כמאמצים גלובליים להפחית את פליטות הפחמן המובנות, הסביבה הבנויה מופיעה כגבול קריטי במאבק נגד שינויי האקלים.בניה מהווים כמעט 40% מפליטת הפחמן הקשורה לאנרגיה העולמית, והעומסים החשמליים שלהם מעצבים ישירות את הדרישות המוצבות על רשתות חשמל.על ידי שילוב טכנולוגיות בנייה חכמות - כגון חיישנים מתקדמים, ניתוח נתונים בזמן אמת ואוטומציה אינטליגנטית - מחלות יכולות לשפר את יעילות האנרגיה הדרמטית, צריכת אנרגיה מתחדשת ויציבות של בעלי יכולת הפעלה; הם מייצגים באופן פעיל את התכונות של בנייה ויציבות תפעולית בלבד.

הבנה: Grid Decarbonization

דקרביזציה גריידית מתייחסת לירידה המערכתית של פליטות פחמן מדור חשמל.באופן מסורתי, רשתות חשמל מסתמכות על צמחי דלק מאובנים - דלק, גז טבעי ונפט - לעומס וליכולת שיא.עבור לרשת פחמן נמוכה דורש שינוי לעבר מקורות אנרגיה מתחדשים (VRE) כגון רוח ושמש, המשלמים על ידי אחסון אנרגיה, שדרוגים, דרישה וניהול אווירי תמיד, לא מזיקה, אך לא תמיד, לא מנקה את התדירות של אנרגיה מתחדשת, אלא גם את התדירות, אלא גם את הפחתת זמן, לא תמיד, אלא גם את הפחתת לחץ אווירי, לא מנקה, אלא גם את התדירות, אלא גם את התדירות, לא מנקה, לא תמיד, אלא גם את התדירות, לא מנקה, לא תמיד, אלא גם את התדירות של אנרגיה מתחדשת, אלא גם את התדירות, אלא גם את התדירות, אלא גם את הפחתת כוחן, לא מנקה, לא מעצימה, היא תנאי, לא תמיד, אלא גם את התדירות, לא מנקה, היא מערכת ההפעלה, אלא גם את התדירות של אנרגיה מתחדשת, לא מנקה, אלא גם את התדירות, לא תמיד, היא, היא מערכת ההפעלה, היא מערכת ההפעלה, היא אנרגיה מתחדשת, אלא גם את האנרגיה

מאפשר מפתח של רשת מבוזרת מוצלחת הוא FLT:0 ,גמישות גמישה 1 - היכולת להתרבות או למטה ולהזיז או לצמצם עומס היסטורי, גמישות באה מצמחים מאובניים הניתנים להחלפה. במערכת מחוסמת, גמישות חייבת להיות מסופקת על ידי שילוב של אחסון, סוללות בקנה מידה רשת, ו, קריטי, בנייה חכמה, לאפשר לבניינים מסחריים ומסחריים למבני מגורים (אנרגיה דינמית) רק כדי להתאים את הסביבה הדינמית של צריכת חשמל מתחדשת (ER) עם זרם חשמל דינמית (ER) עם זרם אנרגיה מתחדשת.

על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA), השגת פליטות אפס נטו עד שנת 2050 תדרוש גמישות לצד הביקוש לתרום עד 15% מסך צרכי הגמישות של המערכת הכוללת.בניות - במיוחד אלה המצוידים בבקרות חכמות לחימום, אוורור, מיזוג אוויר (HVAC), תאורה, ועומסים - מייצגים מאגר גדול, לא מאושר של יכולת גמישה.

