استراتيجيات إدارة الطلب على الطاقة من بيك في المباني السكنية المتعددة الوحدات

Understanding Peak Energy demand in Multi-Unit Buildings

ويحدث الطلب على الطاقة من البقاع في المباني السكنية المتعددة الوحدات عندما يصل استهلاك الكهرباء إلى أعلى نقطة خلال فترة معينة، عادة في فترات الصيف الساخنة عندما ترتفع حمولات التكييف، أو خلال صباح الشتاء البارد عندما تدار نظم التدفئة بكامل طاقتها، وفي المباني التي يبلغ عدد الوحدات العشرات أو المئات منها، فإن الاستخدام المتزامن للأجهزة، والإضاءة، والمصاعد، والمضخات، ونظم HVAC يمكن أن يخلق ارتفاعا هائلا في تكلفة البنى الكهربائية الخارجية.

ولا تكون أحداث الطلب على البقاع عشوائية؛ فهي تتبع دورات يمكن التنبؤ بها ترتبط بالطقس، والجدول الزمني للشغل، والسلوك المقيم، مثلا، في العديد من المباني المتعددة الوحدات، تحدث ذروة الصباح بين الساعة السادسة صباحا والساعة التاسعة صباحا عندما يستيقظ السكان، وتستخدم الحمامات التي تسحب المياه الساخنة من سخانات المقاومة الكهربائية، وتشغل أجهزة المطبخ، وتتحول إلى أضواء، وترتفع ذروتها بعد الظهر عادة بين الساعة الثالثة مساء و ٧ مساء.

ويمتد أثر ارتفاع الطلب على ذروته غير المنظم إلى ما يتجاوز فواتير الفائدة المرتفعة، ويمكن أن تسبب الحمولات القصوى المفرطة في تحميل المحولات، وانخفاضات في الفولط، وفشل المعدات قبل الأوان، كما أنها تزيد من البصمة الكربونية للمبنى لأن محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري والتي تكون أقل كفاءة من توليد الحمولات الأساسية، وبالنسبة لمالكي الممتلكات والمديرين، فإن خفض الطلب على السلع الأساسية هو مسار مباشر لجذب وفورات التكاليف التشغيلية، وتأجيل الإنفاق على رأس المال.

لماذا إدارة مسائل الطلب على بيق

أما بالنسبة لمالك المبنى، فإن كل كيلوات خُفّضت خلال فترات الذروة يمكن أن تقلل من رسوم الطلب على فاتورة المرافق، التي كثيرا ما تُبلغ 30 في المائة إلى 50 في المائة من مجموع تكاليف الكهرباء في البيئات التجارية والوحدات المتعددة، كما أن خفض الطلب على الطاقة إلى الحد الأقصى يمكن أن يؤدي إلى تحويل الهياكل الأساسية للبناء في حدود قدرتها على تصميمها، مما يقلل من الحاجة إلى رفع مستويات الطاقة الكهربائية عند إضافة حمولات جديدة مثل رسوم المضخات الكهربائية.

ومن منظور الاستدامة، تمثل إدارة الطلب على ذروتها حجر الزاوية في بناء إزالة الكربون، وتطبق ولايات قضائية عديدة معايير إلزامية لتحديد المعايير والأداء تتطلب من المباني المتعددة الوحدات خفض كثافة استخدام الطاقة وكميات الذروة، وقد يؤدي عدم معالجة الطلب على ذروة إلى فرض عقوبات أو انخفاض تقييم الممتلكات أو صعوبة الحصول على التمويل، وبالإضافة إلى ذلك، تقدم شركات المرافق العامة حوافز مالية متزايدة للمباني التي تشارك في برامج الاستجابة للطلبات، حيث يوافق مالكو المباني على خفض الحمولة عند الطلب خلال برامج الطوارئ الجديدة.

External link:] The U.S. Department of Energy provides extensive resources on demand response for commercial and multifamily buildings at ]energy.gov/energysaver/demand-response.

