کاربرد اینترنت اشیاء در صنعت انرژی: تولید، انتقال و مصرف

اینترنت اشیاء همه جا هست و همراه با فناوری هایی مانند بلاک چین (blockchain) و یادگیری ماشین (machine learning)، همه چیز را از نحوه سفارش خواربار گرفته تا نحوه نگهداری از ماشین آلات و تجهیزات تغییر می دهد.

کاربرد های اینترنت اشیاء تمام زمینه ها و صنایع را شامل می شود. از مدیریت خدمات و حمل و نقل گرفته تا آموزش و کشاورزی، کمک به کسب و کار ها برای ارائه خدمات بیشتر به مشتریان، کاهش مخارج و در نهایت افزایش سود می شود. بنابراین، قابل درک است که تقریباً همه شرکت های آینده نگر اکنون استراتژی های اینترنت اشیاء را برای رشد کسب و کار خود دارند.

با این حال، برای افرادی که در این زمینه تازه کار هستند و در بخش‌ هایی کار می ‌کنند که مستقیماً با تکنولوژی ارتباطی ندارند، ممکن است کمی نامفهموم باشد. بنابراین، در چند مقاله بعدی، در مورد اینکه چگونه اینترنت اشیاء در حال تغییر صنایع مختلف است صحبت خواهیم کرد. این شامل موارد استفاده، روش های جدید در صنعت و برنامه های کاربردی آینده با هدف ارائه بینش مفید برای همه کسانی است که به دنبال به کار گرفتن اینترنت اشیاء هستند.

ما این مجموعه را با بررسی کاربرد های اینترنت اشیاء در صنعت انرژی آغاز خواهیم کرد. ما به نحوه استفاده از اینترنت اشیاء برای ایجاد تغییر در تمام مراحل انرژی از تولید انرژی به انتقال، توزیع و مصرف نگاه خواهیم کرد.

تبدیل تولید انرژی با اینترنت اشیاء

هدف از تولید برق دستیابی به مقرون به صرفه بودن، در دسترس بودن، پایداری و کاهش استفاده از فسیل ها و انتشارات است. بسیاری از سازمان ها مانند جنرال الکتریک (GE) در سراسر جهان به طور گسترده ای از اینترنت اشیاء برای دستیابی به این اهداف استفاده می کنند. سه حوزه اصلی وجود دارد که اینترنت اشیاء می تواند در تولید برق بسیار تاثیرگذار باشد.

1. نظارت و مدیریت دارایی از راه دور

این مورد احتمالاً یکی از محبوب ترین کاربرد های اینترنت اشیا در کاربرد های صنعتی است. سنسور های متصل شده برای اندازه‌ گیری سایش، پارگی، لرزش، دما و سایر پارامتر ها برای تعیین میزان سلامت کلی دارایی‌ ها از توربین‌ ها تا خطوط انتقال استفاده می‌ شوند.

داده‌ های به‌ دست‌ آمده از سنسور ها می‌تواند برای تخمین «زمان تا خرابی» زیرساخت‌ های کلیدی و تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده، کاهش زمان خرابی ناشی از تعمیر و نگهداری برنامه‌ ریزی نشده و کمک به جلوگیری از عواقب اقتصادی چنین خرابی‌ ها استفاده شود. به کار گرفتن اینترنت اشیاء در تولید برق همچنین می تواند به شناسایی مسائل ایمنی مانند نشت گاز قبل از آسیب رساندن به کارگران و تجهیزات کمک کند و به طور کلی به ایستگاه ها در دستیابی به سطوح ایمنی جدید کمک کند.

2. بهینه سازی فرآیند

اینترنت اشیاء توانایی ارائه اطلاعات در زمان عملکرد در مورد وضعیت کلی کل ایستگاه تولید را دارد و این به اتوماسیون کارخانه کمک زیادی می کند. اطلاعات زمان عملکرد برای تنظیم دقیق عملیات نیروگاه ها، افزایش تبدیل انرژی از سوخت و کاهش هزینه های نگهداری استفاده می شود.

3.یکپارچه سازی و مدیریت منابع انرژی تجدید پذیر

هدف اصلی تولید برق، از بین بردن سوخت‌ های فسیلی است، و در این بین، ایستگاه‌ های تولید قادر به کاهش انتشار گاز های گلخانه‌ ای از طریق ترکیب انرژی تولید شده از وسایل تجدیدپذیر مانند باد و خورشید با ایستگاه های زغال سنگ یا گاز‌ هستند.

