ההשפעה של מבנים חכמים גריידיים על חוסן אנרגיה

מערכות אנרגיה מודרניות להתמודד עם לחץ חסר תקדים של תשתיות ההזדקנות, עלייה הביקוש, ואת ההשפעות המאצות של שינויי האקלים.כפי שאירועי מזג אוויר קיצוניים הופכים תכופים יותר וחמורים, הקהילות מחפשות דרכים לשמור על האורות כאשר הרשת מתעמדת.אחד הפתרונות המבטיחים ביותר אינו נמצא בתחנות כוח מתפזרות, אבל במקומות שבהם אנשים חיים ועובדים.

Defining Smart Grid-Ready Buildings

בניין חכם רשת קורא הוא מבנה המיועד או רטרופוץ עם טכנולוגיות תקשורת דיגיטלית ובקרה המאפשרים לו אינטראקציה דינמי עם רשת החשמל.בניגוד מבנים קונבנציונליים כי רק לצרוך כוח באופן פסיבי, מבנים אלה יכולים לחוש תנאי רשת, להתאים את הצריכה שלהם, ואפילו לתרום אנרגיה בחזרה למערכת. רכיבי הליבה כוללים בדרך כלל מ"מ חכמים, תת-מטרים, חיישנים, מערכות ניהול אנרגיה (EMS), וכן בקרה אוטומטית כגון: תאורה, כגון אחסון אווירי, מערכת חימום, תאורה אוטומטית, וכן, כגון תאורה, תאורה אוטומטית, כגון תאורה, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, וכן מערכת חימום, וכן מערכת חימום, מערכת חימום, וכן תאורה אוטומטית, כמו גם על גבי מערכת חימום, כגון תאורה, מערכת חימום, מערכת חימום, כמו גם על גבי מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת השמש, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, כמו גם על גבי מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, כמו גם על גבי מערכת השמש, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, מערכת חימום, כמו גם על גבי סוללות רשת מערכת אחסון אווירית, מערכת חימום, כמו גם על גבי מערכת אחסון אווירית, מערכת השמש, מערכת השמש, מערכת השמש, מערכת חימום, כמו גם על גבי מערכת השמש, מערכת השמש, כמו גם על

המאפיין המגדיר של בניין חכם ברשת הוא היכולת שלה להחליף נתונים בזמן אמת עם השירות או מפעיל רשת. תקשורת דו-כיווני זה מאפשר לבניין להשתתף באסטרטגיות ניהול רשת מתקדמות, כגון תגובה הביקוש, רגולציה תדירות ותמחור דינמי.לדוגמה, מערכת ניהול האנרגיה של בניין זה יכול לקבל אות כי הרשת נמצאת תחת לחץ - אולי כי גל חום הוא מניע עומס אווירי לחץ - אבל לחץ אוטומטי לא הופך את המערכת החיסונית של מערכת ניהול אנרגיה יעילה יותר.

הרעיון משתרע מעבר למבנים בודדים.מבנה חכם ברשת המיועד לשילוב בין-אופרציה בראש, כלומר המערכות שלו יכולות לתקשר באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים (כגון OpenADR או IEEE 1547) המאפשרים שילוב חלק עם מערכות שירות, מבנים אחרים ופלטפורמות הדבקה.מערכת זו חיונית לצמצום רמת הקהילה, שבו עשרות או מאות מבנים יכולים לתאם את פעולותיהם כדי ליצור אפקט של חוסן משותף.

כיצד בניינים חכמים גריידיים מחזקים את עמידות האנרגיה של הקהילה

עמידות אנרגיה קהילתית מתייחסת ליכולת הקהילה להתכונן, לעמוד, להתאושש במהירות משיבושים באנרגיה, בין אם נגרם על ידי אסונות טבע, מתקפות סייבר או כשלים בציוד חכם, מבנים מוכנים לרשת חכמה לתרום לחוסן בכמה דרכים נפרדות אך קשורות.כל מנגנון מחזק את האחרים, יצירת מערכת אנרגיה מקומית חזקה וגמישה יותר.

שיפור יכולת הצמיחה והפחתה של הסיכון

אחת היתרונות המיידיים ביותר של מבנים חכמים ברשת היא היכולת שלהם להפחית את הלחץ על הרשת במהלך תקופות הביקוש שיא. כאשר בניין יכול לשפוך עומס באופן אוטומטי - אומר על ידי פיזור אורות, התאמת נקודות תרמוסטט, או רכיבה על ציוד לא קריטי - זה עוזר למנוע את הסגירה של כישלונות שמובילים לערים שחורות.

