سیستمهای هوشمند
در مواردی 70 درصد صرفه جویی انرژی دارند
هوشمندسازی انرژی
رویه جدیدی است و عمر 10 ساله دارد
اگر یک دلار در
هوشمندسازی مصرف، هزینه کنیم معادل 3 دلار در تولید برق صرفه جویی کردهایم.
طی سالهای گذشته بهینهسازی مصرف در کشور بیش از پیش مورد توجه قرار
گرفته است. هرچند ایران از ذخایر متنوعی از سوخت فسیلی مانند نفت و گاز و تولید
فرآوردههای نفتی برخوردار است، اما مصرف انرژی در کشور
ما بیش از دو برابر استاندارد جهانی است. لذا لازم است که از تکنولوژیهای روز و
پیشرفته در بهینه سازی تولید و مصرف بهره ببریم. در دنیای امروز که سرعت رشد
فناوری و نیاز به بهرهوری انرژی به طرز چشمگیری افزایش یافته است، صنایع مختلف به
سمت استفاده از سامانههای هوشمند مدیریت انرژی الکتریکی حرکت کردهاند.
هوشمندسازی انرژی در حوزههای گوناگون بهعنوان یکی از مؤثرترین روشهای کاهش هزینهها،
افزایش پایداری سیستمها و بهینهسازی مصرف انرژی شناخته میشود. در واقع سیستمهای
هوشمندسازی انرژی با تکیه بر دانش فنی، تجربه صنعتی و طراحی سامانههای نوین، راهکارهایی
جامع در زمینه کنترل، مانیتورینگ لحظهای، تحلیل دادههای عملکرد تجهیزات و مدیریت
هوشمند تجهیزات الکتریکی ارائه میدهد که مطابق با استانداردهای روز دنیا طراحی و
اجرا شدهاند. ناترازی انرژی در ایران موضوعی است که هر ساله به
میزان آن افزوده میشود و یکی از دلایل بروز ناترازی افزایش مصرف بوده است. مصرفی که در نتیجه عدم آگاهی و نبود
تجهیزات کنترل مصرف، به میزان مصرف سرسام آور امروز درآمده است. ماهنامه دنیای
انرژی گفتگویی را با دکتر افشین اصلیان کارشناس انرژی و متخصص هوشمندسازی در خصوص نقش
هوشمندسازی انرژی در مکانهای پرمصرف انرژی در راستای رفع ناترازی انجام داده است.
او معتقد است باید برای رفع ناترازی هر چه بیشتر به سمت هوشمندسازی و مدیریت مصرف
پیش برویم زیرا هوشمندسازی هزینهای ندارد و پربازده است.
اساسا چه تعریفی برای هوشمندسازی انرژی وجود
دارد و این هوشمندسازی در بخش مصرف و تولید چگونه است؟
در هوشمندسازی مصرف به مجموعهای از حسگرها و
وسائل اندازه گیری، الگوریتمها و سخت افزارهایی اطلاق میشود که برای بهینه سازی
مصرف و مشارکت مصرف کننده مورد استفاده قرار میگیرد. این تعریفی است که از هوشمندسازی مصرف ارائه میدهیم. حال این هوشمندسازی مصرف
نقشهای مختلفی دارد. مثلا در زمان ناترازی
انرژی و در پیک مصرف، این هوشمندسازی به سراغ وسائل پرمصرف میآید و کمک میکند که
در ساعات پیک به کم باری انرژی هوشمندانه یاری دهد. این کنترل مصرف هم با
هوشمندسازی به گونهای است که اصلا به این موضوع توجهی ندارد که ما دوست داریم یا
نداریم که انرژی را در زمانهای مورد نیاز داشته باشیم، لازم باشد انرژی در اختیار
نخواهد بود. کنترل انرژی با برنامه ریزیها به دست سیستم است و این کنترل به نفع
ما نیز خواهد بود.
مشکل اصلی اتلاف انرژی در چگونگی مصرف است، حال
هوشمندسازی تشخیص اتلاف را با حسگرها انجام میشود و تجهیزات ناکارآمد را حتی شناسایی
میکند، و از این طریق مصرف کاهش مییابد. کنترل هوشمند با این شناسایی به مصرف
کننده پیام افزایش مصرف را میدهد. شما به عنوان فرد
حقیقی، فرد متخصصی نیستید که از میزان ازدیاد مصرف مطلع باشید این شناسایی و این
ناکارآمدی به شما اطلاع داده میشود که اختلالی وجود دارد و مصرف بیشتر شده است و
یا شما بیش از میزان متعارف در حال مصرف هستید، همه این تجهیزات و حسگرها برای
کنترل مصرف و این شناسایی به کمک میآیند. هوشمندسازی انرژی رویه جدیدی است و عمر
10 ساله دارد و بیشتر در اروپا و اسپانیا متداول تر است و این هوشمندسازی به دلیل
مزیت نسبی که دارد در کل دنیا در حال توسعه است.
