Print

Využití IOT v energetickém managementu

-- 01.07.2020

Spotřeba energie tvoří u některých společností až 45 % provozních nákladů a je proto potenciálním zdrojem významných úspor. Proto je vhodné si položit několik otázek. Čeho všeho lze díky IOT reálně dosáhnout? Jak snadné to dnes může být? Jaké jsou výhody oproti konvenčním řešením používaným v měření a regulaci?

Na výše uvedené otázky jsme se snažili odpovědět i v Českých Radiokomunikacích (dále CRA). Kromě televizního vysílání a cloudových služeb jsme také provozovatelem sítě internetu věcí LoRaWAN a participujeme na řešeních společně s  našimi partnery v našem nejmladším segmentu - segmentu IoT. Z toho důvodu je pro nás důležité nejen porozumět tomu, k čemu všemu může sloužit, ale zejména toto poznání dále prezentovat potenciálním zákazníkům.

Segment IoT je stále mladý, jeho potenciál dosud ještě není zdaleka využitý a mnohdy ještě ne zcela veřejně dostupný, navíc projekty jsou často ve svých pilotních fázích a tak jsme se rozhodli vyzkoušet jeden z takových projektů přímo u nás v budově sídla CRA v Praze na Strahově.  A proč jsme vybrali právě energetický management? Odpověď je snadná.

Naše sídlo nedávno prošlo kompletní rekonstrukcí a tím se tak stalo objektem se všemi požadavky na provoz moderní kancelářské budovy. Mohlo by se tedy zdát, že testovat energetický management v moderně vybavených kancelářích nemá moc smysl.  S vědomím, že jako společnost dbáme na ekologický a ekonomický provoz našich objektů, jsme se však rozhodli zjistit, jestli nám IOT může přinést ještě něco navíc. Tato myšlenka se nám zalíbila a rozhodli jsme se provést zátěžový test v naší síti IoT.  

Nabízely se dvě možnosti. První z nich byla nakoupit a naistalovat senzory svépomocí a z nich pak sami sbírat IoT data přes náš vlastní CRA IoT Cloud a poskytovat je našemu energetikovi, který by je analyzoval a na základě této analýzy by provedl příslušná opatření. Takový postup by byl vhodný pro vnitřní potřeby CRA, avšak bez možnosti následné monetizace a snadného přenesení do prostředí jiných provozovatelů. Navíc by se jednalo o vývoj aplikace, které se již na trhu objevují.

Druhou možností, která více odpovídala zadání – tj. využití komplexního řešení IoT od CRA, bylo oslovení subjektů z našeho partnerského ekosystému, v rámci kterého jsme oslovili:

  • společnost Energocentrum Plus, která se energetickým managementem (ale i automatizací) dlouhodobě zabývá a tato energetická řešení poskytuje právě pro kancelářské budovy a průmyslové objekty.
  • společnost Tanix, která se obecně zabývá IOT, vizualizací sensorů a jejich měřených veličin s přesahem do více oblastí využití.

Přidanou hodnotou tohoto pilotního projektu byla i možnost otestovat si naše partnery a jejich řešení a tedy jednoduchého získání další reference pro naše zákazníky.

Projekt se zaměřil na následující klíčové oblasti:

  • spotřebu energií a jejich případnou optimalizaci v propojení se sledováním venkovních klimatických podmínek a jejich předpovědí,
  • vnitřní prostředí budov v kancelářských prostorách včetně sledování koncentrací CO2 a optimalizaci nastavení vzduchotechniky,
  • celkové úspory získané optimalizací chodu budovy a současné zlepšení pracovního prostředí,
  • celkový přehled o chodu energetické soustavy, detekce neočekávaných skokových změn vedoucí k bezprostřední identifikaci závad.

Průběh projektu

Před vlastním zahájením projektu bylo realizováno několik konzultací s energetikem objektu a také s pracovníky zodpovědnými za chod budovy. Diskuse byly zaměřeny na očekávaný rozsah projektu a očekávané přínosy na jedné straně a nezbytně vynaložené náklady na straně druhé.

