عصر جدید مدیریت انرژی: چگونه هزینههای عملیاتی (OpEx) خود را کاهش دهیم و در عین حال به پایداری دست یابیم
ABB
امروزه بسیاری از شرکتها فاقد یک استراتژی مؤثر برای مدیریت مصرف انرژی و کنترل هزینهها هستند. این متن به مدیران انرژی و تأسیسات کمک میکند تا درک کنند چرا راهحلهای مدیریت انرژی مبتنی بر داده، برای بهینهسازی بهرهوری انرژی، در دسترس بودن و پایداری زیستمحیطی، موثر هستند.
رشد مصرف انرژی
برای رقابت مؤثر، سازمانها باید برنامههای جدی را برای مدیریت و بهینهسازی عملکرد عملیاتی خود در حوزة انرژی، اتخاذ نموده و از فناوریهای دیجیتال پیشرفته و قدرت اینترنت اشیا (IoT) بهره ببرند. ساختمانهایی که در آنها زندگی، کار و تفریح میکنیم، به دلیل سیستمهای گرمایش، سرمایش و روشنایی، بیش از ۴۲٪ از مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص میدهند. در طول ۲۵ سال آینده، انتظار میرود تقاضای جهانی انرژی بیش از ۴۰٪ رشد کند که این امر نیاز فوری به بهرهوری انرژی و پایداری را، آشکار میسازد.
این رشد شدید در تقاضای انرژی، باعث پیچیدگی بیشتر سیستمهای توزیع برق در تمام سطوح خواهد شد. همچنین شبکههای برق برای مدیریت منابع انرژی پراکنده تواناتر میشوند و شرکتهای خصوصی و دولتی با ایجاد محیطهای خودکفا از لحاظ انرژی الکتریکی، در این مسیر حرکت خواهند کرد.
بیش از نیمی از دلایل قطع برق در ساختمانهای تجاری و صنعتی را میتوان به مشکلات مصرف تجهیزات و سیستمهای توزیع برق نسبت داد که انرژی بیشتری نسبت به مقدار استاندارد مصرف میکنند. با توجه به این وضعیت، نیاز به بهینهسازی مصرف و کاهش هزینههای انرژی به همراه افزایش قابلیت اطمینان برق، بیش از هر زمان دیگری مورد نیاز است. این موضوع به ویژه در بخشهای حیاتی مانند ساختمانهای بهداشتی عمومی، مراکز داده، زیرساختهای عمومی و تأسیسات تولیدی، احساس میشود.
دیجیتالی شدن که امروزه با نقشآفرینی اینترنت اشیا تسریع شده، برای پشتیبانی از رشد تقاضای انرژی و چالشهای مرتبط با آن، حیاتی است. دسترسی به اطلاعات درست به افزایش بهرهوری و کاهش مصرف و هزینهها کمک میکند. این در حالی است که بصورت مستقیم نیز بر روی کاهش گازهای آلاینده تأثیر دارد.
تبدیل دادهها به راهکارهای عملی میتواند مسیرهای بالقوه برای بهبود را آشکار نموده و به سازمانها در شناسایی شکافهای کارایی و کاهش ریسک مرتبط با آن، کمک کند.
اندازهگیری و نظارت بر سیستمهای الکتریکی
اغلب، سازمانها کنترلی بر مصرف انرژی خود ندارند و همچنین روش دقیقی برای آگاهی از نحوه عملکرد سایت یا ساختمان خود، راهاندازی ننمودهاند. برای بهرهمندی کامل از دیجیتالی شدن، سازمانها ابتدا باید درک کنند که چه مقدار انرژی و چگونه توسط آنها مصرف میشود.
بسته به نیازهای سازمان، افزودن نقاط اندازهگیری بیشتر میتواند دقت عملکرد را به طور قابل توجهی افزایش دهد و در نتیجه بینش بهتری در مورد تأسیسات و دادههای بیشتری برای پایهریزی اقدامات بهینهسازی ارائه دهد. کنتورها باید در سطوح مختلف تأسیسات نصب شوند تا امکان اندازهگیری بارهای متنوع فراهم شود و حداقل ۷۰٪ از مصرف برق را پوشش دهند.