در واقع هوشمندسازی به معنای بهکارگیری فناوریهای
نوین اطلاعاتی و ارتباطی جهت کنترل، نظارت و بهینهسازی عملکرد تجهیزات است. این
فرایند باعث میشود که مدیریت زیرساختهای الکتریکی، از حالت سنتی و وابسته به
نیروی انسانی، به مدیریتی هوشمند و دادهمحور تبدیل گردد. در
حوزه انرژی الکتریکی، این مفهوم به طراحی سیستمهایی اطلاق میشود که قادرند: اطلاعات
عملکردی تجهیزات را در لحظه جمعآوری و تحلیل کنند. وضعیت سلامت، مصرف و بهرهوری
اجزا را بسنجند. هشدارها و رخدادهای احتمالی را پیش از وقوع شناسایی نمایند. تصمیمهای
مدیریتی را برای افزایش بهرهوری تسهیل کنند و امکان کنترل متمرکز و یکپارچهسازی
زیرساختهای سامانههای مدیریتی گوناگون را فراهم کنند.
در واقع هوشمندسازی مصرف یک سری تجهیزات دارد. یک سری حسگرها
و شبکه ارتباطی دارد که این شبکه با آن بخش هوشمند حسگرها ارتباط برقرار میکند و
به بخش عملگرها میرسد. هوشمندسازی یک سیستم مدیریت دارد که به آن EMS ( Energy
Management System ) میگویند. یک سیستم تحلیل دارد که هوش مصنوعی و
مغز آن در این سیستم تحلیل است و یک سری هم عملگرا دارد. مثالی میزنم. کارخانه
بزرگی را در نظر بگیرید یا اداره بزرگی که برق زیادی در بخشهای مختلفی مصرف میکنند.
حسگرهای هوشمند نشان میدهند که مثلا دمای اتاق رئیس اداره بسیار بالاست و کسی هم
در اتاق نیست. سیستم هوشمند دمای اتاق را بوسیله عملگرها پایین میآورد. چراغها را
خاموش میکند و کلیه وسائل الکتریکی که مورد استفاده نیست را از کار میاندازد تا
در مصرف انرژی صرفه جویی شود.
این تکنولوژی در برخی تجهیزات امروز به صورت
کاملا ابتدایی استفاده میشوند. مثلا برخی اسپیلتهای گرمایشی وسرمایشی چنین مزیتهایی را دارند. آیا منظور
شما ارتقا و سازماندهی چنین فناوریهایی است؟
این شیوهای که شما
گفتید، وضعیت پیش بینی کنندگی ندارد و در برخی موارد هم به صورت دستی مدیریت و
کنترل میشوند. اما هوشمندسازی محیط، برای مصرف انرژی است. ببینید، هوشمند سازی، الگوسازی
میکند و کار دیگر مصرف را هم پیش بینی میکند. مثلا فرض کنید ما الگوی مصرفی
داریم که بر اساس آن الگو برنامه عملیات تولید را در بخشی از کارخانه اعمال میکنیم.
این الگوها تغییراتی را در ساختار ایجاد میکنند که باید بر مبنای آن ساختار انرژی
مصرف شود. فرض کنید ما مصرف کنندهای با یک الگوی مصرف روتین و با یک مصارف مقطعی
داریم. مثلا در یک اداره دولتی که کارمندها صبح سرکار میآیند اینها یک سری مصارف
انرژی دارند. ما با هوشمندسازی میخواهیم بین تولید برق و مصرف آنها تعادل ایجاد
کنیم و مصارف عمده را به زمانهایی بکشانیم که بار کمتری روی شبکه یا روی تولید بگذارد.
مثلا شما فرض کنید تجهیزات خورشیدی دارید که در حال استفاده از آن هستید از سویی
دیگر از شبکه برق سراسری هم استفاده میکنید، در این صورت باید طوری مدیریت کنید
که این تبادل انرژی به صورت هوشمند اتفاق بیفتد. یعنی این دیگر دست انسان نیست. من
نمیتوانم آن میزان انرژی را کم و زیاد کنم یا به صورت متناوبی جابه جا کنم همه
اینها کار سیستم است که باید برای آن از قبل تعاریفی شده باشد.
در حوزه تولید بیشتر توضیح دهید که چگونه این
هوشمندسازی انرژی کاربرد دارد؟
هوشمندسازی بیشتر برای پرمصرف هاست و برای مکانهای تولیدی
کاربری بیشتری دارند و منافعی هم برای آنها دارد. مثلا در یک کارخانه با دادن یک
سری دیتا به مدیران، میتوان آنها را ترغیب کرد که از هوشمندسازی برای مصارف انرژی
استفاده کنند البته اینها همه باید فرهنگ سازی شود و انگیزه استفاده بوجود آید چون
منافعی را برای مدیران در بردارد. وقتی به مدیر کارخانهای توضیح داده میشود که
با هوشمندسازی و تحلیل سیستمی میتواند از دستگاهی در واحد تولیدی خود کمتر و در
ساعاتی بیشتر استفاده کند این مصرف بهرهوری کار را بالاتر میبرد. اگر از
هوشمندسازی در محیط تولیدی خود استفاده کند دیگر دستگاه و سیستم به او اجازه کار
نمیدهد. از دست انسان خارج میشود و این رویه به مرور برای تولیدکننده تبدیل به
روتین کاری میشود و نتیجه بخش است. تصمیم را یک سیستم هوشمند میگیرد و میگوید که
مدیر نمیتواند در یک ساعتی مثلا از پرینترهای پرمصرف استفاده کند، آن سیستم
هوشمند نمیگذارد کار انجام شود که البته شاید در اینجا مدیر خشمگین شود که چرا
نمی تواند هر زمانی که بخواهد کارش را انجام دهد این خشم مدیر به این دلیل است که
او نتوانسته است خودش را با شرایط وفق دهد، اما به دلیل فرایند تولید و نتیجه مطلوب
مجبور میشود بپذیرد و خود را با سیستم تطبیق دهد. مثلا در سالن کنفرانسی که 400 چراغ روشن است با مدیریت هوشمند میبینید که در
مواردی با وجود افزایش بار انرژی برق قطع میشود و یک دفعه 200 لامپ خاموش میشود.
حال برق اضطراری برقرار میشود اما سیستم هوشمند در اینجا سیستمهای گرمایشی وسرمایشی بلااستفاده را از مدار خارج میکند. اما
مثلا برق استیج و یا میکروفنها و وسائل اساسی را برقرار نگه میدارد. چیزی که
اصلا دست انسان نیست و در لحظه تغییر میکند. مثل اینکه همه امور را در دست فرد
باهوش و متخصصی سپردهاید تا تصمیم بگیرد که چه کاری را انجام دهد و چه کاری انجام
ندهد.
مزایای هوشمندسازی انرژی در صنایع چگونه است؟
مزایای هوشمندسازی انرژی در صنایع عبارتند از:
۱. افزایش بهرهوری
انرژی: سیستمهای هوشمندسازی انرژی قادرند الگوی مصرف را بهینه کرده و از هدررفت
انرژی جلوگیری کنند. بهطوری که تا 70 درصد صرفهجویی در مصرف انرژی را به همراه
داشته باشد.
۲. کاهش
هزینههای نگهداری: با پایش مستمر
عملکرد تجهیزات و پیشبینی خرابیها، هزینههای تعمیرات ناگهانی کاهش یافته و
برگشت سرمایه در بازهای معقول محقق میشود.
۳. بهبود
تصمیمگیری مدیریتی: سیستمهای
هوشمند با ذخیرهسازی دادهها و ارائه گزارشهای تحلیلی، ابزار تصمیمسازی مؤثری
برای مدیران صنایع فراهم میسازند.
۴. ارتقای
ایمنی و امنیت: پایش لحظهای
جریان، ولتاژ، دما و سایر پارامترهای حیاتی، احتمال بروز خطرات الکتریکی را به
حداقل میرساند.
درباره هزینه هوشمندسازی بگویید که برای
تولیدکننده آیا هزینه بر بوده است که تاکنون اشتیاقی برای انجام آن ندارد؟ یا
اینکه انرژی در دسترس دارد و نیازی برای این کار نمیبیند؟
نکته قابل ذکر اینکه هوشمندسازی واحدهای تولیدی اساسا هزینه
بر نیست. چون شما وقتی مثلا یک کیلو وات برق را هوشمندانه مصرف میکنید یعنی شما از
اتلاف انرژی و هزینه زیاد انرژی جلوگیری کردید. مثلا فرض کنید شما 10 کیلووات
نیروگاه خورشیدی را میخواهید بهینه مصرف کنید. حال با بهینه مصرف کردن خود از
اتلاف انرژی جلوگیری کردهاید. به عبارتی به جای 10 کیلووات باید 15 کیلووات نصب
میکردید تا نیاز انرژی شما را رفع کند درحالیکه با بهینه مصرف کردن با اتلاف
انرژی مقابله کردید. و این به مثابه نوعی کاهش هزینه است.