מעבר לטווח קצר לשפוך, מבנים חכמים יכולים גם לספק שירותי רגולציה תדירות.כאשר הרשת חווה תנודות מהירות - עקב ירידה פתאומית בדור השמש או אובדן גנרטור - מבנים עם בקרות מהיר יכול להתאים את הצריכה שלהם במלי שניות כדי לעזור לייצב תדירות.

תגובה דורשת כעירייה

תוכניות תגובה הביקוש (DR) הן אבן הפינה של ניהול רשת מודרנית.במקרה של DR, השירות מבקש מהמשתתפים להפחית את צריכת החשמל במהלך חלון מסוים.בניינים חכמים ברשת חכמה יכולים להשתתף באופן מלא באמצעות תגובה אוטומטית של ביקוש (ADR), שבו EMS של הבניין מגיב אותות ללא צורך התערבות אנושית. גישה אוטומטית זו מבטיחה הפחתה מהירה, צפויה כי השימושים יכולים להסתמך על.

ברמת הקהילה, תגובה של ביקוש מצטברים מבניינים חכמים יכול לתפקד כמו תחנת כוח וירטואלית.לדוגמה, במהלך גל חום, מאות מבנים מצוידים תרמוסטטים חכמים יכולים להעלות את נקודות הקירור שלהם רק כמה מעלות, באופן קולקטיבי משחררת מגהוואט של יכולת.זה מפחית את הסיכון של כשלי אנרגיה מתקפלים באופן משמעותי ומאפשר את התועלת להימנע מניקוי של מספר רב של תחומי שיפוט, אפילו יכול לקבל פיצויי חירום ברמה גבוהה (DR) לדרגה גבוהה יותר של מספר תוכניות.

אינטגרציה של אנרגיה עבור Backup Power

אחסון אנרגיה הוא מאפשר קריטי של חוסן.בניינים חכמים ברשת יכול לשלב סוללות בקנה מידה שונים - מיחידת מגורים יחידה יחידה אחת ועד מתקן בניין מסחרי בגודל הבנייה. במהלך ניתוח רגיל, סוללות אלה יכולות לטעון כאשר חשמל הוא זול (או כאשר דור מתחדש הוא בשפע) ושחרור כאשר המחירים גבוהים או הרשת מחוצה לה.

בניין חכם מעוצב היטב עם אחסון סוללות יכול באופן אוטומטי אי עצמו מן הרשת במהלך גיל, כוח עומסים חיוניים כמו קירור, ציוד רפואי, תאורה במשך שעות או אפילו ימים. כאשר בשילוב עם לוחות סולאריים, המערכת יכולה לטעון מחדש במהלך אור היום, להאריך את תקופת הגיבוי ללא הגבלת זמן.

שילוב אנרגיה מתחדשת

מקורות אנרגיה מתחדשת, במיוחד מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות, הופכים להיות כלוביקוויטים על גגות בקהילות רבות.עם זאת, התפוקה המשתנה של השמש - עננים, זמן של עונות - יכול ליצור אתגרים למפעילי רשת חכמים מבנים מוכנים לפתור זאת על ידי שימוש במערכות ניהול האנרגיה שלהם כדי להתאים את הצריכה עם דור מתחדש בזמן אמת.

ברמה קהילתית, היערכות זו מפחיתה את הצורך בדור גיבוי של דלק מאובנים ומפחיתה את פליטות גזי החממה. שכונה שבה כל המבנים הם רשת חכמה לקריאה ברשת יכולה למקסם את השימוש באנרגיה סולארית המיוצרת מקומית, צמצום היבוא מהרשת המרכזית וחיזוק כוח העצמי באנרגיה.עם הזמן, זה מקטין את הפגיעות לשיבושים באספקת דלק (כגון כשלים טבעיים) תומך מטרות אקלים.

דוגמאות אמיתיות ומודלים של יישום

התיאוריה משכנעת, אך דוגמאות מעשיות מראות כי מבנים חכמים של רשת מקוונת כבר מספקים הטבות חוסן.בקליפורניה, FLT:0California Independent System Operator (CAISO)BuildFLT:1 הפעילו תוכניות תגובה הביקוש לשנים, עם מבנים ממורכבים מסחריים גדולים לקמפוסים קטנים המשתתפים. במהלך גלי החום של 2020 שאיימו על פיזור שחור, הפחתה אוטומטית של מבנים חכמים יותר, כמו גם בסוללות תעשייתיות, אשר יכלו לתמוך בסוללות וירטואליות, כמוסות, כמו גם בתחנות רדיו, כמו גם בתחנות רדיומטיות, כמוסות, כמוסות, כמו גם בתחנות רדיומטיות, כמוסות, בתחנות רדיו, ב-Psterrecookie, ב-Fertosterretyretyimagestosterretyretyretyimagestosterretyimages, ב-Fair, ב-Fair, ב-Fair, ב-Fair, ב-Fertosterine.

דוגמה בולטת נוספת היא המחלקה לאנרגיה חכמה של בניין האנרגיה של אנרגיה AcceleratorFLT 1, אשר עבדה עם מספר ערים לאמץ מדיניות שמעודדת בנייה דיגיטלית חכמה של ערים כמו דנוור וסיאטל מעודכנים את קודי האנרגיה שלהם כדי לדרוש או להגביר את יכולת התגובה החכם מבנים מסחריים חדשים.

באירופה, פרויקט Horizon 2020 "RESILIENT" בחן אשכולות בנייה חכמים בשוודיה ובהולנד, מה שמראה כי בקרת עומס מתואמת ואחסון יכולים לשמור על עומסים קריטיים המופעלים לתקופות מוחלפות במהלך סימולציה של החוצה.הממצאים מפרויקטים אלה משולבים במפת דרכים חכמות לאומיות, עם עין לקראת דרוג הרעיון לאזורים שלמים.

אתגרים לאימוץ נרחב

למרות היתרונות ברורים, כמה מחסומים להאט את הפריסה של מבנים חכמים ברשת.המשמעותיים ביותר היא חזרה.התאוששות בניין קיים עם מ"ר חכם, חיישנים, בקרה, אחסון סוללות יכול להיות יקר, לעתים קרובות דורש תקופת תשלום של חמש עד עשר שנים. עבור דיור נמוך הכנסה או עסקים קטנים, ההשקעה למעלה עשוי להיות אסרטיבי ללא סובסידיות או מימון מנגנוני.

אבטחת סייבר ופרטיות נתונים

חיבור מערכות בנייה לרשת פותח משטחים חדשים של התקפה.ניתן להשתמש בבניין חכם שנפגע כנקודת כניסה כדי לשבש את הרשת הרחבה יותר - דאגה המודגשת על ידי FLT:0.Cybersecurity ו- Infrastructure Security Agency (CISA) הדרכה להנחיית מטה 1 מבני בניין ומפעילים חייבים ליישם אמצעי אבטחת סייבר חזקים, כולל הצפנה, פלחציה רשת ועדכונים קבועים של נתונים היא גם דאגה: חברות או סוכנים חיצוניים עשויים להבטיח מדיניות אבטחה שקופה.

אפשרויות וסטנדרטים

בניין חכם ברשת קוראי הוא רק יעיל כמו היכולת לתקשר עם הרשת ועם מבנים אחרים. פרוטוקולים מפיצים שונים יכולים ליצור פיצול, מה שהופך את זה קשה לצבור פעולות ברחבי הקהילה. תקני תעשייה כמו OpenADR, IEEE 1547, ו BACnet עזרה, אבל אימוץ הוא לא אוניברסלי. Utilities ו הרגולטורים צריכים לדחוף לסטנדרטים משותפים כדי להבטיח מבנים שונים יכול לעבוד יחד.

מדיניות ונהגים רגולטוריים

מדיניות ממשלתית ממלאת תפקיד מכריע בבניית רשת חכמה המבוססת על קודים אנרגיה יכול לדרוש כי מבנים חדשים יהיו "מריד-interactive" או "מוכן רשת חכם" מההתחלה, עם הוראות להיקף, בקרה אוטומטית ויכולת תקשורת. כמה מדינות, כגון קליפורניה עם הכותרת 24 קוד, כבר מחייבות מבנים מסחריים מסוימים יש יכולת תגובה.

מדיניות מדמינג רשת המפצה את בעלי הבנייה לייצא כוח סולארי לרשת יכולה להגביר את הצמד של מתחדשים עם בקרה חכמה. בדומה, שיעורי זמן של שימוש ובניינים קריטיים של תמחור גובה גובה עומסים מתקופות שיא. FERC Order 2222, מונפק על ידי US פדרלי אנרגיה רגאולטורית אנרגיה, פותחה שווקים סיטונאיים כדי לצבור משאבים אנרגיה מבוזרים, כולל מבנים חכמים זה יכול להשתתף זרם אנרגיה חדש של שוקי אנרגיה אחד, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות אנרגיה חדשה של מקורות אנרגיה, כמו גם עלות.

ברמת הקהילה, מרכזי החוסן - מרחבים ציבוריים המצויים במזג אוויר ואחסון שמשמשים כמרכזי תגובה חירום - צוברים מצעים.מרכזים אלה משלבים לעיתים קרובות תכונות חכמות של רשת חכמה, ויכולים לפעול כמודל לשדרוגים רחבים יותר.מימון מתכניות פדרליות כמו חוק תשתיות Bpartisan וחוק ניכוי האינפלציה מספק מענקים ואשראיי מס עבור פרויקטים של אנרגיה נקייה וחוסן, אשר יכולים למנף קהילות חכמות לבניית פיילוט.

עתיד Outlook: Scaling Up and Integrating Technology

המסלול ברור.כפי שעלויות הטכנולוגיה נופלות והמודרניזציה ברשת מאיצה, מבנים חכמים ברשת יהפכו לנורמה ולא יוצא דופן.אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה ישפרו את היכולת של בניית מערכות ניהול אנרגיה לנבא תנאי רשת וייעל פעולות ללא הקרבה של הדיירים.לדוגמה, בניין המופעל על ידי בינה מלאכותית עשוי ללמוד את ההעדפות התרמיות של הדיירים שלו ואת הדפוסים של הדור הסולארי, ולאחר מכן חדרי טרום-קומול לפני שביקוש לא עובר על ידי תושבים לא-אוויר.

גבול נוסף הוא שילוב רכב-ל-גריד (V2G) של הטמעת כלי רכב חשמליים גדל, סוללות מכוניות חונה מייצגות משאב אחסון מבוזר ענק. בניין חכם ברשת יכול לתאם את טעינה V2G ולהתפורר, באמצעות סוללות EV כדי להשלים את כוח הבנייה במהלך שיא או מחוץ לבית.זה דורש תקשורת מתקדמת בין הבניין לבין הרכב, אבל סטנדרטים כמו ISO 1518 כבר כבר כבר פרוסים.

מיקרו-צמחים קהילתיים – רשתות מבוזרות שיכולות להתנתק מהרשת הראשית ולפעול באופן אוטונומי – הם הביטוי האולטימטיבי של מבנים חכמים-קריבים הפועלים יחד. במיקרוגרריד, מבנים חולקים כוח ממקורות מתחדשים ואחסון, איזון עומסים בין עצמם.בניינים חכמים-מכונים ברשת חכמה הם הצומתים החיוניים של מיקרו-צמחים כאלה, המספקים את הנתונים בזמן אמתיים ולשלוט הדרושים לפעילות אי-מספרית בניו יורק, אשר הוכיחו חיים חכמים, לאחר שתושבי פורטו ריקו יכולים לשרת סערות חכמות.

מסקנה

בניינים חכמים ברשת הם לא מושג עתידני; הם פתרון מעשי, מדרגי לשיפור חוסן האנרגיה הקהילתית.על ידי כך שהם מאפשרים לבניינים לתקשר עם הרשת, להתאים את הצריכה שלהם, לאחסן אנרגיה, ומשתלבים מתחדשים, הם יוצרים אינטליגנציה מבוזרת שהופכת את כל מערכת האנרגיה לחזקה יותר, היתרונות הם ברורים יותר, פחות מחשבונות נמוכים יותר עבור משתתפים, אנרגיה נקייה יותר, ויציבות עצמית גדולה יותר עבור ערים חכמות יותר, בעוד שעדיין יהיו אתגרים ברשת טובה יותר, כמו אתגרים חדשים יותר, כמו אתגרים חדשים יותר, כמו גם יותר, ומהירות נמוכה יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו שכונות אבטחה נמוכה יותר, כמו שכונות אבטחה, כמו שכונות אבטחה נמוכה יותר, ומהירות נמוכה יותר, כך, כך פחות.