Taktéž byl proveden průzkum, jaké hodnoty a parametry jsme schopni získávat z existujících systémů měření a regulace (topení, klimatizace, vzduchotechnika), jaké informace lze získat od poskytovatelů energií a o jaké informace jsme schopni naměřené hodnoty doplnit prostřednictvím sensorů IoT.

Už samotná skutečnost, že jsme si s experty z oblasti energetického managementu potvrdili fakt, že budova je koncipována dobře a role energetika je v CRA zastávána velmi efektivně, bylo skvělé.

Ale co může takový projekt přinést navíc? Proč ho realizovat?

Projekt měl následující cíle:

  • pochopení problematiky energetického managementu,
  • prověření energetické efektivnosti v CRA, porovnání s jinými subjekty (zde jsme předpokládali porovnání s daty jiných subjektů od našeho partnera),
  • identifikace některých dílčích problémů ve využívání topného a chladicího systému a jejich případná eliminace,
  • vytvoření modelového příkladu a názorné ukázky pro obchodní složky CRA,
  • vytvoření referenčního projektu, vůči kterému bude možné v budoucnu porovnávat komerční projekty energetické účinnosti.

Rozsah projektu

Projekt se zaměřil na několik oblastí:

  • měření spotřeby vody včetně sledování změn z důvodu sezónnosti a možné detekce úniků a případné možnosti optimalizace,
  • měření spotřeby plynu včetně sledování změn z důvodu sezónnosti a případné možnosti optimalizace,
  • měření spotřeby elektrické energie s identifikací dominantních spotřebičů s potenciálem k optimalizaci spotřeby – zejména ke snížení nasmlouvaného 15minutového maxima (rezervovaná kapacita) a k nastavení systému tak, aby se sjednávání rezervovaných kapacit maximálně ekonomicky zefektivnilo, a minimalizovaly se roční náklady na jejich nákup,
  • sledování kvality vnitřního prostředí a tím i pracovních podmínek,
  • detekce poruchových stavů a předcházení škod či nadměrných spotřeb způsobených závadami na energetických či distribučních soustavách,
  • detekce zbytečně zapnutých spotřebičů např. v nočních hodinách na základě srovnání aktuální spotřeby se spotřebami průměrnými ve srovnatelných provozních podmínkách.

Každá z výše uvedených oblastí skrývá zajímavá témata. Každý vlastník objektu nebo areálu věnuje velké úsilí tomu, aby jeho nemovitost splňovala současné požadavky na technickou úroveň, uživatelský komfort a přizpůsobila se životnímu stylu. Například vytápění v době, kdy v kancelářích nikdo není, např. o víkendech, svátcích apod. V dnešní době se však i o víkendech a svátcích mohou vyskytovat v budově pracovníci, v kancelářích jsou umístěné květiny, v budově se skladuje různě citlivé zboží apod. Nakonec řada vlastníků budov dospěje k závěru, že není období, kdy mohou jednoznačně vytápění či chlazení omezit. Možnosti řízení dle časových úseků přestává stačit. Anebo je cesta, jak vědět, kdy v budově opravdu nikdo není a řídit se realitou vnitřního prostředí a pohybem osob?

Popis řešení

Nosným prvkem celého systému je aplikace Mervis a expertní znalost problematiky nabytá dlouholetou prací v oboru na straně partnerské společnosti Energocentrum Plus.

Do systému Mervis je možné získávat data z existujících měřičů na odběrných místech (fakturační elektroměr, plynoměr, vodoměr) od jejich distributorů – integrace těchto hodnot do systému Mervis byla jedním z nejzásadnějších úkolů projektu.

Energetické soustavy byly osazeny IoT sensory na podružné měření spotřeby vody a elektrické energie na jednotlivé provozní sekce.

Kromě toho bylo využito již existujícího měření spotřeby ze zálohovaných napájecích zdrojů určených pro napájení telekomunikačních technologií, které jsou v objektu umístěny.

