Цахилгааны Байшин Шийдэл: Үр Ашигтай Цахилгаан Эрчим Хүчний Менежментийн Интеграцлагдсан Систем

Цахилгаан байшин системүүдийг ойлгох ба орчин үеийн цахилгааны үр ашигтай байдлын хувьд тогтоосон үүрэг

Цахилгаан байшин тодорхойлох ба цахилгааны үр ашигтай байдлын талаар

Орчин үеийн гэрийн систем нь гэр дэх цахилгааныг илүү сайн удирдахын тулд олон төрлийн төхөөрөмж, автомжуулалтын боломжууд, төв удирдлагын самбаруудыг нэгтгэдэг. Гэрлэгч, халаалтын систем, кондиционер, кухний төхөөрөмжүүд нэг төв системээр ажиллах үед гэр хороололд цахилгаан хэмнэгдэж, амьдрах дөхөөрөмж нь буурдаггүй байдаг. Эрчим хүчний яамнаас өнгөрсөн жил хэвлүүлсэн судалгаагаар ийм интегрчлэгдсэн цахилгааны системтэй гэрт цахилгаан хэрэглээ нь энгийн гэртэй харьцуулахад 18-22 хувь багассан байдаг. Ийм цахилгаан хэмнэлт нь өнөөгийн байгаль орчны зорилтод хүрэх, сарын зардлаа хянах гэх мэт гэр бүлийн хувьд чухал ач холбогдолтой юм.

Гэр бүлийн цахилгааны удирдлагын систем (HEMS) хэрхэн амьжиргааны цахилгааны хэрэглээг өөрчилж байна

HEMS нь төв цэгүүд болгон ажиллаж, хэрэглээний загварыг шинжилж, зардлыг багасгахын тулд төхөөрөмжийн ажиллагааг автоматаар тохируулдаг. Энэ нь цахилгаан хэрэглээг оройн цагаас бусад үед шилжүүлэх, сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг эрсдэлд нь дээр тавьж, ачааллыг динамик тэнцвэржүүлэх боломжийг олгодог. 2024 оны GridWatch тайлангийн мэдээнээс үзвэл, HEMS-ийн хэрэглэгчид шууд хариу үйлдэл хэрэгжүүлснээр сарын цахилгааны нэхэмжлэг 27–30% бууруулж чаддаг.

Оюун ухаант гэрийн автоматжуулалтын болон хэрэглэгчдийн хүлээн зөвшөөрөх явцын дагуу хөдөлгөөн

2020 оноос хойш 2024 оны Parks Associates-ийн мэдээллээр орчин үеийн гэрийн төхөөрөмжүүдийг ашиглаж буй тоо 143%-иар өссөн бөгөөд ирэх жил дэх Америкийн ордуудын ойролцоогоор 58% нь автоматаар энерги удирдах системтэй болох боломжтой юм. Одоо үед хүмүүс интернетэд холбогдсон төхөөрөмжүүд нь тухайлбал цахилгаан эрчим хүчний түгээлтийн зэргээр тэг цацралд хүрэхийг оролдож буй хүмүүсийн хувьд илүү сайн ажиллахыг хүсч байна. Өмнөх үеийн цахилгаан шугамын системд тулгуурлахын оронд гэрийн цахилгаан эрчим хүчний хөдөлгөөнийг үнэхээр сайжруулах боломжтой цогц системийг эзэгтэйдэл нь өмнө хэзээ ч байгаагүйгээр хайж байна.

Цахилгаан гэр дэх шийдлийн интеграцит удирдлагын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Орчин үеийн гэр дэх төхөөрөмжүүдийн төвлөрсөн удирдлагын систем нь үр ашигтай ажиллагааны үндэс

Өнөөгийн гэрийн цахилгаан системүүд нь гэрэл, халаалтаас эхлээд аюулгүй байдлын системүүд болон гал тогооны цахилгаан төхөөрөмжүүдийг нэг самбарын хяналтаар удирдах төв удирдлагын нэгжид ихээхэн тулгуурладаг. Удирдлагын төвүүд нь гэр доторх олон төрлийн интернетээр холбогдсон мэдрүүлэгчдээс мөн оюун ухаант цахилгаан хэмнэгч төхөөрөмжүүдээс мэдээлэл цуглуулдаг. Энэ нь хүмүүс гэр доторх өөр өөр бүс нутагт шилжих үед эсвэл цаг тутмын цахилгааны тариф өөрчлөгдөх үед автоматаар урвал үзүүлэх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, цахилгааны төлбөр хамгийн өндөр байх үед зарим төхөөрөмжүүд бүрэн цахилгааныг нь хааж болох ч хөргөгч шиг чухал зүйлс нь ямар нэгэн сааталгүйгээр хэвийн ажиллаж байгаа юм.

