Μείωση κατανάλωσης ενέργειας = αύξηση λειτουργικών κερδών

Η ενεργειακή κτιριακή καταγραφή (Building Energy Profiling) οδηγεί σε εξοικονόμηση που μπορεί να ξεπεράσει το 20% και να «μεταφραστεί» σε αύξηση της ετήσιας λειτουργικής και καθαρής κερδοφορίας μιας επιχείρησης.

Η κατανόηση των τύπων και ποσοτήτων της καταναλισκόμενης ενέργειας από τα διάφορα συστήματα, εντός μιας κτιριακής εγκατάστασης, είναι σημαντική στο να διαμορφωθεί μια ενεργειακή πολιτική, καθώς και να επιτευχθεί μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για το 42% περίπου της παγκόσμιας ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ενέργειας χρησιμοποιείται για την ηλεκτροδότηση συσκευών όπως τα συστήματα φωτισμού, θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού. Στις ανεπτυγμένες χώρες η κατανάλωση της ενέργειας των κτιριακών εγκαταστάσεων ανέρχεται στο 50%-60% της ηλεκτρικής κατανάλωσης.

Η εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να ξεκινήσει από ένα μέτριο και συντηρητικό ποσοστό της τάξης του 2%, χάρη σε απλές αλλαγές καθημερινής συμπεριφοράς των χρηστών και διαχειριστών των εγκαταστάσεων, και να φτάσει στο εντυπωσιακό ποσοστό του 20% και πλέον τοις εκατό, εξαιτίας της χρήσης ευέλικτου κτιριακού αυτοματισμού, αλλά και των παρεμβάσεων στο κτιριακό κέλυφος. Για ένα σύνολο κτιρίων που ανήκουν στον ίδιο οργανισμό, μια ετήσια εξοικονόμηση της τάξης του 2%, μπορεί να φτάσει το 20% κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες και θα μπορούσε να ερμηνευτεί, τελικά, ως μία αύξηση των καθαρών κερδών, μέσω της δραστικής βελτίωσης των EBITDA.

Η εφαρμογή των καινούργιων τεχνολογιών μέτρησης, βασιζόμενων στο διαδικτυακό νέφος, προσφέρουν την ευκαιρία στον ενεργειακό διαχειριστή να αναλύσει ενδελεχώς τους δείκτες της ενεργειακής κατανάλωσης. Κάποιος μπορεί να ξεκινήσει με τη χρήση σχετικά μικρού αριθμού υπομετρητών και καθώς η ανάλυση εξελίσσεται και η επιχείρηση ευνοείται, γίνεται εμφανές ότι περισσότεροι υπομετρητές θα μπορούσαν να εγκατασταθούν ώστε να μπορούν να οδηγήσουν σε απτά και μετρήσιμα οφέλη τηρώντας το δείκτη απόδοσης της επένδυσης. Η διαδικασία μπορεί να θεωρηθεί επαναλαμβανόμενη σύμφωνα και με τον παρακάτω κύκλο:

Οι υπομετρητές ενέργειας έχουν υποστεί επαναστατικές αλλαγές την τελευταία δεκαετία. Εκτός από την μέτρηση υψηλής ακρίβειας που επιτυγχάνουν, έχουν την ικανότητα να επικοινωνούν τα καταμετρημένα δεδομένα τους στο διαδίκτυο/cloud ακόμη και σε πραγματικό χρόνο, και να παρέχουν στον χρήστη ένα σύστημα ενεργειακής διαχείρισης με ιδιαίτερα αξιοποιήσιμες πληροφορίες, σε χρόνους που πριν δεν ήταν δυνατόν. Η πληροφόρηση είναι προσβάσιμη από παντού και από οποιαδήποτε συσκευή που έχει την δυνατότητα σύνδεσης στο Internet και περιήγησης μέσω κάποιου Internet browser. Όλα αυτά τα δεδομένα μπορούν να καθοδηγήσουν τη λήψη αποφάσεων για δράσεις που αφορούν την ενεργειακή στρατηγική και την ενεργειακή αποδοτικότητα των συγκεκριμένων κτιρίων.