Část investice byla věnována na získání aktuálních hodnot nastavení a parametrů ze systémů topení, klimatizace a vzduchotechniky. Díky tomu lze nyní optimalizovat nastavení systému na základě specifických požadavků se zohledněním provozního režimu uvnitř budovy (jiné nastavení v pracovní a mimopracovní době, o víkendech a svátcích, jiné nastavení v prostorách openspace a kancelářských prostorách, zcela odlišné nastavení v technologických nebo skladovacích prostorách).

Pro získávání vnějších klimatických dat byla osazena v areálu CRA meteostanice.

V open space prostorách a zasedacích místnostech byly rozmístěny sensory teploty, vlhkosti a v některých prostorách také čidla koncentrace CO2.

Veškerá data jsou v aplikaci Mervis vizualizována a je možné je mezi sebou vzájemně porovnávat. Je rovněž možné nastavit varování při překročení přednastavených limitů, případně systém dále rozšiřovat o automatizované ovládání – např. zvýšení výkonu vzduchotechniky při zvýšené koncentraci CO2, případně automatické otevírání oken za účelem větrání (při současném monitoringu kvality vzduchu ve vnějším prostředí – zabránění větrání při smogových situacích).

Veškerá data, získávaná z IOT čidel jsme kromě aplikace Mervis ukládali a zpracovávali také v aplikaci Tanix. To nám umožnilo pracovat s daty zase v jiném pohledu a v podstatě nám umožnilo porovnat mezi sebou dvě konkurenční řešení.

Energetický report aneb data nejsou všechno

Nedílnou součástí projektu je energetický report zpracovávaný na měsíční bázi. Souhrnně popisuje stav celkové soustavy a spotřeb energií za uplynulý měsíc, porovnává hodnoty s předcházejícími obdobími, stanovuje predikci na další období, upozorňuje na neobvyklé stavy a navrhuje optimalizace. Je koncipován tak aby poskytoval informace napříč organizační strukturou, a to jak souhrnné informace pro vyšší vedení, tak pro pracovníky na úrovni energetika a správy provozu objektu.

Tohle je velmi důležitý aspekt, když chcete nasazovat jakékoli IoT nebo jiné řešení pro práci s daty (a také velmi častá otázka mnoha zájemců o IoT řešení). Získat data je totiž jedna věc. Ale umět je vyhodnocovat, a hlavně věnovat tomu čas už je úloha jiná a celkem nákladná. Dokáže-li však systém udělat většinu práce za vás, a nakonec expert poskytnout případné korekce a dosadit zkušenost, nemusíte to řešit na úrovni firemních zdrojů.

Faktem je, že s odstupem času je možné zmínit, že reporty jsou velmi užitečné. Několikrát se stalo, že upozornily na skokové změny. Jak jsme již uváděli, energetický management v CRA je veden velmi efektivně, proto byly skokové změny prakticky bez mrknutí oka logicky vysvětleny – jednou to bylo zapnutí zavlažovacího systému, jindy zahájení topné sezóny. Přesto – je dobré vědět, že máte četníka, který je schopný snadno a poměrně rychle anomálie, které mohou být způsobeny závadou, ať již se jedná o banalitu protékající toalety anebo o závadu na vzduchotechnice, která může představovat plýtvání energií v tisících korun denně, odhalit.

Celý systém lze přitom naladit tak, že pokud vše běží hladce a systém nevykazuje žádné anomálie, není třeba se o něj vůbec starat. Vše běží tzv. „na pozadí“ bez nutnosti zásahu. Ale v momentě, kdy vznikne nějaká odchylka od normálního stavu, systém vás okamžitě upozorní a pokud je dobře nastaven, vyžaduje také potřebnou reakci odpovědných pracovníků, včetně uvedení způsobu vyřešení. Systém rovněž automaticky vyhodnocuje dobu trvání výpadku, jeho dopady a způsob vyřešení.