الاستراتيجيات الرئيسية لخفض عدد بيك

ولا تكفي أي استراتيجية واحدة لإدارة الطلب على الذروة في المباني السكنية المتعددة الوحدات، ويجمع النهج الأكثر فعالية بين التشغيل الآلي على مستوى المباني، وبرامج السلوك المقيم، وتحسين الظروف، والإدارة الفعالة للشحنات الكهربائية الكبيرة، كما أن هذه الاستراتيجيات أثبتت جدواها ويمكن تكييفها مع أي حجم من المباني والمناخ.

1- برامج خصخصة وقت الاستخدام والحوافز

وتفرض هياكل التسعير في وقت الاستخدام معدلات أعلى خلال ساعات الذروة وانخفاض معدلات أوقات الفراغ، وعندما يرى السكان إشارة مالية واضحة، يقوم كثيرون بنقل الأنشطة الكثيفة الطاقة طوعا، مثل غسل الصحون أو الغسيل، إلى مسايات أو عطلات نهاية الأسبوع، ويمكن لمديري المباني أن يضاعفوا هذا الأثر عن طريق تركيب أجهزة تسخين المياه القابلة للبرمجة ومجففات الملابس التي تعمل في جداول زمنية مؤجلة.

وبالإضافة إلى كل تسعير من الوحدات، يمكن لمديري المباني أن يتفاوضوا بشأن معدل شامل للبناء مع الفائدة، مما يجعل الحوافز المالية واضحة على مستوى الممتلكات، ويشجع على اتخاذ إجراءات مركزية مثل ما قبل عزل المبنى خلال ساعات الصباح أو تعديل جداول الإضاءة في المناطق المشتركة، ومن أفضل الممارسات الرئيسية أن تبلغ السكان بوضوح هيكل الأسعار من خلال النشرات الإخبارية، وعرضات الضغط، ولوحات الدبابات الرقمية التي تظهر معدلات الاستخدام في الوقت الحقيقي، وبقايا الإكراميات.

2 - تكنولوجيات البناء الذكية والتألق

ويمكن أن تؤدي أجهزة الأشعة الذكية، ومستشعرات الشغل، ونظم إدارة الطاقة، إلى التحكم الدقيق في التدفئة والتبريد والإضاءة، وفي المباني المتعددة الوحدات، يمكن أن تنسق دائرة إدارة الطاقة المركزية مناطق HVAC، وأن تعدل نقاط الاستناد إلى شغل الوقت الحقيقي، وأن تقلل من مستويات الحرارة قبل فترات الذروة بصورة تلقائية بمقدار ٥ ساعات.

كما أن مراقبة الإضاءة المتقدمة التي تنطوي على جمع ضوء النهار والاستشعار عن شغله تتسم أيضاً بالفعالية العالية، إذ أن المناطق المشتركة مثل اللوبيات والطرقات والمرآب كثيراً ما تستهلك طاقة كبيرة على مدار الساعة، ومن خلال قذف أو إطفاء الأضواء عندما تكون الأماكن غير مشغلة، يمكن لمديري المباني أن يقلل من الحمولة الأساسية ويسهموا في الحد الأقصى، كما أن تركيب مقاييس فرعية على النظم الرئيسية (HVAC، المصاعد، والمصاصير، وأجهزة التحديث، وأجهزة، وأجهزة التنظيف، وأجهزة التنظيف، وغسل، وأجهزة التنظيف، وأجهزة التنظيف، وأجهزة التنظيف، وغسل، وغسل، وغسل المضخة، وغسل المضخ المضخة، وغسل، وغسل، وغسل الأموال).

External link:] Energy Star’s multifamily program offers guidelines and case studies onelli building technologies at ]energystar.gov/buildings/benchmark].