نشان داده شده است که بهبود مبتنی بر اندازهگیری میتواند مصرف انرژی را تا ۴۵٪ کاهش دهد. اما در حالی که بیشتر سازمانها اهمیت اندازهگیری و نظارت را درک میکنند، تنها تعداد کمی از آنها یک استراتژی مؤثر برای مدیریت انرژی پیادهسازی میکنند. در واقع، سازمانها معمولاً پروژههای مستقل و ناهماهنگ را انجام میدهند که عمدتاً به دلیل عدم دانش و روششناسی، کوچک و کوتاهمدت هستند. چنین رویکردی منجر به نتایجی میشود که بسیار پایینتر از انتظارات میباشند. نظارت بر انرژی با ارزش، بندرت دیده میشود، حتی اگر کاربست یک سیستم اندازهگیری و نظارت به دلیل کاهش هزینههای انرژی و نگهداری، در مدت زمان کوتاهی، بازگشت سرمایه داشته باشد.
با دسترسی به دادهها در زمان واقعی، مشتریان میتوانند سیستم توزیع برق خود را بهتر درک کرده و همچنین نقاط ناکارآمدی را شناسایی کنند. اندازهگیری، اطلاعات قابل اعتمادی را در مورد مصرف انرژی، به صورت لحظهای یا تجمیعشده، در اختیار مدیران و اپراتورهای انرژی قرار میدهد. با این کار، الگوهای هدررفت انرژی مشخص میشود که بصورت معمولی قابل مشاهده نیستند.
فناوریهای اندازهگیری که برای نظارت بر یک ساختمان به کار میروند، میتوانند به حوزة آب، گاز و گرما نیز تعمیم داده شوند و صویر کاملی از شرایط عملیاتی را ارائه دهند. حسگرها که شرایطی مانند دما، فشار یا رطوبت را میخوانند به همراه تحلیلها و در برخی موارد، فناوریهای یادگیری ماشین (ML)، نقش مهمی را ایفا میکنند و پتانسیل درک عمیقتر رفتارهای غیرمنتظره را، فراهم میکنند.
تعریف معیار برای مصرف انرژی و پارامترهای سیستم الکتریکی عموماً بر اساس تاریخچه سالانه مصرف است. هر چند که تحلیل کوتاهمدت، مانند مقایسه ماهبهماه، نیز میتواند برای شناسایی رویدادهای خاص رخداده در یک دوره معین، مفید باشد. اما نکتة مهم این است که معیارگذاری بدون تداوم، موثر نیست.
نظارت مستمر برای تشخیص اینکه یک نمونه اطلاعات، نشاندهنده وضعیت خوب یا بد است، ضروری است.
بدون دسترسی به دادهها، سازمانها در تشخیص و رفع مشکلات با ناکارآمدی مواجه میشوند. به عنوان مثال، اگر یک قطعه از تجهیزات به درستی کار نمیکند، مدیر کارخانه، یک تیم تعمیر و نگهداری را برای بررسی مشکل میفرستد. اگر مشکل تجهیزات مکانیکی باشد، قابل رفع است، اما اگر ماهیت مشکل متفاوت باشد (مانند نامتعادلی ولتاژ)، میتواند منجر به حدس و گمان زیاد و اتلاف وقت و هزینه بدون نتیجه شود.
دسترسی به دادهها و اطلاعات قابل اعتماد، زمان مورد نیاز برای شناسایی مشکل و رفع آن را کاهش میدهد.
بهینهسازی هوشمند انرژی
نظارت بر مصرف انرژی تنها راه حل منطقی برای به حداکثر رساندن بهرهوری انرژی نیست. بهینهسازی هوشمند انرژی نیز نقش مهمی ایفا میکند. به طور کلی، بهینهسازی مصرف انرژی به مفهوم انجام اقداماتی است که با اجرای آنها منافع مردم و محیط زیست، حداکثری میشود و از سه راهکار همزمان تشکیل شده است: صرفهجویی در مصرف انرژی، مدیریت پاسخگویی به تقاضا و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر. بنابراین، بهینهسازی مصرف انرژی چالشهای متعددی را حل میکند که نه تنها بر سیستم توزیع برق، بلکه بر مدیریت بار نیز تأثیر میگذارد. راهحل پیشرفته بهینهسازی انرژی، پایداری را از طریق مدیریت فعال تجهیزات مصرفکننده و عدم تمرکز بر تولید انرژی، امکانپذیر میسازد.
بهینهسازی هوشمند مصرف انرژی میتواند به مشترکین کمک کند که با هماهنگی با شرکتهای توزیع، از انرژی در شبکه برق پویا و با منابع انرژی توزیعشده، استفاده مناسبی داشته باشند و در عین حال انتقال از سوختهای فسیلی به منابع انرژی سبزتر را افزایش دهند. بنابراین میتواند از ایجاد شبکههای هوشمند (و در نهایت “شهرهای هوشمند”) در سایتهای تجاری و صنعتی پشتیبانی کرده و مسئولیت تولید انرژی و مشارکت در بازار را غیرمتمرکز کنند. چندین مطالعه پیشبینی میکنند که راهحلهای بهینهسازی انرژی میتوانند منجر به صرفهجویی تا ۲۵٪ در انرژی و هزینه شوند و دوره بازگشت سرمایهگذاری سازمان را به طور چشمگیری، کاهش دهند.
