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能源管理

以智慧能源服務降低成本並減少排放量

智慧能源

氣候學家擔心,近期發生在北緯的野火和熱浪,代表若是不快速對氣候變遷迅速採取強硬的應對措施,日後就有可能成為新常態。然而,從過去幾十年來的經驗看來,光是靠「環保」還不足以減緩全球暖化的腳步。這件事意味著,激勵能源生產者和消費者現在就有感的地方,也就是他們的錢包。

舉例來說,為佔全球電力消耗量的百分之 10,建立空調系統與風扇。因此,講求成本的能源相關人士,可能會希望著手在出現極端氣候的區域尋找機會。

SES 如何避免百分之 20 以及 1500 萬英里的排放量

建築物營運團隊必須設法降低高昂的能源費用,同時幫助管理階層以更永續發展的方式營運及維護設施。為此,許多團隊紛紛改採低資本支出計畫,例如 DOTS Tech Systems 這家專精於開發連線應用程式物聯網服務供應商的 Smart Energy Service (SES)。

現有的設施系統與設備,無論需求如何,一向都是手動操作。DOTS 團隊透過 SES 進行了詳細的調查,設計出在技術和經濟上最可行的解決方案。主要目標旨在將能源消耗方式最佳化,而且不能干擾營運、必須改善室內環境品質,並且讓居住者更舒適。DOT 採用最新的物聯網感應器、閘道,以及 SaaS 模式的企業級智慧能源服務雲端代管平台。

這套物聯網導向解決方案,是以訂閱服務的方式提供,嘉惠了許多以永續發展為首要訴求的客戶。DOTS 團隊已經在許多公司幾項享有盛譽的旗艦專案中,成功提供及實作了 SES,例如 DP World、Department of Public Works、Empost、HCT,以及中東各地。

以某客戶為例,DOTS 利用最佳的最後一哩連線通訊協定整合建築物系統,並且在設施執行 SES,以即時方式測量建築物的能源概況、記錄活動,並且讓服務訂閱者可取得能源維護與環境的數據。接著,這項資訊會在直覺式儀表板顯示,讓 DOTS 與客戶端的相關人員檢視即時與歷史效能趨勢,診斷效率不彰的原因(圖 1)。

DOTS Smart Energy Services 儀表板展示了某公司的捷徑能源概要。
圖 1. DOTS Smart Energy Services (SES) 提供直覺式的使用者儀表板,讓相關人員可以瀏覽即時能源使用資料與歷史趨勢,同時設法儘量降低成本及減少碳排放量。(資料來源:DOTS Tech Systems)

在那個例子當中,罪魁禍首是設施的空調設備,也就是逾 100,000 平方英尺建築物常見的大型蒸發冷卻系統,但如果管理不當,這個系統卻可能同時消耗大量能源,造成浪費。DOTS 團隊揪出問題癥結之後,與建築物營運團隊合作,利用 SES 分析執行各種節能措施(ECM),包括:

  • 執行 SES 自動效能偏差警示
  • 安裝 Chiller Plant Manager,實現以需求為基礎的自動營運方式
  • 淘汰 3 向 CHW 閥門,改用 2 向 CHW 閥門
  • 以指標點 DP 感應器在冷卻水泵安裝 VFD
  • 為照明安裝動作/佔用型感應器
  • 為停車場換氣扇運作安裝 CO 感應器
  • 以適當的設定值,從手動改為全自動作業
  • 各種設備/系統的作業時間表與夜間設定點回調模式
  • 智慧演算法導向的尖峰能源需求因應與作業最佳化
  • 對主要設備與系統進行持續性調適
  • 能源監測與目標鎖定
  • 訓練與認知時間,以及 CSR 調整時間

在執行這些變更之後的報告期,該設施每年節省了 8,415 百萬瓦小時(MWH)的能源,以及 5,470 噸的 CO2 排放量。這相當於建築物節省了百分之 20 的成本,以及消除了平均駕駛客車 14,549,329 英里產生的溫室氣體排放量。

在真實使用情境降低成本及減少碳排放量

雖然 SES 節省的成本以及減少的碳排放量很可觀,但透過資料導向條件維護管理支援加強設備正常運作時間的效益,同樣令人印象深刻。

SES 軟體在雲端執行,也在邊緣的 Intel® Next Unit of Computing (NUC) 10、11 或 12 小巧電腦執行。DOTS 在搭載 Intel® Core™ 的 NUC 部署多重通訊協定邊緣韌體,與設備感應器進行通訊,並且執行邊緣分析。凡是作業順序偏差,就會自動執行控制邏輯。另外,還會在 NUC 邊緣進行進階錯誤偵測與診斷,接著基於回報目的,將處理後的資料傳送至雲端。

此外,DOTS 有助於以競爭對手智慧能源系統一小部分的成本打造 SES,因為採用的是精簡的智慧設計。

DOTS Tech Systems 執行長 Dheeraj Singh 表示:「我們在邊緣使用的韌體,是一種多重通訊協定資料交換系統,因為我們的作業,不受建築物端找得到的任何系統品牌限制。」「我們在 NUC 部署或下載那個韌體,處理不同種類的驅動程式,以及必要的處理運算能力。」

Singh 繼續表示:「它是多重通訊協定資料交換層,負責將資料正規化。」「它有時是直接使用通訊協定的軟式整合,或者在有各種感應器資料時,它們會輪流與 NUC 通訊。接著,NUC 會與雲端通訊,由進階分析引擎處理這筆資料。」

DOTS 已搜集超過 3000 萬個資料點,會通知迴歸演算法,讓 SES 用於締造能源最佳化的結果。以這項分析為基礎的控制決定,會回傳至邊緣的 NUC,然後將那些命令連同與儲存於邊緣規則相關的任何其他命令,傳遞至終端。這些控制演算法是根據建築物的營運趨勢而自訂。另外,演算法也會從建築物的每個區域使用率擷取資料,為建築物實現需求導向的通風最佳化;這樣一來,建築物便能在尖峰能源需求情景中有效執行。

更聰明彈性的節能方式:並非異數

DOTS 的案例研究顯示,就環境與經濟而言,智慧能源皆可發揮超高效益。這個情形絕非異數。事實上,若是方向錯誤,則可能是異數。

「這是一項數位計畫,而且顯示為客戶締造了良好的成果。」Singh 表示。「如果他們支付 X,那麼發布這項計畫,便能將費用降低百分之 25 至 35 左右,端視建築物開始時的管理方式而定。是的,實施這項計畫雖然有成本,但是若不實施這項計畫,成本則更高。」

「那一類價值提案會直接影響獲利,並且在為環境盡一己之力時提供我們支援。」他補充道。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。

作者簡介

Brandon is a long-time contributor to insight.tech going back to its days as Embedded Innovator, with more than a decade of high-tech journalism and media experience in previous roles as Editor-in-Chief of electronics engineering publication Embedded Computing Design, co-host of the Embedded Insiders podcast, and co-chair of live and virtual events such as Industrial IoT University at Sensors Expo and the IoT Device Security Conference. Brandon currently serves as marketing officer for electronic hardware standards organization, PICMG, where he helps evangelize the use of open standards-based technology. Brandon’s coverage focuses on artificial intelligence and machine learning, the Internet of Things, cybersecurity, embedded processors, edge computing, prototyping kits, and safety-critical systems, but extends to any topic of interest to the electronic design community. Drop him a line at techielew@gmail.com, DM him on Twitter @techielew, or connect with him on LinkedIn.

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