3 - تحسين مظروف المباني

ويقلل مظروف البناء المجهز جيدا والمحكم من الحاجة إلى التدفئة والتبريد النشطين خلال درجات الحرارة القصوى، ويقلل مباشرة من الطلب على ذروة العمل، وفي المباني المتعددة الوحدات، تشمل التدابير الأكثر فعالية من حيث التكلفة إضافة العزل إلى الأعلام والأسطح، وتركيب الهواء حول النوافذ والأبواب، والارتقاء إلى نوافذ ذات نطاقين مضاعف أو ثلاثيي في مجال مراجعة الحسابات،

ويمكن لاستراتيجيات التصميم السلبي، مثل تركيب أجهزة التظليل الخارجية أو مواد السقف المعكسة (أسطح الكول)، أن تحافظ على المبردات الداخلية دون تدخل ميكانيكي، وفي أثناء فترة ذروة فترة بعد الظهر الصيف، يمكن لسقف بارد أن يقلل من الطلب على التبريد بنسبة 10-15 في المائة، وبالمثل، فإن استراتيجيات التهوية الطبيعية التي تجلب الهواء الليلي المبرد يمكن أن تُستخدم قبل كتلة البناء، مما يقلل من قيمة الصلاحية في الصباحية.

4- المشاركة المقيمة والتغييرات السلوكية

فالسكان هم أكثر العوامل تغيرا في الطلب على ذروته، ولكنهم يمكن أن يصبحوا حلفاء قويا عندما يعطون الأدوات والمعلومات الصحيحة، ويمكن للإجراءات السلوكية البسيطة، مثل وضع إحصاءات الحرارة إلى 78 درجة ف في الصيف، وتشغيل أجهزة كبيرة بعد الساعة الثامنة مساء، والإلكترونيات الاحتياطية غير المضخمة، أن تحلق بصورة جماعية بين 5 و10 في المائة من الطلب على ذروة المبنى، ولتحقيق ذلك، ينبغي لمديري البناء أن يقدموا مواد تعليمية واضحة ومشتركة.

وقد أثبتت برامج التجميل والمكافأة فعاليتها في بيئات متعددة الوحدات، فعلى سبيل المثال، يمكن للمبنى أن يطلق " تحدي الاقتصاد في بيك " حيث يقوم السكان الذين يقللون من استخدامهم خلال حدث محدد بتجديد نقاط كسب الهدايا أو الائتمانات الإيجارية، كما أن الأجهزة المتنقلة التي تظهر استخدام الطاقة في الوقت الحقيقي والتكاليف يمكن أن تمكن السكان من اتخاذ قرارات مستنيرة، ومن الضروري أيضا جعل محطات حفظ الطاقة في متناولها؛

5 - تخزين الطاقة في الموقع والاستجابة للطلب

وقد أصبحت نظم تخزين الطاقة في البطاريات سريعة الفعالية من حيث التكلفة بالنسبة للمباني السكنية المتعددة الوحدات، ويمكن للبطارية أن تشحن خلال ساعات العمل (عندما تكون الكهرباء رخيصة) وتفرغ خلال فترات الذروة لحلق الطلب، بل إن نظاما صغيرا نسبيا (50-200 كيلوواط) يمكن أن يقلل من الطلب على المواد القصوى للمبنى بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة، وذلك حسب حجم الشحنات الاحتياطية.

أما برامج الاستجابة للطلبات، حيث يقلل المبنى من الحمولة طوعا بناء على طلب المرافق العامة، فهي أداة قوية أخرى، إذ يمكن للبناء مع البطاريات أو أجهزة الحرارة الذكية أو سخانات المياه الخاضعة للمراقبة أن يشاركوا في أنشطة نزع السلاح والتسريح أو ائتمانات الفواتير، كما أن العديد من المرافق تقدم الآن برامج آلية لنزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج تتخذ إجراءات دون أن تتطلب مدخلات يدوية من المديرين، ويتيح الجمع بين التخزين ونظام إدارة المباني الاستجابة للوفورات في غضون ثوانٍ قصوى.

External link:] The New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) provides guidance on battery storage for multifamily buildings at ]nyserda.ny.gov/All-Programs/Energy-Storage.]

6 - نظام HVAC الاستخدام الأمثل

وعادة ما تكون نظم التسخين والتهوية وتكييف الهواء أكبر مساهم في ارتفاع الطلب على المباني المتعددة الوحدات، ويمكن أن يحقق الاستخدام الأمثل لهذه النظم وفورات كبيرة، وتشمل الاستراتيجيات المشتركة إجراء تعديلات لتحديد درجات الحرارة بحيث يكون المبنى مجهزاً مسبقاً أو مجهزاً قبل ساعات الذروة، ثم يسمح له بالسير خلال ذروة العمل.