Нэгдсэн платформ ашиглан цахилгаан энерги удирдах болон цахилгаан хэмнэлт

Нэгдсэн энерги удирдлагын платформ нь цахилгаан хэрэглээг оновчлохын тулд төхөөрөмж тус бүрийн ашиглалтын дүр тогтолд шинжилгээ хийдэг. 2024 оны судалгаагаар ийм системүүд орон сууцны энергийн алдагдлыг оюун ухаантай ачааллыг тэнцвэржүүлэх, тариф мэддэг хуваарилалтын тусламжтайгаар 18–27% бууруулдаг байна. Амжилттай алгоритмууд нь өдөр тутмын нарны гэрлийн үеэр сөрөг бус энерги, шөнөд баттерейн агуулахыг хадгалалтын зориулалтаар ашигладаг бөгөөд энэ нь нийт үр ашгийг сайжруулдаг.

Ухаалаг гэрийн төхөөрөмжүүдийн харилцан ажиллах чадвар нь ганц утасгүй систем дотор

Үр дүнтэй цахилгааны гэр бүлийн шийдлүүд нь Zigbee, Z-Wave болон Matter зэрэг протоколуудыг ашиглан олон брендийн төхөөрөмжтэй харилцан тохирох чадвартай байх шаардлагатай. Энэ нь гэр бүлийн гишүүд өөр өөр үйлдвэрлэгчдээс гаралтай төхөөрөмжүүдийг нэгдсэн удирдлагын дор ашиглах боломжийг олгодог. 2023 оны Ponemon Institute-ы судалгаагаар оронд суугчид 3 эсвэл түүнээс олон брендийн ухаалаг бүтээгдэхүүн ашигладаг нь 63% байна.

Цахилгааны хэрэглээг бодит цагт хянах болон оновчлох аргууд

Хэсгийн хяналтын тоголд хэрэглээний кВт-ийн хэмжээ, нарны эрчим хүчний үйлдвэрлэл, агуулахын түвшинг харуулсан самбаруудын дагуу мэдээллийг бодит цагаар харуулна. Машин сургалтын загварууд эдгээр мэдээллийг дараахь зорилгоор боловсруулна:

• Орон сууцны эрчим хүчний хэрэглээний 5–10%-ийг эзлэх нууц хэмнэлтийг илрүүлэх
• Цахилгаан эрчим хүчний ачааллын хэвийн бус байдлын үндсэн дээр цахилгаан багажны техникийн засварын шаардлагыг урьдчилан таамаглах
• Цаг агаарын урьдчилсан мэдээ болон оршин суугчдын мэдээллийг ашиглан термостатын тохиргоог засварлах

Одоо интеграцчилсан эрчим хүчний менежментийн системүүд нь гибрид нарны гэрэлтүүлэг-хадгалалтын тоголд нийлүүлэлт болон эрэлтийг тэнцвэржүүлэхэд 5 минутаас бага хугацааны хариу үйлдэлд ажилладаг.

Технологийн интеграц: Цахилгаанын гэрийн системүүдийг оюунлаг инфраструктуртай холбох

Эрчим хүчийг үр дүнтэй ашиглахын тулд сөрөг бус эрчим хүчний системүүдтэй интеграцчилэх

Өнөөгийн гэрийн цахилгааны тогтолцоонууд нарны самбар, жижиг салхины генераторууд, цахилгаан хурдны банкуудыг анхнаас нь төсөлд нь шууд оруулж байна. Нэгэн судалгаагаар энэхүү хоёрд нэг нь одоо байгуулагдаж буй бүх шинэ далайн байшинд эдгээр цэнэгийн шийдлийг ашиглаж байна. Үндсэн санаа нь бодитой бөгөөд нар мандаж байхад нарны цахилгаан нь шөнөд цахилгааныг эргүүлэхэд буцаж ордог бөгөөд энэ нь бохир давсны түлш шатаахыг багасгадаг. Бодит байдал дээр юу болдгийг нь харцгаая. Одоо ихэнх ухаалаг байшингуудыг нарны тоног төхөөрөмжтэй хамт интернетээр холбогдох датчикүүдээр хангаж байна. Эдгээр төхөөрөмжүүд цаг агаарын талаар мэдээлэл авч, хүмүүс өдрийн туршид цахилгааныг хэрхэн хэрэглэдгийг үндэслэн цахилгааныг хэрэглэх аргыг өөрчилдөг.

Оршин суугчдын цахилгааны эрэлтэд ухаалаг торонд нэвтрүүлэх нь түүний нөлөө

Оюунлаг дансны баазны хооронд хоёр чиглэлийн харилцан яриа хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь туршилтын програмуудад цагийн ачаалал 19%-иар буурахад хүргэдэг (Vocal Media 2023). Цахилгааны эрэлт их үед ажиллагааг нь хойшлуулж болох бөгөөд хэрэглэгчдийн тааламжийг нөлөөлдөггүй оюунлаг ус халаагуур зэрэг цахилгаан шүүх төхөөрөмжүүд нь чухал давуу талтай байна. Учир нь АНУ-ын цахилгааны нийт хэрэглээнд орон сууцны барилгууд 37%-ийг эзэлдэг.