התפקיד של Smart Building Technologies

(הטכנולוגיות של בנייה חכמה כוללות מערכת אקולוגית רחבה של מערכות דיגיטליות שמפקחות, בקרה ואופטימיזציה של פעולות בנייה (במרכזן הן:0 Internet of Things (IoT) חיישנים של מערכות דיגיטליות (IoT) , שליטה ואופטימיזציה של מערכות ניהול בנייה (BMS) vesFLT 3:0) אלגוריתמים לניהול אנרגיה (EMS) LT:5, ו-LT6datas) מערכות ניהול נתונים (BMS) יכולות לענות על גבי שיטות הפעלה של ציוד יעיל, כלומר, כלומר, או להשתמש בתקני חשמל מתקדמים, כלומר, כדי להפחית את רמות ניהול אנרגיה, כלומר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000) של שיטות טיפול, 000, 000, כדי לספק אלגוריתמים של שיטות טיפול, 000, 000, 000, 000, כדי לספק מחסנים של שיטות הפעלה, כדי לספק אלגוריתמים, כדי לספק אלגוריתמים, 000, 000, 000, 000, כדי לספק אלגוריתמים של מערכות ניהול אנרגיה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

הערך האמיתי של טכנולוגיות בנייה חכמות בהקשר של פיזור רשת הוא ביכולתם לספק (FLT:0) עומס גמישות יחד FLT:1 ו-FLT:2 Energyיעילות יעילות העצמה של 3:3; יעילות מפחיתה את כמות האנרגיה הנדרשת מהרשת, ישירות עומס אנרגיה, לעומת זאת, מאפשר מבנים לשינוי אנרגיה כדי להזיז אנרגיה כאשר דור מתחדש הוא גבוה יותר, למשל, אנרגיה נמוכה יותר, לפני שגורמת לעוצמה גבוהה יותר של אנרגיה סולארית, לפני זמן קצר יותר, או גבוה יותר, עד ליום, על פני כדור הארץ.

מערכות ניהול אנרגיה (EMS)

מערכת ניהול אנרגיה (EMS) היא פלטפורמה תוכנה שמפקחת, שולטת, ומייעלת צריכת אנרגיה על פני שימושים עיקריים של בניין: HVAC, תאורה, תערובות וציוד תהליכים.מודרני EMS ממינוף למידת מודל בניית דינמיקות תרמיות ודפוסי דיקור, המאפשר אסטרטגיות בקרה חיזוי.לדוגמה, אזור EMS יכול להתאים נקודות בביקוש, במקרה של מתחמי לחץ דם גבוה, או מחזורי לחץ דם גבוה, על ידי תקופות לחץ דם קר, על ידי מחזור גבוה, על ידי מחזורי סוללה.

EMS גם מקל תקשורת עם השירות או aggregator צד שלישי באמצעות סטנדרטים כגון FLT:0 (OpenADRFLT:1) (תגובה אוטומטית של הביקוש) זה מאפשר מבנים להשתתף בתוכניות תגובה הביקוש שבו הם מקבלים אותות כדי להפחית או להגדיל את העומס בתמורה לתמריצים פיננסיים. in a decarboned Networktion מסייע להימנע מצורך להפעיל מאובנים שיא, אשר הם אלה המקורבים באופן ישיר של חשמל.

מחקר שנערך על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) מעריך כי פריסה נרחבת של EMS מתקדמים במבנים המסחריים בארה"ב יכולה לספק עד 60 GW של יכולת גמישה - שווה ערך לתפוקה של כ-120 צמחי שיא גז טבעיים גדולים.יכולת זו תהיה זמינה עבור רגולציה תדירות, עומס, וצמצום חירום, ללא הון משמעותי על גבי הדור או השידור.

מערכות אוטומציה (BAS) ו-HVAC Optimization

(ב) מערכות אוטומציה (BAS) הן עמוד השדרה של שליטה בבנין חכם, שילוב חיישנים, אקטוטורים, ובקרים עבור HVAC, תאורה, גילוח ואבטחה. בתוך BAS, אופטימיזציה HVAC היא קריטית כי חימום וקירור בדרך כלל עבור 30–50% של שימוש באנרגיה מסחרית.

בנוסף ליעילות, BAS מאפשר לטעון גמישות באמצעות אסטרטגיות טרום תנאי.לדוגמה, בניין יכול להיות קריר עד קצה התחתון של טווח הנוחות לפני שיא סולארי צפוי, המאפשר למערכת הקירור להשתול בשעות אחר הצהריים כאשר דור השמש בשפע אבל הרשת עשויה להיות מתוחה.