فالعمل المنتظم أمر حاسم: تصفية متسخة، وتسرب المبردات، ونظم قوة الخناق غير المتوازنة للعمل بشكل أكبر وأطول خلال فترات الذروة، ويمكن أن يحدد أو يعيد تشغيل معدات HVAC الموجودة العمليات التي تهدر الطاقة، وبالنسبة للمباني الأكبر، ينظر في الانتقال إلى محطة مركزية ذات كفاءة عالية ومبردات الحرارة، أو تنفيذ نظام تبادل حراري يتحول إلى ذروة.

تنفيذ خطة شاملة لإدارة الطلب على الأطفال

ويتطلب وضع خطة فعالة نهجا منهجيا، بدءا بجمع بيانات الطاقة المتقطعة على الأقل 12 شهرا (يفضل فترات زمنية مدتها 15 دقيقة) للمبنى بأكمله وللنظم الفرعية الرئيسية، وتحليل البيانات لتحديد أهم خمس حالات طلب في الشهر، مع ملاحظة الوقت والمدة ودرجة الحرارة في الهواء الطلق والمعدات التي تعمل، واستخدام هذا التحليل لتحديد الأولويات، وعادة ما تكون أرخص وأسرع تدابير الميزنة هي تدابير تحسين السلوك والتشغيل (المعدلات).

أدوار ومسؤوليات تحديد المهام: ينبغي أن يكون الشخص في فريق إدارة الممتلكات هو " البطل المسؤول " الذي يرصد الأداء، وينسق مع الفائدة، ويتواصل مع المقيمين، ويحدد هدفاً أساسياً للطلب (مثلاً، خفض الطلب على السلعة بنسبة 15 في المائة في غضون سنتين) وتتبع التقدم المحرز في التقارير الشهرية، ويحتفل بالنجاحات ويعدل الاستراتيجيات التي لا تنفع، وينظر في تعيين شركة خدمات طاقة تضمن تحقيق وفورات من خلال عقد أداء محدود.

:: إشراك جميع دوائر البناء، عقد قاعات المدن أو اجتماعات افتراضية لشرح فوائد إدارة الطلب على ذروتها، وتوفير بطاقات عمل بسيطة للمقيمين، ووضع لوحات لضغط الضغط تبين تحميل المبنى في الوقت الحقيقي ومعدل الكهرباء الحالي، وعندما يرى السكان أن أفعالهم تحدث فرقا، يصبحون أكثر التزاما.

وتشمل الخطة الشاملة أيضا الإعداد للاتجاهات المقبلة، حيث أن زيادة اعتماد المركبات الكهربائية وكهربة المباني )مضخات اللحوم، والطباخات التعريفية(، وسيتغير خط الأساس وحجم الطلب، كما ستتغير خطة لشحنات EV التي تدار والتي ترسم الجداول الزمنية خلال ساعات العمل خارج أوقات الدوام، وضمان قدرة الفريق الكهربائي للمبنى على التحميل في المستقبل، والنظر في التخطيط المتكامل مع الفول المائي بالطاقة الشمسية وتخزينها من أجل إيجاد صغرى يمكن أن يعمل بصورة مستقلة أثناء فترة انقطاعها.

خاتمة

ولم يعد من الممكن أن تكون إدارة الطلب على الطاقة في المباني السكنية المتعددة الوحدات أمرا اختياريا؛ بل هي مسؤولية أساسية بالنسبة لمالكي الممتلكات والمديرين الذين يسعون إلى التحكم في التكاليف، والامتثال للأنظمة، وتوفير بيئة مريحة ومرنة للسكان، وبجمع إشارات التسعير، والتكنولوجيا الذكية، وتحسينات المرافق، والمشاركة في الشبكات، وتخزين الطاقة، والارتقاء بأحدث قدر من الحد من عبء العمل، والفوائد كبيرة: