Интелигентни електрически мрежи в жилищните сгради

видове нови технологии

Консумацията на електрическа енергия в едно типично жилище се повишава постоянно, главно поради използването на електронно оборудване от потребителите. Увеличението в търсенето на електрическа енергия прави електрическата мрежа по-уязвима към прекъсвания в електрическото захранване и към промени в товарите. Затова електрическата мрежа трябва да бъде модернизирана, за да може ефикасно да отговори на прогнозираното търсене на електрическа енергия. Тази модернизирана мрежа в повечето случаи се нарича Smart Grid.

Във всяко жилище се прави компромис между различни и често конкуриращи се цели като комфорт, удобство, стабилност, консумация на енергия, поддръжка, разходи за строителство, външен вид, здравина, общинско одобрение и цена на препродажба. Често потребителите и предприемачите правят съгласуване между тези цели на базата на непълна информация, увеличавайки рисковете и забавяйки приемането на иновативни продукти и процеси. Тази бавна дифузия влияе негативно на производителността, качеството, работата и стойността.

Внедряването на Smart Grid доведе до многобройни технологии за жилищата. Две от тези технологии – Авангардна Измервателна Инфраструктура (AMI) и Домашни мрежи (HAN – Home Area Network), имат пряко въздействие върху работите, извършвани в едно жилище. Тези технологии влияят на много нови продукти и приложения за дома и включват smart електромери, зарядни станции за електромобили, smart термостати, инсталации за възобновяема енергия и smart електроуреди. Smart Grid може да се опише като интегриране на електрическата мрежа с информационните технологии и комуникационните системи, така че да може да се извършва мониторинг и управление на производството, съхранението, преноса, разпределението и консумацията на електрическата енергия.

Като част от подобренията на Smart Grid се появяват голям брой технологии. Петте основни Smart Grid технологии, отговорни за успешното внедряване на Smart Grid, са Устройства за съхранение на енергия, Авангардни свръхпроводими преносни кабели, Smart подстанции и Smart трансформатори, Авангардна Измервателна Инфраструктура (AMI) и Домашни мрежи (HAN). Две от тези технологии, AMI и HAN, имат директно влияние върху операциите в дома или сградата, а всички други Smart Grid технологии въздействат непряко върху жилищата или общините. Пример за непряк ефект са обсъжданията за локализиране и зониране на нови преносни линии. Ще разгледаме двете Smart Grid технологии, които се отнасят директно към жилищата.

AMI - Авангардна Измервателна Инфраструктура
AMI представлява напълно интегрирани, двупосочни комуникационни технологии, които ще направят мрежата една динамична, интерактивна система за обмен на електрическа енергия и данни в реално време. В днешната мрежа се използват разнообразни комуникационни технологии, но повечето от тях нямат пълна високоскоростна комуникационна интеграция. За да бъде по-ефективен, интегрираният комуникационен протокол трябва да постигне универсалност, цялостност, лекота при използване, ценова ефективност, стандарти, отвореност и сигурност. Въпреки че не съществуват универсални стандарти за AMI и отговора на търсенето на електрическа енергия, няколко комисии и търговски групи си сътрудничат понастоящем за установяване на стандарти за интегрирани комуникационни системи.

AMI представлява интегриране на няколко технологии и се състои от три основни компонента: smart електромер при потребителя, комуникационна система между компанията – доставчик и smart електромера и Домашна мрежа (HAN) за свързване на жилището със smart електромера. Тези компоненти осигуряват инфраструктурата за установяване на комуникацията между жилището и компанията – доставчик. Тази комуникация може да осигури консуматорски отговор на търсенето на електрическа енергия чрез решения на консуматорско ниво за цените на захранването с електрическа енергия. Доставчиците могат също да получават в реално време данни от консуматорите за потреблението им, спомагащи за ефективно управление на търсенето и предлагането. Smart електромерът е последната версия на електромер, инсталиран при клиента. Електромерът се счита за интелигентен (smart), тъй като дава възможност на компаниите доставчици да имат три основни функции: да проследяват използваното електричество, да управляват дистанционно уреди от Домашната мрежа (HAN) и по този начин да управляват дистанционно консумацията на електрическа енергия. Това управление е особено важно, в случай че търсенето надвишава предлагането, което може да застраши сигурността на доставяне на електрическа енергия.

Smart електромерите са сходни по размери и инсталационни характеристики със съществуващите електромери. Затова smart електромерите могат лесно да бъдат инсталирани на мястото на съществуващите електромери като броят им се увеличава с бързи темпове.

Домашнa мрежa (HAN – Home Area Network)
HAN e домашна локална мрежа, състояща се от smart уреди, подгревател за вода, климатик, кабелна кутия и други, като връзката към smart електромера се осъществява чрез домашен гейтуей. Могат да бъдат свързани и жилищни възобновяеми източници, произвеждащи електрическа енергия, домашна акумулаторна батерия за съхранение на генерираната в излишък електрическа енергия, инвертор, програмируем комуникационен термостат (smart термостат), разнообразни уреди и оборудване, включително осветителни системи и системи за сигурност, както и зарядна станция за хибридни или електрически автомобили. Домашните мрежи (HAN) са налични на пазара и използват съществуващи комуникационни технологии като WiFi и Bluetooth. HAN прави по-лесно внедряването на системи за автоматизация в дома и следователно дава възможност на потребителя да отговори на ценовите сигнали в случай на динамично ценообразуване за електрическата енергия. Например, клиентите могат да планират работата на съдомиялната или пералната машина по време на тарифата с най-ниска цена.

Smart уредите се инсталират със специален контролер, който може да разпознава условията в мрежата чрез мониторинг на системната честота и да осигури автоматичен отговор на търсенето на електрическа енергия по време на прекъсвания на електрическото захранване. Ако дисбалансът между търсенето и предлагането не бъде проверен, това може да доведе до много проблеми в мрежата, даже до временно прекъсване на електрическото захранване. В такива случаи smart уредите ще се изключат автоматично за няколко минути или дори за няколко секунди, за да дадат възможност на мрежата да се стабилизира. Друг пример е, когато доставчикът на електрическа енергия може да извършва настройка на температурата на охлаждане в домовете за няколко минути, за да управлява пиковото търсене и да бъдат избегнати прекъсвания.

AMI технологиите ще осигурят потребителски отговор на търсенето чрез потребителски решения за цените на електрическото захранване. Освен това, при напълно работещи HAN системи, компаниите доставчици ще получават данни за консумацията на потребителите в реално време, за да управляват ефективно търсенето и предлагането. Този достъп до данни в реално време ще предостави възможност компанията доставчик да има по-ефективен протокол за планиране на своите производствени, преносни и разпределителни активи.