Урьдчилан таамаглах ачааллыг тэнцвэржүүлэх ухаалаг цахилгаан менежмент

Онц ухаантай системүүд нь өнгөрсөн хэрэглээний бүтцийн дагуу болон барилгын дотор хэн байгаагаас хамааран энерги хэрэгтэй болохыг урьдчилан таамаглах чадвартай болсон. 2024 онд Стэнфордын хийсэн сүүлийн үеийн судалгаа нь эдгээр хиймэл оюуны удирдлагатай халаалтын болон хөргөлтийн тогтолцоонд сонирхолтой нэг зүйлийг илрүүлсэн. Ийм олон давхар апартмент барилганд цахилгаан хэрэглээг дунджаар 32 хувь бууруулжээ. Яаж гэвэл цахилгааны тариф өсөх үеийн урд цагаар өрөөнийг хөргөх процессыг эхлүүлдэг. Түүнчлэн ижил онц ухаантай системүүд хүмүүс байхгүй бүс дэх гэрлийн чийгийг автоматаар бууруулж, температурын хяналтыг тохируулж, барилгын бусад хэсэгт байгаа хүмүүст дотоод аюулгүй байдал бүрдүүлдэг.

Онц ухаантай барилга болон IoT: Гэрийн болон цахилгаан шугамын холболт

IP-тэй хэрэгслийн сүлжээ нь оюунлаг хэлхээний таслуурыг болон цахилгаан тээврийн хэрэгсэлийг түгээн худалдаалах замаар хотын цахилгааны сүлжээний үйл ажиллагааг хангана. Энэ хоёр чиглэлийн мэдээллийн урсгал нь хөршүүдийг виртуал цахилгаан станц болгон ажиллуулах боломжийг олгодог. 2025 онд зах зээлийн таамаглалаар ирэх 2027 он гэхэд шинэ орон нутгийн хөгжлийн 45% нь цахилгааны тогтворжилтын чадамжтай байх болно.

Цахилгааны байшин шийдлийн хэмжээлтэй ашигтай тал болон бодит ашиглалтын жишээ

Цэнэггүй энергийн байшингийн оюунлаг барилгын технологи

Цахилгааны байшин систем нь орон сууцны барилгын барих үед урт хугацаанд тэсвэртэй байдалд ихээхэн нөлөө үзүүлж байна. Тухайлбал цэнэггүй энергийн байшинд нарны хавтан, баттерейн агуулах болон оюунлаг инвертерийг нэгтгэн ашиглан эдгээр байшинг 24 цагийн турш сэргээгдэх энергиэр ажиллуулах боломжийг олгодог. Ийм интеграцчилсан шийдлээр дамжуулан дэлхийн оюунлаг энергийн зах зээл 2030 онд 330 тэрбум ам.долларыг давж гарах болно.

Энэ хотын орон сууцны комплекс дэх оюунлаг автоматжуулалтаар энергийн ашиглалтыг сайжруулах

Төвийн цахилгааны платформууд нь олон нэгжтэй хотын барилгын хэрэглээг 15–30%-иар бууруулсан. HVAC цагийн хуваарийг автоматаар удирдах, хэрэглэгчийн ачааллыг шилжүүлэх, мөн байрлалаас хамааран коридорын гэрлийг удирдах замаар эдгээр системүүд нь комплексуудыг хатуу нөхцөлт нүүрстөрөгчийн дүрэмд нийцүүлэх, үйл ажиллагааны зардлыг бууруулахад тусалж байна.

HVAC болон гэрлийн автоматжуулалт нь ойролцоох байшинд ачааллын үр мөрийг бууруулж байна

Нэг гэр бүлийн байшинд HVAC болон гэрэл нь энерги хэрэглээний 54%-ийг эзэлдэг бөгөөд ухаалаг тохируулга нь маш үр дүнтэй байжээ. Гео-хүрээлэнгийн термостат болон өдөр тутмын гэрэлд нийцсэн LED систем ашигладаг ойролцоох ухаалаг байшин нь хэмнэлтийн туршилтын программаар ачааллын үр мөрийг 25%-иар бууруулсан.

Автоматжуулсан энерги хэмнэлтийн хэмжээ болон урт хугацаат зардлын бууралтыг тооцоолох

Эхний үнийн саад үлдсэн хэвээр байсан ч автомжуулсан цахилгаанын систем 18–22% хэмнэлттэй ажилладаг. Цаг ашиглалтын тарифын оновчлолтой болон урьдчилсан сэргийлэх мэдэгдлүүдийг нэмбэл эдгээр системүүд нь 4–7 жилийн дотор хөрөнгө оруулалтаа бүрэн буцаадаг. Энэ нь цахилгааны үнэ жил бүр 5%-иар өсөх үед маш таатай санхүүгийн санал юм.