To vše je ale pouze začátek. Nyní si představme společnost, která má po republice rozmístěné desítky nebo dokonce stovky objektů. Nejenže máte k dispozici aktuální data, reporty, systém varování, ale můžete také data vzájemně porovnávat – vyhodnocovat efektivitu provedených rekonstrukcí, plánovat rekonstrukce a jejich ekonomickou rentabilitu, optimalizovat nasmlouvané spotřeby energií a tím dosahovat opravdu vysokých úspor.

Ďábel je skrytý v detailu

Od monitorování a analýz energetických nákladů je již jen krůček k doplnění aktivní regulace nebo měření dílčích spotřeb podle aktuální potřeby. CRA IoT Cloud je koncipován tak, aby umožnil zapojit do jednoho řešení více typů technologií a zpřístupnil všechna data jednotným rozhraním aplikačním vrstvám. Příkladem může být využití autonomní lokální inteligence sítí typu mesh, například české technologie IQRF® s využitím inteligentních spínacích a měřících napájecích kabelů, opět české provenience, NETIO PowerCable.

Jedna řídící brána IQRF® sítě obslouží až 239 podřízených zařízení. Je tedy jednoduché rozmístit i vyšší počty měřících PowerCable prvků a pravidelně sbírat data o detailu spotřeby mnoha konkrétních zařízení. Navíc je možné spínat a rozpínat výstupy PowerCable na pokyn z řídící aplikace. IQRF® brána může pracovat i v režimu nízké spotřeby, s bateriovým napájením, a její spojení do cloudu a aplikačních vrstev může být realizováno s pomocí nízkoenergetické LoRaWAN sítě CRA.

Síťová neutralita a možnosti interoperability dávají široký prostor pro efektivní kombinace různých technologií dle aktuálních potřeb konkrétního projektu. I možnost dynamického rozmísťování měřících a regulačních prvků podle aktuální potřeby přispívá ke snadné adopci nových přístupů k řešení tak tradičních úloh jako je energetický management nebo prostý monitoring nákladů na spotřeby energií, prakticky ve všech oborech podnikání či v sektoru veřejných institucí.

Shrnutí výsledků projektu energetického managementu

Agregace veškerých naměřených dat do systémů Mervis a Tanix potvrdila předpokládané úspory, kterých je možno dosáhnout lepší regulací vzduchotechniky na základě provedené analýzy. Zamýšleli jste se někdy nad tím, kolik lze ušetřit, pokud snížíte nebo zvýšíte teplotu jen o jeden stupeň? Zhodnotit kdy a kde je to možné, stojí přeci za to. Díky tomu, že máte informace pohromadě, to vidíte jasně.

Doplnit si informace pro efektivní energetické řízení je přitom snadné. Díky IoT není třeba dělat stavební zásahy a tzv. „tahat kabely“. Snadno doplníte pohybové senzory, senzory CO2, podružné měření, měření konkrétních spotřebičů, ale i třeba intenzitu osvětlení kamkoliv. Celý systém můžete snadno přizpůsobovat tomu, jak se budova reálně v reálném čase užívá. Žádná stavba totiž nedokáže předvídat a uzpůsobit se na všechny budoucí situace. Kolikrát jste změnili počet uživatelů openspace, zasedacích místností, nebo změnili sklad na kancelář? Kolikrát jste při velkém projektu byli v práci i tehdy, kdy v kancelářích běžně nikdo není? Tomu všemu lze plynule přizpůsobovat provoz budovy bez větších zásahů. Žádná budova, resp. její užití, není neměnné. Nyní jsme na to připraveni.

A to není všechno. Dodatečná data dovedou celý systém obohatit a velmi flexibilně jej přizpůsobovat životu a pracovnímu tempu. Kromě toho jsou tu také úspory v podobě nákladů, které nebudete muset nikdy utratit. Ano, mluvíme o poruchách, haváriích a škodách v jejich důsledcích. Systémy totiž můžete doplnit nejen o sběr dat, ale také o aktuátory  - vodostopy, vypnutí zásuvky na dálku a další nástroje jsou díky obousměrné komunikaci snadnou skutečností.