Τα χαρακτηριστικά των υπομετρητών διαδικτυακού νέφους

O διαδικτυακά ενεργοποιούμενος υπομετρητής ηλεκτρικής ενέργειας είναι μια συσκευή σχεδιασμένη να παράσχει ηλεκτρικές μετρήσεις υψηλής ακρίβειας σε πραγματικό χρόνο. Με τον όρο «ηλεκτρικές μετρήσεις» εννοούμε μετρήσεις που αφορούν στην ηλεκτρική συμπεριφορά μιας εγκατάστασης (στον οικιακό χώρο, τον επαγγελματικό καθώς και το χώρο μιας μεγάλης βιομηχανικής εγκατάστασης). Παραδείγματα τέτοιων μετρήσεων είναι η τάση, το ρεύμα, η ενεργός ισχύς, ο συντελεστής ισχύος, η άεργος ισχύς κ.α. Αυτές οι μετρήσεις μεταδίδονται από τη συσκευή μέτρησης ασύρματα σε προκαθορισμένο χρονικό διάστημα ή κατ απαίτηση και μπορούν να γίνουν αντικείμενο διαχείρισης από αντίστοιχες εφαρμογές με σκοπό να εμφανίζονται σωστά και να αναλύονται.

Κάθε υπομετρητής έχει τη δυνατότητα να πάρει πολλαπλά δείγματα ανά λεπτό και να δώσει τις μετρήσεις με πολύ χαμηλό συντελεστή λάθους (<1%).

Η συσκευή παρακολούθησης της ενέργειας της Meazon παρουσιάζει υψηλή συμβατότητα με τριφασικές, καθώς και μονοφασικές εγκαταστάσεις, ενώ παράλληλα παρέχει ενσωματωμένους διακόπτες (ή υποστηρίζει την ενσωμάτωση των ρελέ) με σκοπό να ελέγχει ασύρματα συγκεκριμένα φορτία, καθώς και να χρονο-προγραμματίζει την ώρα της λειτουργίας τους.

Το ZigBee και η χρήση του

Η επικοινωνία ανάμεσα στους υπομετρητές και τη συσκευή συγκέντρωσης των τοπικών πληροφοριών μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα πρωτόκολλο ασύρματης επικοινωνίας για την εξοικονόμηση του χρόνου εγκατάστασης αλλά και χρημάτων. Το ZigBee είναι ένα χαμηλού κόστους, χαμηλής ισχύος ασύρματο πρότυπο mesh δίκτυο. To χαμηλό κόστος επιτρέπει στην τεχνολογία να διαδοθεί ευρέως στις εφαρμογές ελέγχου και παρακολούθησης. Επίσης, η χαμηλή κατανάλωση ισχύος επιτρέπει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής με μικρότερες μπαταρίες. Η δικτύωση Mesh παρέχει υψηλή αξιοπιστία και μεγαλύτερο εύρος κάλυψης. Το επίπεδο του δικτύου ZigBee υποστηρίζει εγγενώς ταυτόχρονα «star» και τυπικά «tree δίκτυα», καθώς και mesh δίκτυα. Κάποια από τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των υπομετρητών φαίνονται παρακάτω.

Η τοπική συγκέντρωση και η επικοινωνία δεδομένων

H τοπική συσκευή συγκέντρωσης (Gateway) χρησιμοποιείται για να συλλέξει δεδομένα από τους υπομετρητές και τους αισθητήρες με τις ακόλουθες επικοινωνιακές δυνατότητες:

Μετάδοση καταμετρημένων τιμών μέσω HTTP, ανά διαστήματα που καθορίζονται από τον χρήστη (default 5 λεπτά).
Δυνατή σύνδεση με WebSocket που επιτρέπει ασύρματο έλεγχο των συσκευών (ρελέ, άνοιγμα-κλείσιμο και χρονοπρογραμματισμό).
Δημοσίευση/Εγγραφή τιμών μέσω MQTT για μετάδοση μέτρησης καθώς και για απομακρυσμένο έλεγχο.
Αυτόματη λειτουργία αναβάθμισης μέσω MQTT+HTTP.
Τοπικός HTTP server για γρήγορη και εύκολη παρακολούθηση του ZigBee δικτύου, ικανός για επιτήρηση σε πραγματικό χρόνο καθώς και εκτέλεσης διαχειριστικών λειτουργιών στο Gateway και το ZigBee δίκτυο.

Εκτός από τα παραπάνω, το Gateway αποθηκεύει περιοδικά μετρήσεις σε μια τοπική βάση δεδομένων. Τα χρονικά διαστήματα αποθήκευσης μπορούν να συγχρονιστούν με εκείνα των μεταδόσεων, υποδεικνύοντας επίσης την επιτυχία της μετάδοσης των δεδομένων, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο επαναλήψεις των δυνητικά μη επιτυχημένων.

Σε συγκεκριμένες εφαρμογές όπου οι υπηρεσίες Cloud δεν είναι διαθέσιμες εξαιτίας της ασφάλειας/πολιτικής/τεχνικών περιορισμών, οι εγγραφές στις βάσεις δεδομένων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για offline/τοπική χρήση και είτε να ανακτηθούν άμεσα ή να εξαχθούν σε μια ποικιλία από δημοφιλείς μορφές εγγράφων, όπως csv. Αυτό επιτρέπει την αποθήκευση των μετρήσεων, για την μετέπειτα διαδικασία της επεξεργασίας για σκοπούς ανάλυσης.

Το Gateway μπορεί να υποστηρίξει Ethernet, 3G/GPRS, Wi-Fi back hauling interfaces με σκοπό να λειτουργήσει σε οποιαδήποτε περιβάλλον, εξαρτώμενο από τη διαθεσιμότητα της υποδομής ώστε να ανταποκρίνεται στο μικρότερο πιθανόλειτουργικό κόστος.

Το cloud και τα χαρακτηριστικά του επιπέδου ελέγχου

Tο Gateway ενοποιεί τις μετρήσεις και τις μεταδίδει στους cloud servers για περαιτέρω επεξεργασία. Η δομή του cloud που φιλοξενεί την αντίστοιχη υπηρεσία θα πρέπει να είναι ανοιχτή, ευέλικτη και αξιόπιστη χωρίς κανένα single point of failure. Η υπηρεσία Meazon cloud βασίζεται στο Microsoft Azure. Οι υπηρεσίες είναι συνεχώς διαθέσιμες να παραλάβουν εισερχόμενες μετρήσεις που προέρχονται από τις εγκαταστάσεις των πελατών. Το Azure επιτρέπει την απρόσκοπτη προσθήκη περισσότερων εμφανίσεων της υπηρεσίας καθώς η βάση των πελατών μεγαλώνει.

Κατά την άφιξη των πληροφοριών, οι ανεπεξέργαστες μετρήσεις αποθηκεύονται σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων. Κατά συνέπεια, οι αποθηκευμένες μετρήσεις υφίστανται επεξεργασία για να διευκολύνουν την παραγωγή εκθέσεων κι άλλες αναλυτικές δραστηριότητες επεξεργασίας. Το επίπεδο Cloud φιλοξενεί επίσης, ακόμη μια κατηγορία διαδικτυακών υπηρεσιών που είναι αρμόδιες για τη δρομολόγηση μηνυμάτων ελέγχου ανάμεσα στον πελάτη και στη δομή της υπηρεσίας όπως το on/off και εντολές χρονοπρογραμματισμού. Η δομή του επιπέδου του Cloud και ελέγχου λειτουργεί σε 24x7.