اینترنت اشیاء اطلاعات مربوط به دوره های اوج مصرف را به ایستگاه های تولید می دهد که به آن ها کمک می کند تا تناوب بین منابع تجدیدپذیر و فسیل ها را برنامه ریزی کنند و همچنین ذخیره انرژی اضافی و استفاده از آن را در دوره های اوج تقاضا تسهیل می کند. با استفاده از راه حل های مبتنی بر اینترنت اشیاء می توان خروجی و زمان کار منابع تجدیدپذیر را به راحتی به حداکثر رساند زیرا به تعیین مقادیر تولید و سلامت کلی منابع تجدیدپذیر بدون توجه به مکان آن ها کمک می کند.

4. مدل های کسب و کار و غیرمتمرکز

اینترنت اشیاء به سرعت به غیرمتمرکز شدن انرژی منجر می شود. این هسته اصلی چندین مدل کسب و کار جدید است که راه را برای تجاری سازی راه حل های انرژی تجدیدپذیر در مقیاس کوچک و متوسط هموار می کند. از سیستم خورشیدی خارج از شبکه «پرداخت به هنگام استفاده» که برق خانه‌ ها را در کشور های در حال توسعه مانند نیجریه تامین می ‌کند تا ایستگاه‌‌ های خصوصی در مقیاس بزرگ که در کشور های توسعه ‌یافته به شبکه انرژی کمک می ‌کنند. همچنین اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد تعرفه های قابل تغییر (به عنوان مثال تعرفه های بالاتر در دوره های اوج) را در اختیار شرکت های خدمات رسان قرار می دهد تا گزینه های بیشتری را به مصرف کنندگان ارائه دهد.

ایجاد تغییر در انتقال و توزیع انرژی با اینترنت اشیاء

مشکلات حین انتقال و توزیع تا حدودی مشابه است. آن ها شامل خرابی خطوط، تشخیص عیب، تلفات در خطوط و سایر موارد هستند. بسیاری از این مشکلات را می توان با اینترنت اشیاء حل کرد.

1. مدیریت و نگهداری دارایی

بسته به راه ‌اندازی، دارایی‌ های مرتبط با انتقال و توزیع برق معمولاً شامل تجهیزات پست، خطوط انتقال و… است. هر یک از این تجهیزات به دلیل عواملی مانند اضافه بار، خرابکاری و.. دچار خطا می شوند و از کار می افتند.

با استفاده از اینترنت اشیاء، می توان از راه دور با تعداد زیادی سنسور‌ ها که پارامتر هایی مانند دما را کنترل می کنند بر آن ها نظارت کرد و سقوط ستون های برق را قبل از ایجاد خطرات ایمنی تشخیص داد و نقض های امنیتی را برای جلوگیری از خرابکاری که در کشور های در حال توسعه شایع است شناسایی کرد.

توانایی سنسور ها در شناسایی خرابی ها و منابع آن ها، قبل از بحرانی شدن، کارایی تیم های تعمیر را افزایش می دهد و زمان خرابی و سایر تلفات مرتبط را کاهش می دهد. هزینه های کلی برای قطعات و تعمیرات کاهش می یابد و برق را در دسترس تر و مقرون به صرفه تر می کند.

2. متعادل سازی شبکه

اینترنت اشیاء توانایی ارائه اطلاعات لحظه ای مورد نیاز برای مدیریت موثر در خطوط T&D را دارد. با اینترنت اشیاء، شبکه می تواند اطمینان حاصل کند که ایستگاه های تولید، الزامات اتصال را از فرکانس تا کنترل ولتاژ برآورده کرده اند تا از ناپایداری جلوگیری شود.

3. مشارکت شبکه

یکی از بزرگترین دغدغه های آینده در تولید برق، مشارکت خانه های معمولی در شبکه انرژی است. انرژی اضافی تولید شده توسط پنل های خورشیدی در پشت بام خانه ها به شبکه فروخته می شود. یکی از فناوری‌ های کلیدی که این تحول را پیش می‌برد، اینترنت اشیاء است. اتصال نیروگاه‌ های تولید با انرژی‌ های تجدیدپذیر با سطوح تولید متفاوت به شبکه، تغییراتی در ولتاژ ها در گره‌ های مختلف روی شبکه ایجاد می‌کند که باعث تغییرات در جریان برق می ‌شود، اما همه این ها را می‌توان با استفاده از داده‌ های لحظه ای ارائه‌ شده توسط اینترنت اشیاء مدیریت کرد و شبکه را برای حفظ پایداری و ثبات به طور خودکار تنظیم کرد.

4. پیش بینی بار

سنسور های نصب شده در پست‌ های مختلف و در امتداد خطوط توزیع می ‌توانند اطلاعات لحظه ای را در مورد مصرف برق در مناطق مختلف ارائه دهند که می‌تواند به شرکت‌ ها کمک کند تا تصمیمات خودکار و هوشمندانه‌ ای در مورد کنترل ولتاژ، پیکربندی شبکه، تغییرات بار و… اتخاذ کنند. روند داده های ارائه شده نیز می تواند به عنوان مبنایی برای ارتقاء و توسعه زیرساخت ها مورد استفاده قرار گیرد.