Tedy ačkoli jsme nasadili řešení energetického managementu na velmi moderní budově a ve společnosti, která má velmi kvalitního energetika a řízení, našli jsme jednoznačně úspory a získali další nástroje na zabránění škodám. Celý systém jsme přitom pořídili s minimálními náklady.

Pro budovy méně energeticky efektivní víme, že úspory mohou dosahovat řádu 20–40 %. Pokud navíc oslovíte partnery, kteří jsou v oboru opravdu experty, dokážete záhy po nasazení získat údaje, které vám řeknou, jaké úspory je možné dosáhnout. S takovými penězi pak můžete počítat a investovat je do svého businessu místo do energií.

Není chybou, jak se mnohdy odpovědní pracovníci či management domnívají, nedosahovat optimální energetické efektivity na objektech, kde chybí potřebná měření a analytické nástroje. Chybou by bylo se nepokusit, při bohatých možnostech moderních technologií, zavést do běžného provozu měření a vyhodnocování energetických nákladů a kvality prostředí. Jedině nad změřenými údaji lze spolehlivě vyhodnotit efektivitu či kvalitu a řídit potřebná optimalizační opatření, samozřejmě s průběžným vyhodnocováním jejich efektů.

A co energetický management u vás?

Jak bylo popsáno, i v moderních, nedávno budovaných prostorách, kde se dbá na ekologii a ekonomiku provozu, je možné najít velmi zajímavé a přínosné využití IoT v energetickém managementu. A co teprve ve starších objektech? Bez zateplení, bez vyměněných oken? V tradičních budovách s jednotlivými kancelářemi nebo naopak v již delší dobu fungujících dříve budovaných a mnohdy rozsáhlých a členitých open space prostorách?

CRA jsou připraveny i na základě své vlastní zkušenosti, navíc s fundovanými odborníky v partnerské spolupráci navrhnout způsob, jak prostřednictvím IoT zjistit aktuální stav. A to třeba jen dočasnou instalací a měřením hodnot za účelem analýzy stávajícího stavu a návrhem následných opatření, která povedou nejen k úsporám, nýbrž zejména k předcházení škod, vznikajících závadami a poruchami.

Pokrytí sítí LoRaWAN je již široce vybudované a pokud v nějakém konkrétním případě dostupné ještě není, je možné jej na projektové bázi doplnit. Obchodní tým je připraven Vaši poptávku zpracovat, případně využít expertů z partnerských společností, kteří navrhnou optimální řešení právě pro Vás. Ať již dočasné, krátkodobé, formou pronájmu čidel za účelem zjištění Vaší energetické situace jako výchozího bodu pro další kroky nebo rovnou trvalé, pro zajištění Vašeho klidu, trvalého přehledu o situaci a eliminaci nadbytečných nákladů.

Pro správce budov je dnes využití Internetu věcí mnohem širší. Celosvětové trendy se zaměřují na monitorování pracovních podmínek, jako je tepelná pohoda, koncentrace CO2, intenzita osvětlení, ale také obsazenost zasedacích místností či jednotlivých pracovišť nebo třeba plánování úklidu nebo desinfekce prostor (toalety, čekárny, veřejné prostory) v závislosti na jejich četnosti návštěv. I v souvislosti s bojem proti světovým pandemiím i různým lokálním problémům je toto téma velmi aktuální.

Autor: Patrik Jalamudis, České Radiokomunikace


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Dny teplárenství a energetiky
2020-09-08 - 2020-09-09
Místo: KC ALDIS, Hradec Králové
Digitální výroba 2020
2020-09-09 - 2020-09-10
Místo: Praha
Digitální logistika 2020
2020-09-10 - 2020-09-10
Místo: Praha
Potravinářství + Farmacie 2020
2020-09-22 - 2020-09-22
Místo: Brno
Fórum praktickej údržby
2020-09-22 - 2020-09-23
Místo: Holiday Inn Trnava

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI