim električnim opterećenjima kao što su:

• Pametni utikačii releji

• Punjači za električna vozila

• Grijalice za prostor ili pomoćni uređaji

Pravila automatizacije omogućavaju interakciju između sistemskih komponenti. Na primjer:

• Isključivanje klima uređaja kada se otvori prozor

• Prilagođavanje snage punjenja električnih vozila na osnovu solarne energije

• Planiranje opterećenja tokom perioda van vršnih tarifa

4. Sloj prolaza i integracije

U središtu sistema se nalazilokalni pristupnik, koji povezuje uređaje, izvršava logiku automatizacije i izlaže API-je vanjskim platformama.

Dizajn usmjeren na pristupne puteve omogućava:

• Lokalna interakcija uređaja s niskom latencijom

• Nastavak rada tokom prekida rada u oblaku

• Sigurna integracija s nadzornim pločama trećih strana, uslužnim platformama ili mobilnim aplikacijama

OWONpametni mrežni prolaziDizajnirani su sa snažnim lokalnim mrežnim mogućnostima i kompletnim API-jima na nivou uređaja kako bi podržali ovu arhitekturu.

Implementacija upravljanja energijom u domu u stvarnom svijetu

Praktičan primjer primjene HEMS-a velikih razmjera dolazi odEvropska telekomunikacijska kompanijakoja je planirala uvesti Sistem upravljanja energijom u domaćinstvima, vođen od strane komunalnih preduzeća, u milione domaćinstava.

Zahtjevi projekta

Sistem je trebao da:

• Pratite i kontrolišite ukupnu potrošnju energije u domaćinstvu

• Integrirajte proizvodnju solarne energije i punjenje električnih vozila

• Upravljajte HVAC opremom, uključujući plinske kotlove, toplinske pumpe i mini-split klima uređaje

• Omogućite funkcionalnu interakciju između uređaja (npr. ponašanje HVAC sistema povezano sa statusom prozora ili solarnom snagom)

• Obezbijeditilokalni API-ji na nivou uređajaza direktnu integraciju sa backend cloudom telekomunikacijske kompanije

OWON rješenje

OWON je obezbijedio kompletan ekosistem uređaja zasnovan na ZigBee-u, uključujući:

• Uređaji za upravljanje energijom: stezne mjere snage, releji za DIN šinu i pametne utičnice

• Uređaji za kontrolu HVAC sistemaZigBee termostati i IR kontroleri

• Pametni ZigBee pristupnik: omogućavanje lokalnog umrežavanja i fleksibilne interakcije uređaja

• Lokalni API interfejsi: omogućavanje direktnog pristupa funkcionalnostima uređaja bez ovisnosti o oblaku

Ova arhitektura je omogućila telekomunikacijskom operateru da dizajnira i implementira skalabilni HEMS sa smanjenim vremenom razvoja i operativnom složenošću.

Zašto su API-ji na nivou uređaja važni u upravljanju energijom u domu

Za velike ili komunalne implementacije,lokalni API-ji na nivou uređajasu kritični. Oni omogućavaju operaterima sistema da:

• Održavajte kontrolu nad podacima i sistemskom logikom

• Smanjite ovisnost o uslugama u oblaku trećih strana

• Prilagodite pravila automatizacije i tokove rada integracije

• Poboljšajte pouzdanost sistema i vrijeme odziva

OWON dizajnira svoje gateway-e i uređaje s otvorenim, dokumentiranim lokalnim API-jima kako bi podržao dugoročnu evoluciju sistema.

Tipične primjene sistema za upravljanje energijom u kući

Sistemi za upravljanje energijom u domaćinstvima se sve više koriste u:

• Pametne stambene zajednice

• Programi za uštedu energije u komunalnim preduzećima

• Platforme za pametne domove vođene telekomunikacijama

• Solarna i električna domaćinstva

• Višestambene zgrade sa centraliziranim energetskim nadzorom

U svakom slučaju, vrijednost dolazi odkoordinirana kontrola, a ne izolovani pametni uređaji.

Često postavljana pitanja (FAQ)

Koja je glavna prednost sistema za upravljanje energijom u domu?

HEMS pruža objedinjenu vidljivost i kontrolu nad potrošnjom energije u domaćinstvu, omogućavajući optimizaciju energije, smanjenje troškova i poboljšanu udobnost.

Može li HEMS raditi i sa solarnim panelima i sa punjačima za električna vozila?

Da. Pravilno dizajniran HEMS prati proizvodnju solarne energije i shodno tome prilagođava punjenje električnih vozila ili opterećenja domaćinstava.

Da li je za upravljanje energijom u domu potrebna povezivost s oblakom?

Povezivanje s oblakom je korisno, ali nije obavezno. Lokalni sistemi zasnovani na gateway-ima mogu raditi nezavisno i sinhronizirati se s cloud platformama kada je to potrebno.

Razmatranja za implementaciju i integraciju sistema

Prilikom implementacije sistema za upravljanje energijom u domu, dizajneri i integratori sistema trebaju procijeniti:

• Stabilnost komunikacijskog protokola (npr. ZigBee)

• Dostupnost lokalnih API-ja

• Skalabilnost na hiljade ili milione uređaja

• Dugoročna dostupnost uređaja i podrška za firmver

• Fleksibilnost za integraciju HVAC sistema, energije i budućih uređaja

OWON blisko sarađuje s partnerima kako bi obezbijedio platforme uređaja i komponente spremne za sistem koje podržavaju ove zahtjeve.

Zaključak: Izgradnja skalabilnih sistema za upravljanje energijom u domu

Upravljanje energijom u domu više nije koncept budućnosti – to je praktična potreba vođena energetskom tranzicijom, elektrifikacijom i digitalizacijom. Kombinacijom praćenja energije, HVAC kontrole, automatizacije opterećenja i inteligencije lokalnih gateway sistema, HEMS omogućava pametnije i otpornije stambene energetske sisteme.

U OWON-u se fokusiramo na isporukuproizvodni, integrabilni i skalabilni IoT uređajikoji čine osnovu pouzdanih sistema za upravljanje energijom u domu. Za organizacije koje grade energetske platforme sljedeće generacije, sistemski orijentisan pristup je ključ dugoročnog uspjeha.