יתר על כן, BAS יכול לשלב עם הדור המתחדש באתר אחסון.לדוגמה, כאשר מערך סולארי מייצר עודף כוח, BAS יכול להגדיל באופן אוטומטי את האוורור או לפני שטח הבניין כדי לאחסן את האנרגיה הזו כמו מסה תרמית. , כאשר פלט מתחדש דיפוס, BAS יכול להפחית את העומס HVAC כדי להתאים אספקה זו בזמן אמת הופך מבנים למיקרו-grly יכול לפעול באופן עצמאי או גדול יותר עם רשת קונצרט.

דרישות תגובה ועומס גמישות תוכניות

תגובה לדרוש (DR) היא המנגנון שבאמצעותו מבנים מתאמתים את צריכת החשמל שלהם בתגובה לסיגות רשת.DR מסורתי מעורב ידני, לעתים קרובות לא נוח צמצום - כיבוי אורות או העלאת נקודות טמפרטורה במספר מעלות.טכנולוגיות בנייה חכמות להפוך את DR אוטומטי, מדויק וכמעט בלתי נראה לעומסים.

תוכניות גמישות עומס מתפתחים מאירועים פשוטים של DR ל-FLT:0 ,אופטימיזציה מתמדת של אופטימיזציה FLT:1 [ברשת מחוסמת, עוצמת הפחמן משתנה שעה לפי שעה בהתאם לתערובת של גנרטורים באינטרנט.בניינים חכמים יכולים לקבל אותות פחמן בזמן אמת (למשל, משירותים כמו WattTime או חשמל Map) ולהתאים את הפעולות לצריכה יותר במהלך תקופות פחמן נמוכות ופחות גבוהות במהלך תקופת פחמן- 10 פחמן- 30 זה יכול להפחית את השימוש ב- פחמן.

(הופנה מהדף DRFIRFIRLT:0) DRFIRFIRLT:1 (שיעורי השימוש בזמן אמת, תמחור בזמן אמת), FLT:2incentive מבוסס DRIRLT 3 (הספקות, תשלומים לצמצם), ו-FLT:4 ⁇ FLT:5 (עומסי תשלום מהירים לייצוב רשת חשמל יעילה) מאפשר להורדת מחסומים משפטיים של מטענים משפטיים (DRC)

שילוב של אנרגיה מתחדשת וחיסכון באנרגיה

בניינים חכמים הם פלטפורמות טבעיות עבור דור מתחדשים באתר (למשל, השמש גג) ומחסני סוללות. כאשר נכסים אלה מזווגים עם בקרה חכמה, הם יכולים לעמוד בחלק משמעותי של העומס של הבניין עצמו תוך תמיכה ברשת.לדוגמה, בניין חכם עם לוחות סולאריים וסוללה יכול לאחסן עודף אנרגיה סולארית במהלך יום יום ושחרורו במהלך השיא, צמצום הביקוש של הבניין על תחנות דלק.

מעבר להנחה עצמית, מבנים חכמים יכולים לייצא דור מתחדש לרשת, הפועל כצמחי חשמל מבוזרים.זה בעל ערך במיוחד באזורים עירוניים שבהם מתחדשים בקנה מידה רב של יעילות מול מגבלות קרקעיות, עם זאת, יצוא בלתי מבוקר יכול לגרום לבעיות מתח ותדירות.בקרים חכמים יכולים לשנות את היצוא כדי להתאים את תנאי הרשת, להבטיח יציבות תוך מיקסום של שימוש חוזר (FLT:0 חכמים ב-FLT) ו- 1F2FR:2R:

אחסון אנרגיה - הן חשמליות (טיולים) והן תרמיות (אחסון, מיכלי מים חמים) - מעדכנים שכבת גמישות נוספת.האחסון העשרמלי במיוחד הוא עלות-תועלת עבור מבנים מסחריים, שכן הוא משתמש בציוד HVAC קיים כדי לשנות עומס. בניין חכם עם מערכת אחסון קרח יכול לעשות קרח בין לילה כאשר דור מתחדש הוא גבוה להמיס אותו בשעות אחר הצהריים כדי לענות על הביקוש ללא הפעלת דחיסות.