Цахилгаанын байшин, барилгын удирдлагын системийн ирээдүй болон тулгарч буй бэрхшээлүүд

Оюунлаг орчин системүүдийн харилцан ажиллах чадвар болон аюулгүй байдлын бэрхшээлүүдийг давах

Цахилгаанын байшин салбар нь хэрэглээ өсөх тусам томоохон бэрхшээлүүдэд тулгарч байгаа бөгөөд аж ахуйн нэгжийн энергийн удирдлагын төслүүдийн 73% нь төхөөрөмжүүдийн харилцан ажиллах чадваргүй байдалтай холбоотойгоор хоцордог (Alexandria Engineering Journal, 2024). 2033 он хүртэлх жилүүдэд оюунлаг барилгын системүүдийн жилийн дундаж өсөлт 14.17% байх боломжтой боловч аюулгүй байдлын сул талууд нь айдас төрүүлж байна. Шинээр бий болсон шийдлүүдэд дараахь ордог:

• Брэндүүдийн хоорондох алдааг 40%-иар бууруулах нэгдсэн холбоо бүрдүүлэх протоколууд
• Кибер довтолгооны эрсдлийг 58%-иар бууруулах квант-эсэргүүцэх шифрлэлт
• Бодит цагийн сэргийл арга хэмжээ авах боломжийг олгосон төвлөрөлгүй баталгаажуулалт

Дараагийн үеийн төвөөс удирдагдах төвүүд болон орчин үеийн хотын нэгдэл

Хотын нийт ачааллыг тэнцвэржүүлэх замаар цахилгааны хэмнэлт 27%-иар бууруулдаг гэж 2025 оны орчин үеийн инфраструктурын судалгаанд заасан. Цахилгаан шүүх байшин руу шилжих нь орчин үеийн удирдлагын төвүүд яаж ажиллаж байгааг харуулж байна:

1. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэгчийг нийтийн эрчим хүчний эрэлттэй хамт синхрончилж удирдах
2. Оройн цагийн өндөр тариф үеэр нарны цахилгааныг автоматаар хадгалах
3. Нийтийн микросүлжээн дэх ч аварийн цахилгааныг хуваалцах боломжийг олгох

Эдгээр системийг ашиглан аймгийн сүлжээнүүд 2023 оны туршилтын үеэр цахилгааныг 63%-иар багасгасан. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн хотын нэгдлийг бүрэн хэрэгжүүлэхийн тулд орон сууцны автоматжуулалтад ашиглагдаж буй 140 гаруй IoT протоколын өгөгдлийн стандартчлалыг шийдэх шаардлагатай.

НӨАТ-ын хэсэг

Цахилгааны байшин систем гэж юу вэ?

Цахилгааны байшин систем гэдэг нь цахилгааны хэрэглээг илүү үр ашигтай удирдахын тулд орчин үеийн байшин технологийг ашигладаг нэгдсэн тогтолцоо юм. Энэ нь цахилгааны алдагдлыг бууруулах, зардлыг багасгах боломжийг олгодог.

Гэрийн цахилгааны удирдлагын систем (HEMS) хэрхэн ажилладаг вэ?

HEMS нь зарцуулалтын загварыг шинжилж, төхөөрөмжийн ажиллагааг автоматаар тохируулж, зардлыг хамгийн бага болгох бөгөөд ихэвчлэн цахилгааны нэхэмжлэгийг 30%-иар бууруулдаг.

Төвлөрсөн удирдлагын системийн давуу тал юу вэ?

Төвлөрсөн удирдлагын систем нь нэг хяналтын самбарыг ашиглан оюун ухаант гэрийн олон төхөөрөмжийг удирдаж, үр ашгийг нэмэгдүүлж, цахилгааны зардлыг бууруулдаг.

Цахилгааны гэр хорооллын системүүд сүлжээний тогтвортой байдлыг хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Оюун ухаант сүлжээнд интеграцлаагүй цахилгааны гэр хорооллын системүүд нь динамик үнэдэл, хэрэглээг удирдах боломжийг олгох бөгөөд өдрийн хамгийн их ачааллыг бууруулж, сүлжээний тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

Оюун ухаант гэр хорооллын системийг нэвтрүүлэхэд тулгарч буй гол дутагдал юу вэ?

Гол дутагдалд төхөөрөмж тус бүрийн харилцан ажиллах чадвар, аюулгүй байдлын сул тал, ялгаатай брэндүүдийн хооронд гүйцэд интеграцыг хангахын тулд ерөнхий харилцаа холбооны протоколын шаардлага ордог.