بهینه سازی مصرف انرژی با اینترنت اشیا

بهینه سازی مصرف انرژی از جمله چالش های پیش روی بشر در قرن حاضر است. تولید دستگاه های جدید و افزایش مصرف برق از یک سو، و کاهش منابع انرژی از سوی دیگر اهمیت بهینه سازی مصرف را دوچندان کرده اند. از جمله راهکارهایی که برای این چالش مطرح شده است، استفاده از فناوری های نوین است.

یکی از فناوری نوین که به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، اینترنت اشیا است. این فناوری به صورت گسترده در اتوماسیون، مراقبت های بهداشتی ، فروش، تولید ، مدیریت، تدارکات و… مورد استفاده قرار می گیرد.

از جمله کاربردهای این فناوری در حوزه انرژی، بهینه سازی مصرف انرژی است. در کنار سایر مزایایی که این فناوری دارد، به کارگیری اینترنت اشیا در سیستم های مدیریت انرژی مبتنی بر شبکه های هوشمند، نوید بخش بهینه سازی در مصرف، افزایش امنیت و بهبود کارایی خواهد بود.

در این مقاله به بررسی استفاده از اینترنت اشیا در مصرف بهینه انرژی می پردازیم. همچنین ابزارک های مورد استفاده در این زمینه را معرفی می کنیم.

مزایای سیستم های مدیریت انرژی مبتنی بر اینترنت اشیا

تاکنون روش های مختلفی برای مدیریت انرژی ابداع شده است. هر یک از این سیستم ها مزایا و معایبی دارند. بهینه سازی مصرف انرژی به کمک سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیا مزایای زیادی دارد. این مزایا در بخش های مختلف زنجیره تامین برق، از تولید برق تا پرداخت قبوض توسط مشترکین گسترده است. برخی از مزایای استفاده از اینترنت اشیا در مدیریت مصرف انرژی عبارتند از:

• کاهش مصرف انرژی با مدیریت بهتر
• حداقل شدن انتشار گاز کربن دی اکسید
• کاهش بهای انرژی مصرفی مشترکین
• تسریع در انجام فرآیندها
• کاهش چشمگیر هزینه های عملیاتی
• پیش بینی اختلال در عملکرد سیستم و پیشگیری از وقوع آن
• پیش بینی میزان مصرف و هزینه انرژی ماهانه

می توان مزایای زیاد دیگری را نیز برای این سیستم ها برشمرد. در اینجا به مهمترین اثرات اینترنت اشیا در بهینه سازی مصرف انرژی اشاره کردیم.

بهینه سازی مصرف انرژی با اینترنت اشیا

در ادامه به بررسی برخی از کاربردهای اینترنت اشیا در مدیریت مصرف انرژی می پردازیم. با ما همراه باشید.

کنترل روشنایی و کنترل دمای هوشمند

مهمترین کاری که برای صرفه جویی در مصرف انرژی می توان انجام داد، کاهش هدر رفت آن است. تجهیزات روشنایی هوشمند و ترموستات هوشمند قادرند شرایط مطلوب کاربر را ایجاد کنند و مصرف انرژی را در حالت متعادل نگاه دارند.

این سیستم ها به کمک داده های سنسورهای مختلف (نور ، حرکت ، رطوبت ، سطح CO2 و …) و براساس شرایط محیط، وضعیت مطلوب را تنظیم نموده و از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

برای مثال، سیستم روشنایی هوشمند با توجه به میزان نور محیط، شدت نور لامپ ها را کم و زیاد می کند و با خروج افراد از اتاق، به طور لامپ ها را خاموش می کند. ترموستات هوشمند نیز با هدف بهینه سازی مصرف انرژی قبل از رسیدن به زمان اوج مصرف، هوای اتاق را خنک می کند.

یکی از ابزارک های هوشمند مورد استفاده در این زمینه لامپ های روشنایی Philips Hue است. این لامپ ها نور اتاق را با توجه به نور مورد نیاز کاربر تنظیم و نسبت به لامپ های سنتی تا 85٪ انرژی کمتری مصرف می کنند. استفاده از ترموستات هوشمند EcoBee 4 نیز به طور میانگین در حدود 33٪ صرفه جویی در مصرف انرژی را به همراه دارد.

نقش حسگرها در بهینه سازی مصرف انرژی

سیستم های مدیریت انرژی شامل حسگرها، کنتور های هوشمند، برنامه ها و ابزارهای تجزیه و تحلیل داده هستند. این سیستم ها کاربران را قادر می سازد فرآیندها و منابع موجود در زنجیره تأمین انرژی را، مدیریت و کنترل کنند.