تغییر در مصرف انرژی با اینترنت اشیاء

مصرف تا حد زیادی بخشی از چرخه انرژی است که اینترنت اشیاء بیشترین تأثیر را در آن داشته است. این با کنتور ها و ترموستات‌ های هوشمند مبتنی بر AMR شروع شد و به کنتور های برق هوشمند تبدیل شد که الگوی مصرف را پیش‌بینی کرده و با اجازه شما انتقال برق به تجهیزات پر انرژی را در زمان اوج مصرف که برق گران است کنترل می ‌کند.

چراغ های متصل به وب که می دانند چه زمانی هیچ کس در خانه نیست به طور خودکار چراغ های روشن را خاموش می کند.

برخی از فرصت های اینترنت اشیاء برای مصرف کنندگان انرژی در زیر آورده شده است.

1. تصمیم هوشمندانه

اینترنت اشیاء به مصرف‌ کنندگان کمک می‌ کند تا در هزینه‌ ها صرفه ‌جویی کنند و در مورد مصرف انرژی خود تصمیم‌ هوشمندانه ای بگیرند. داده‌ های کنتور های هوشمند به برنامه تلفن همراه ارسال می‌ شوند که از طریق آن مصرف‌ کنندگان می‌ توانند به میزان مصرف برق خود دسترسی داشته باشند و اقداماتی را برای تنظیم مصرف خود انجام دهند. مصرف کنندگان می توانند برق برخی از وسایل برقی را قطع کنند و شرایطی را تعیین کنند که تحت آن سایر وسایل روشن شوند. با این کار آن ها می توانند در مصرف برق خود صرفه جویی کنند.

2. دسترسی به صورت حساب پویا و تعرفه های قابل تغییر

همانطور که در بالا ذکر شد، اینترنت اشیاء مدل‌ های کسب‌ و کار زیادی ایجاد کرده است که در دسترس بودن و مقرون به صرفه بودن انرژی را افزایش داده است و نتیجه آن مصرف‌ کنندگانی هستند که اکنون به طرح‌ ها و تعرفه‌ های متنوعی دسترسی دارند تا برای تامین برق ثابت و مقرون‌ به‌ صرفه خود از آن ها استفاده کنند.

3. راه حل های برق جدید

در کنار مدل‌ های کسب‌ و کار جدید، راه ‌حل‌ های برق مبتنی بر اینترنت اشیاء جدیدی وجود دارد که نظارت، تولید در مقیاس پایین و ذخیره‌ سازی نیرو را برای مصرف‌ کنندگان آسان می‌ کند. ما به تدریج به آینده ای نزدیک می شویم که در آن مصرف کنندگان می توانند در دوره هایی که تعرفه ها پایین است خرید برق را انتخاب کنند و در دوره های اوج مصرف که انتظار می رود تعرفه ها بالا باشد استفاده کنند.

4. کاهش زمان توقف

خط جدید کنتور های هوشمند که امکان ارتباط دو طرفه بین ایستگاه توزیع و مصرف کننده را فراهم می کند، در کشور های توسعه یافته در حال گسترش هستند. این کنتور ها اعلان‌ های مربوط به خرابی و سایر اطلاعات عملیاتی حیاتی را به آژانس‌ های خدمات شهری ارسال می‌ کنند. آژانس‌ های خدمات شهری می‌ توانند بر اساس این اطلاعات عمل کنند و سریع‌ تر به خاموشی‌ های ناشی از نقص و سایر عوامل پاسخ دهند. کنتور ها همچنین داده های زمان عملکرد (پیش بینی بار) را ارائه می دهند که به شبکه کمک می کند تا توزیع برق را در نتیجه تغییر زمان اوج در مناطق مختلف تنظیم کند.

5. فروش برق به شبکه

اینترنت اشیاء فناوری هایی را فعال می کند که می تواند به خانه های کوچک کمک کند تا انرژی اضافی تولید شده از منابعی مانند پنل های خورشیدی و نیروگاه های بادی را به شبکه بفروشند. با فناوری‌ هایی مانند «خودرو به شبکه»، حتی خودرو های الکتریکی نیز می‌توانند انرژی اضافی و استفاده‌ نشده را به شبکه وارد کنند.

6. خانه های انرژی خالص صفر

انرژی خالص صفر به این معنی است که تمام انرژی مورد نیاز یک خانه، با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید می شود.

هر یک از کاربرد های ذکر شده در بالا نشان دهنده فرصت هایی برای کارآفرینان و شرکت های آب و برق برای ارائه مقدار اضافی به مشتریان است و ترکیب همه این کاربرد ها قطعاً به پاک تر، ارزان تر، در دسترس تر و پایدارتر شدن انرژی کمک می کند.