Εφαρμογή και χαρακτηριστικά του επιπέδου υπηρεσίας

Oι τελικοί πελάτες, επιχειρηματικοί εταίροι και integrators καθώς επίσης και οι Εταιρείες Ενεργειακών Υπηρεσιών (ESCOs) έχουν τον πλήρη έλεγχο στις εγκαταστάσεις μέσω του διαδικτυακού portal. Από την πλευρά των μετρήσεων ένας εξουσιοδοτημένος τελικός χρήστης μπορεί να ελέγξει τη λειτουργία των εγκατεστημένων μετρητών, να εξετάσει γρήγορα δείκτες σε πραγματικό χρόνο όπως την τρέχουσα ισχύ, την συνολική ενέργεια, την ημερήσια ενέργεια κλπ. Αξίζει να σημειωθεί ότι δίνεται η δυνατότητα συγκρίσεων σε όλους τους τύπους μετρήσεων για ένα μετρητή και για διαφορετικές χρονικές περιόδους αλλά και παράλληλα δίνεται η δυνατότητα συγκρίσεων για παραπάνω μετρητές για την ίδια χρονική περίοδο με την χορήγηση εκθέσεων ανά τέταρτο της ώρας/ανά ώρα/ανά μέρα/ανά μήνα/ανά έτος για οποιαδήποτε γκρουπ μετρητών.

Οι οικονομικές εκτιμήσεις και προβλέψεις καθώς και η ενεργειακή υπογραφή κτιρίων, η ανάλυση φορτίων, η ανάλυση μέγιστου φορτίου, η απεικόνιση με θερμικούς χάρτες των μεταβλητών και η παρακολούθηση των φωτοβολταϊκών συστημάτων και συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού σε σχέση με τον παράγοντα της θερμοκρασίας παρέχουν πολύτιμες και αξιοποιήσιμες πληροφορίες και στο μη τεχνικό προσωπικό ενός οργανισμού. Από την πλευρά του ελέγχου, ένας εξουσιοδοτημένος τελικός χρήστης μπορεί να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει έναν μετρητή. Επιπλέον, μπορεί να ορίσει κανόνες που ενεργοποιούν ειδοποιήσεις (μέσω e-mail και/ή μέσω SMS) όταν η ενέργεια και η ισχύς ξεπερνάει συγκεκριμένα όρια κατά τη διάρκεια συγκεκριμένης περιόδου. Οι χρονικές περίοδοι και τα όρια είναι πλήρως καθορισμένα από τον χρήστη.

Συμπεράσματα

Η ενεργειακή διαχείριση ως υπηρεσία μπορεί να δημιουργήσει υψηλή αξία στις κτιριακές εγκαταστάσεις συμπεριλαμβανομένης της άμεσης βελτιστοποίησης των ταμειακών ροών (αποτύπωση στους μειωμένους λογαριασμούς) και αύξηση της εμπορικής αξίας των ακινήτων με την πάροδο των ετών. Η αρχική επένδυση αποδεικνύεται πρακτική καθώς το έργο ξεκινά μικρό και αυξάνεται σταδιακά και τα οφέλη της επένδυσης γίνονται εμφανή. Επιπρόσθετα, σύμφωνα με το μοντέλο των Εταιρειών Ενεργειακών Υπηρεσιών η αρχική επένδυση μπορεί να ελαχιστοποιηθεί ακολουθώντας ένα σχέδιο επιμερισμού του κόστους και χρηματοδότησης από τρίτους.

Η πλατφόρμα διαχείρισης της ενέργειας συμπεριλαμβανομένου του επιπέδου του έξυπνου υπομετρητή ενέργειας, της επικοινωνίας, του cloud και του επιπέδου ελέγχου καθώς και του επιπέδου υπηρεσιών είναι αρκετά σημαντικά καθότι αποσκοπούν στην υποστήριξη επιχειρηματικών μοντέλων. Μια ανοιχτή προσέγγιση βασισμένη σε IP/IoT ακολουθώντας τη λογική «pay as you grow» μπορεί να συμβάλλει σε έναν ταχύτερο ρυθμό υιοθέτησης τέτοιων υπηρεσιών.

Άρθρο των κ. Ιωάννη Γιωνά, Εμπορικού Διευθυντή της Meazon AE και κ. Νεκτάριου Μωραΐτη, Solution Manager της Meazon AE.