پیش بینی ها نشان می دهد درآمد حاصل از به کارگیری سیستم های مدیریت انرژی مبتنی بر اینترنت اشیا تا سال 2023 ، به 9.3 میلیارد دلار خواهد رسید. این درآمد از محل بهینه سازی مصرف انرژی حاصل خواهد شد.

کنتورهای هوشمند، مصرف برق را به صورت لحظه ای بررسی و مدیریت می کنند. این کنتورها قادرند هزینه مصرف برق را محاسبه کرده و داده های لازم را با مصرف کنندگان و شرکت برق به اشتراک بگذارند. این داده ها به شرکت های سرویس دهنده کمک می کند تا برنامه هایشان را مطابق تقاضای کاربران تنظیم کرده و قیمت گذاری کنند.

همچنین مصرف کنندگان با استفاده از برنامه های کاربردی می توانند میزان مصرف برق خود را کنترل و میزان هدر رفت انرژی را کاهش دهند.

ماشین آلات مجهز به حسگر های هوشمند نظیر دیگ های بخار صنعتی، به طور پیوسته میزان مصرف را گزارش داده و بالا رفتن احتمالی دما و یا از کار افتادن خط تولید را پیش بینی می کنند. این امر می تواند مانع از وقوع خسارت های جدی در صنایع حیاتی مانند نیروگاه ها شود.

به کمک تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده، می توان بین عملکرد بهینه تجهیزات و استهلاک ناشی از استفاده زیاد، تعادل بر قرار کرد. ایجاد تعادل در استفاده از تجهیزات موجب افزایش طول عمر مفید دستگاه ها خواهد شد.

تامین انرژی سبز

یکی دیگر از کاربردهای سیستم های مدیریت انرژی مبتنی بر اینترنت اشیا، توسعه و گسترش انرژی سبز است. صفحات خورشیدی و توربین های بادی مبتنی بر اینترنت اشیا، برق متناسب با تقاضای هر مصرف کننده را به صورت مجزا تامین می کنند.

استفاده از این سیستم های اختصاصی می تواند یک خانه را کاملا از شبکه برق شهری مستقل کند و هزینه قبض برق را تا 100 درصد کاهش دهد. استفاده از این سیستم ها نه تنها به صرفه جویی در مصرف انرژی کمک می کند، بلکه تولید گازهای گلخانه ای را به میزان چشمگیری کاهش می دهد.

همچنین علاوه بر بهینه سازی مصرف انرژی به حفظ محیط زیست کره زمین کمک می کند.

بهینه سازی مصرف انرژی به کمک نگهبان مصرف

نگهبان مصرف یکی از سناریوهای کاربردی سیستم های مدیریت انرژی است که امکان صرفه جویی در مصرف انرژی را به صورت مستقیم و غیرمستقیم فراهم می کند. با گسترش استفاده از اینترنت اشیا در خانه هوشمند و شهر هوشمند، سناریوی نگهبان مصرف (energy saving) مورد توجه بیشتری قرار گرفته است.

انتظار می رود درآمد ناشی از کاربرد نگهبان مصرف در سیستم های مدیریت انرژی تا سال 2025 میلادی  به 50 میلیارد دلار برسد.

به عنوان مثال، یک سیستم هوشمند ذخیره سازی انرژی، کاربران را قادر می سازد تصمیم بگیرند چه مقدار انرژی از شبکه خانگی شان خارج شده و در کجا مصرف شود. علاوه بر این، دارندگان صفحات خورشیدی به کمک این سناریو می توانند انرژی تولید شده را مدیریت و عملکرد شبکه برق خود را بهینه نمایند.

بهینه سازی نیروگاه ها

از دیگر کاربردهای اینترنت اشیا در بهینه سازی مصرف انرژی می توان به توسعه مراکز تولید انرژی بهینه اشاره کرد. همه نیروگاه ها، مزارع صفحات خورشیدی و توربین های بادی انرژی مصرف می کنند. همچنین نیاز به نگهداری اصولی دارند. به کمک اینترنت اشیا می توان علاوه بر بهینه سازی مصرف انرژی دستگاه ها، عملکرد و راندمان آن ها را بهبود داد.

با استفاده از سنسورها و تجزیه و تحلیل داده ها می توان حوادث احتمالی را  پیش بینی و خسارات وارده را کاهش داد. نظارت مستمر بر روی تجهیزات و سیم کشی ها به کمک سنسورها، از تحمیل اضافه بار بر تجهیزات حساس مراکز انرژی، جلوگیری می کند.

همچنین با ثبت دائم اطلاعات به حفظ تعادل بار بر روی خط کمک خواهد کرد. پیش بینی حوادث پیش رو و انجام تعمیرات به موقع (تعمیرات پیشگیرانه) از خرابی های سنگین و قطع ناگهانی برق جلوگیری می کند.