היתרונות של הרשת והסביבה

אימוץ טכנולוגיות בנייה חכמות מניב מגוון רחב של הטבות המשתרעות הרבה מעבר לכל קירות בניין יחיד:

  • (FLT:0) אספקת פליטות גזי חממה 1FLT: על ידי שיפור היעילות וההעברה של עומס לזמנים של עוצמת פחמן נמוכה, מבנים חכמים יכולים לקצץ את טביעת הרגל שלהם ב-20 עד 40% בהתאם לתערובת הרשת האזורית.
  • (FLT:0) יציבות רשת ואמינות FIRLT:1; גמישות הביקוש מפחיתה את הסיכון של שחורים וחום במהלך אירועי מזג אוויר קיצוניים, כפי מבנים יכולים לשפוך עומס לא הכרחי כדי למנוע עומס יתר של המערכת.
  • עלויות האנרגיה של לצרכנים:0 (Lower Energy Cost for ConsumerFLT:1: תגובה אוטומטית של הביקוש ואופטימיזציה של זמן של שימוש באופטימיזציה להפחית את עלויות הביקוש שיא וחשבונות חודשיים נמוכים יותר.
  • (FLT:0) שילוב של אנרגיה מתחדשת של אנרגיה מתחדשת: על ידי התאמת הצריכה עם דור מתחדשים, מבנים חכמים להפחית את קצב הרוח והשמש, מה שהופך את המקרה הכלכלי לקיבולת מתחדשת חדשה חזקה יותר.
  • (FLT:0) השקעות תשתיתיות מופרכות 1FLT: גמישות טעינה יכולה לדחות את הצורך בקווי שידור חדשים ו substations, חיסכון של שירותים ומשלמים מיליארדי דולרים.
  • (FLT:0) שיפור נוחות הדיירים ופרודוקטיביות 1 (Feloph: בניגוד לסטריאוטיפ של "מעצמות", מערכות חכמות שומרות על נוחות על ידי אופטימיזציה ולא רק חיתוך תאורה טובה יותר ותנאים תרמיים גם מגבירים את הפרודוקטיביות של העובד על ידי 3 עד 10%.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות המשכנעים, פריסה נרחבת של טכנולוגיות בנייה חכמות עבור רשת פחמן פרצופים hurdles. (FLT:0) עלויות הון סיכון 1 עבור חיישנים, בקרים, פלטפורמות תוכנה ואינטגרציה יכול להיות משמעותי, במיוחד עבור מבנים מבוגרים שחסרים תשתיות דיגיטליות. בעוד תקופות תגמול הם לעתים קרובות 2-5 שנים, ההשקעה מעלה עשויה להרתיע בעלי תקציבים הדוקים או תמריצים (למשל, מי משלם חשבונות תשלומים).

(FLT:0CybersecurityFLT:1) הוא עוד דאגה דחופה.כאשר מבנים הופכים מחוברים לרשת באמצעות פרוטוקולים פתוחים כמו OpenADR ו- IEEE 2030.5, הם הופכים נקודות כניסה פוטנציאליות להתקפות סייבר.מערכת ניהול בניין נפגעת יכול לשמש למניפולציה, לגרום נזק גופני, או אפילו משבש פעולות רשת.

(FLT:0 InteroperabilityFLT:1) נשאר אתגר טכני.מערכת האקולוגית של בניין מפולג, עם פרוטוקולים קנייניים רבים (BACnet, Modbus, LON, KNX) ופלטפורמות ענן שלא לדבר אחד עם השני. Standardization מאמצי קבוצות כמו ASHRAE ו- Open Connectivity Foundation מתקדמים, אבל התעשייה עדיין חסרה מסגרת אוניברסלית אחת ללא יכולת משולבת.