مزایای نظارت بر توان مصرفی و مدیریت انرژی
همانطور که اشاره شد، شرکتهایی که دارای سیستمهای نظارت بر توان و مدیریت انرژی هستند، میتوانند با ارزیابی مستمر دادههای عملیاتی خود، به صرفهجویی قابل توجهی در هزینه و نگهداری دست یابند. در بیشتر موارد، این صرفهجوییها مستقیماً بر سود خالص تأثیر میگذارند. از طرفی مزایای کمتر شناخته شدهای نیز در ارزیابی مستمر وجود دارد که برخی از آنها شامل موارد زیر میشود:
مبلغ قبض انرژی: یک قبض تجاری معمولاً فقط مصرف برق پایه و هزینههای جریمه را نشان میدهد. در اکثر موارد، راهی برای کاربر جهت تأیید صحت یا تحلیل این مقادیر وجود ندارد. نصب یک سیستم مدیریت انرژی میتواند در اینئ زمینه راهگشا باشد. به عنوان مثال، توانایی خواندن کیلوواتساعت و توان اکتیو/راکتیو و مقایسه آن دادهها با تعرفههای منتشرشده در قرارداد، به شناسایی خطاها یا اشتباهات کمک میکند. این قابلیتها در قبض برق وجود ندارد.
ردیابی پروفایل بار: ردیابی پروفایلهای بار به شناسایی نشانههای اولیه مشکلات در تجهیزات، کمک میکند. فرض کنید از زمان نصب، یک بار معمولی در ساعت ۶ صبح به اوج خود میرسد و در پایان روز کاهش مییابد. ردیابی بار بلافاصله به شناسایی تغییر در آن الگو، کمک میکند و در نتیجه یک مشکل بالقوه زمینهای را آشکار میسازد.
مقایسه چند-سایتی: کیفیت بهتر و جریان مداوم اطلاعات، تأثیر قابل توجهی بر سازمانهایی با ساختار چند-سایتی خواهد داشت. داشتن یک مقایسه دقیقتر بین تأسیسات مختلف که ممکن است مشابه باشند، امکان هماهنگسازی عملیات و هزینهها را فراهم میکند. فرض کنید دو خط تولید یکسان، در دو نقطه مختلف وجود دارند. یکی از خطوط تولید به دلیل تجهیزات نامناسب، عملکردی پایینتر از حد استاندارد داشته و انرژی بیشتری مصرف میکند. مقایسه چند-سایتی مصرف برق و کیفیت توان، به شناسایی مشکل کمک کرده و امکان اقدام اصلاحی مناسب را فراهم میکند.
به حداکثر رساندن عملکرد تجهیزات: اعوجاج هارمونیکی ناشی از بارهای غیرخطی یک مشکل رایج است که میتواند به اجزای الکتریکی آسیب برساند. به همین ترتیب، رویدادهای گذرا و رویدادهای کمولتاژی/بیشولتاژی میتوانند اثرات مضری بر تجهیزات داشته باشند. به عنوان مثال، تنها ۵٪ اعوجاج هارمونیکی در ترانسفورماتورها میتواند منجر به ۲۵٪ کاهش ظرفیت شود. به طور مشابه، نامتعادلی بزرگ در الکتروموتور، باعث ناکارآمدی آن شده و بهصورت بالقوه منجر به اتلاف انرژی زیاد و افزایش احتمال خرابی میشود. قابلیتهای مدیریت کیفیت توان همراه با اطلاعات عمومی دستگاه میتواند به شناسایی زودهنگام مشکل کمک کند تا خسارت و زمان توقف به حداقل برسد یا حتی از بین برود.
مدیریت انرژی با استفاده از نرمافزار به عنوان سرویس (SaaS)
تنها چند سال پیش، اپراتورهای ساختمان و تأسیسات به سیستمهای نظارت بر توان مبتنی بر مکان، محدود میشدند، در حالی که بیشتر سیستمهای پیشرفته مدیریت انرژی بر اساس راهحلهای پیچیده و گران طراحی و ارائه میشدند. سیستمهای کمی امکان ارتقاء را داشتند و تقریباً همگی برای عملکرد مناسب نیاز به مداخله یک تیم اختصاصی در محل داشتند. همچنین دستگاههای هوشمند کمی در دسترس بودند، مقدار دادهها کم بود و تقریباً هیچ قابلیتی برای ارتقاء پس از نصب وجود نداشت. با این حال، اخیراً بازار شاهد افزایش مداوم دستگاههای هوشمند با دقت بالاتر و پارامترهای نظارتی بیشتر میباشد.
فناوریهای دیجیتال جدید، بازار را به شدت به سمت راهحلهای مقرونبهصرفه ابری/ترکیبی که توسط مدلهای SaaS پشتیبانی میشوند، سوق میدهند و انعطافپذیری را از نظر سادگی ارتقاء و استفاده از افزونهها، فراهم میکنند.
بازار سیستمهای مدیریت انرژی و نظارت بر توان به طور اساسی در حال تغییر است. پلتفرمهای IoT برای مدیریت انرژی به سرعت برای کاربردهای صنعتی، تجاری و مسکونی با ویژگیهای تعیینکننده خود، در حال گسترش هستند. این پلتفرمها با باز کردن پتانسیل زیرساخت ابری، دسترسی فوری، نامحدود و جهانی به اطلاعات را در هر زمان، هر مکان و با قیمتی مقرونبهصرفه امکانپذیر میسازند. تحلیلهای پیچیدهتر میتوانند با حجم بیشتری از داده که در مدت زمان کوتاهتری پردازش میشوند، به آرامی اجرا شوند و بازخوردها و خروجیها را به طور چشمگیری تسریع کنند و در نتیجه کارایی، نوآوری و ایجاد ارزش را افزایش دهند.
اپراتورها با چند کلیک و سرمایهگذاری حداقلی، میتوانند از یک راهحل مدیریت انرژی ساده و پایه که داشبوردهایی برای مشاهده بلادرنگ مصرف انرژی داشته و هشدارهایی برای شرایط غیرعادی و گزارشهای دقیق دارند، به نسخهای پیشرفتهتر با قابلیتهایی مانند تحلیل پیشرفته توان، تحلیل کیفیت توان، پیشبینی توان و هشدار هوشمند، مهاجرت کنند. این قابلیتهای “هوشمند”، اطلاعات ارزشمندی را که اپراتورها برای کاربری صحیح سیستم خاص خود نیاز دارند، در اختیار آنها قرار میدهد.
آینده مدیریت انرژی
آینده انرژی، زنجیرههای ارزش جدیدی را در بر خواهد گرفت که توسط فناوریهای دیجیتال با جریان دادههای مداوم و چندجهتی به هم متصل شدهاند. همه ذینفعان ارزش خود را به سیستم اضافه خواهند کرد و کارایی کلی بالاتری را در تمام سطوح، از تولید تا مصرفکننده نهایی، تضمین میکنند. سیستمهای مدیریت انرژی ساده یا پیچیده، نقش محوری در این زیستبوم در حال تغییر ایفا خواهند کرد و نوید تولید بازگشت سرمایه عظیم از طریق بهبود کارایی، بازده و در دسترس بودن دارایی را میدهند.
تحول دیجیتال همچنین شامل فناوریهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین خواهد بود. این فناوریهای پیشرفته برای کمک به ساختمانهای تجاری و صنعتی در پیشبینی رفتارهای برنامهریزینشده مرتبط با مصرف انرژی، کیفیت توان و قابلیت اطمینان دارایی در حال توسعه هستند و به بهرهوری انرژی بیشتر، منجر میشوند. پیشرفتهترین کاربردها شامل راهحلهای خاص صنعت خواهد بود که امکان اتخاذ فناوری آینده را فراهم میکنند.
بهرهوری انرژی هر روز بیشتر به یک دارایی استراتژیک تبدیل میشود. یک تمایز رقابتی مهم و یک ارزش افزوده قوی برای تقویت رشد و سودآوری.
برای اکثر سازمانها، تغییر اساسی در تفکر، همراه با تغییرات در زیرساختهای موجود انرژی، برای سرمایهگذاری بر فناوریهای دیجیتال نسل بعدی، مورد نیاز خواهد بود. زمان آن تغییر، اکنون است. از این گذشته، سازمانها مسئولیت اجتماعی دارند که کارآمدتر، سبزتر و پایدارتر شوند. با افزایش تقاضا برای انرژی، لزوم مدیریت انرژی یکپارچه به عنوان جزء اساسی از آینده، غیر قابل انکار است.