(FLT:0Data PrivacyigtureFLT:1 ו-FLT:2 דיקור:2 ; 3) דורש גם תשומת לב.אנרגיה גרונית ונתונים דיקור יכולים לחשוף מידע רגיש על דיירי בניין - לוחות הזמנים שלהם, הרגלים ואפילו מצב בריאות.עברת מדיניות ממשל נתונים וטכניקות אנונימיות הכרחיות כדי לבנות אמון.

לבסוף, (FLT:0)regulatory ומבנים שוק 1FreaLT) לעתים קרובות lag מאחורי הטכנולוגיה.אזורים רבים עדיין חסרים מנגנונים המכסים כי די לפצות מבנים על גמישות, או שהם כופים מחסומים להעלאת עומסים קטנים. קובעי מדיניות צריכים לחדש את חוקי שוק החשמל כדי לאפשר השתתפות בצד הביקוש, כמו ארגונים כגון המכון הר רוקי והברית Smart Electric Power.

תחזית העתיד: מגמות שמציינות את העשור הבא

ההתכנסות של מספר מגמות צפויה להאיץ את אימוץ טכנולוגיות בנייה חכמות ותפקידן בדה-פחמיון ברשת:0A בינה מלאכותית ולמידה מכונה 1 הופכות לנגישות וחזקות יותר, ומאפשרות לבניינים להתמסרות עצמית עם התערבות אנושית מינימלית.ת - העתקים וירטואליים של מבנים פיזיים - מפעילים מסוגלים לדמות אסטרטגיות אנרגיה ואינטראקציות לפני ביצוען.

(FLT:0) אספקת חימום ותחבורה 1:1) ינהלו עוד מבנים בין-טווינים עם הרשת. משאבות חום וכלי רכב חשמליים (EVs) מייצגים עומסים גדולים וגמישים.מערכות בנייה חכמות יכולות לנהל לוחות זמנים של טעינה EV כדי להתאים לדור המתחדש, משאבות חום ניתן למחזור או להחמם כחלק מתגובה הביקוש.

(FLT:0) תחנות כוח וירטואליות (VPPs)BuildFLT:1) , מרחיבים אלפי מבנים חכמים כבר מבצעיים בשווקים כמו ארצות הברית, אוסטרליה, והאיחוד האירופי.VPPs אלה מספקים יכולת דומה למפעלי חשמל קונבנציונליים, ועלויותיהם נופלות במהירות.ניתוח של 2023 על ידי קבוצת Brattle מצאה כי VPPs עולה שירותים 40–60% פחות מאשר צמחים חדשים, בעוד שהם מציעים פליטות מהירות יותר.

לבסוף, חוק הפחתת האינפלציה בארה"ב כולל זיכויים מס לבניית מערכות אוטומציה ו- DERs.הביצועים של האנרגיה של האיחוד האירופי של ה-EP (EPBD) דורש כעת מבנים חדשים להיות "חכמים-ready", המסוגלים להשתתף בביקוש צעדים דומים באסיה ובמזרח התיכון, כפי שחוקים חכמים יותר, יהיו בעלי יתרונות רשת.

מסקנה: דרך ragmatic לדקרבן

טכנולוגיות בנייה חכמות אינן כדור כסף עבור פחמן רשת, אבל הן גמישות חיונית, יעילה, ומוכנות-ל-דה-דה-פלוי כלי.על ידי הפיכת מבנים ממשתמשי אנרגיה פסיביים לנכסים פעילים, מגיבים, הן פותחות גמישות המאפשרת חדירה גדולה יותר, להפחית את פליטות, ומפחיתות את עלויות הבנייה קדימה: בעלי השקעה בבקרות חכמות, שירותים המאפשרים מכס, מבנים, מדיניות רגולטורית, ומשחררת את המחסומים עתידיים, ממריצים, מתחום הבקרה, ממריצים, מתחום הבקרה, מתחום הבקרה, מתחום הבקרה, ומשחררים, מתחום הבקרה, ומשחררים את המערכת, היא מערכת ההפעלה, ומשחררים את המערכת.