ببینید ما هر چه به سمت پیش بینی پیش برویم موفق تر عمل
کردهایم نه اینکه منتظر شویم تا بحرانی پیش بیاید و بعد به فکر راه چاره باشیم.
وقتی به پیش بینی بیاندیشیم یعنی در واقع هوشمندانه عمل میکنیم و در زندگی روزمره
ما هم این گونه است. در زندگی روزمره پیش بینی میکنیم مسائل را چگونه و با آگاهی پیش
ببریم و برای آن ابتدا یک سری اندازه گیریها و معیارهایی را در نظر میگیریم و بر
اساس آن کارهای زندگی را پیش میبریم. شاید متوجه شده باشید افرادی که با پیش بینی
عمل میکنند دیگران میگویند اینها افراد باهوشی هستند و هوشمندسازی مصرف هم همین
مصداق را دارد. میگویند آن افراد باهوش بودند که نگذاشتند منابع مالی و زمان به
هدر برود. چون منابع همیشه محدود است و باهوش آن است که از کمترین منابع بیشترین
بهره را ببرد و منابع را تلف نکند. انسانی که با پیش بینیهای خود و با حساب، کارهای
خود را پیش میبرد مسلما در جامعه به عنوان آدم باهوش شناخته میشود. البته حساب
افراد در مواقع بحرانی بودن نیز از این قاعده مستثناست، اما در کل، در توضیح
هوشمندسازی سیستمی مصداق انسان را مطرح کردم تا بگویم سیستمها پیش بینی پذیر
هستند و دلیل هوشمندی آنها هم این است.
در ادامه مبحث پیش بینی پذیر بودن به یک مورد مهم دیگری
اشاره میکنم. اینکه آیا واقعا نمیتوانستیم ناترازی انرژی در کشورمان را پیش بینی
کنیم؟ پاسخ این است که بله میتوانستیم و کاملا هم قابل پیش بینی بود. پس
هوشمندانه عمل نکردیم. آیا نمیتوانستیم بحرانهای اجتماعی را پیش بینی کنیم در
شرایطی که دهه هاست در تحریم هستیم تا مانع ایجاد بحرانهای اجتماعی نشویم؟ پاسخ
این است که بله قابل پیش بینی بود اما هوشمندانه عمل نکردیم. اندازه گیری و سنجش و
ارزیابی نکردیم. از سویی دیگر اندازهها را تحلیل نمیکنیم تا بر اساس تحلیلها پیش
بینی کنیم. بر اساس پیش بینیهایمان حرکت نمیکنیم. میایستیم تا بحران ایجاد شود
و بعد به دنبال چاره باشیم.
کشور ما دارای منابع عظیم انرژی است اما با
موضوع ناترازی دست به گریبان است. شما میگویید برای صرفه جویی یکی از راهکارها
هوشمندسازی است. موضوعی که حکمرانی ما هم آن را پذیرفته است. اما یکی از نکات اصلی
بسترسازی و ایجاد زیرساختهای آن است. برای مدیریت آن چه باید کرد؟
این تکنولوژی، در دسترس ماست. الان تکنولوژی هوشمندسازی و
مسئولیت پذیری به نقطهای با هم تلاقی پیدا کردهاند. در حال حاضر در کشور ما هم
متخصص و هم تجهیزات آن را داریم و هم میدانیم مسئولین احساس مسئولیت میکنند تا
با قوانین این هوشمندسازی را اجرایی کنند. از سوی دیگر برای هوشمندسازی یک کارخانه
به ازا این هوشمندسازی 30 درصد انرژی مصرفی را کاهش میدهد. در این صورت با اجرای
کامل آن با کاهش مصرف انرژی مواجه خواهیم بود. از جهاتی دیگر با توجه به اینکه برای
مصرف کارخانهها و واحدهای تولیدی تعرفههای تشویقی و یا تنبیهی گذاشته شده است. همه اینها سیاستهای
کنترل مصرف است. حال همه این موارد را گفتم تا عرض کنم که با هوشمندسازی به طور
خودکار هم در هزینه صرفه جویی میشود و هم در مصرف انرژی. اگر یک دلار در
هوشمندسازی مصرف هزینه کنیم معادل 3 دلار در تولید برق صرفه جویی کردهایم. این
یعنی اینکه تولیدکننده باید یک سری هزینه را برای خرید دستگاه و زیرساخت
هوشمندسازی انجام دهد، حسگر بخرد یا متخصص نصب و برنامه نویس را به خدمت بگیرد که
برای این کار مثلا 40 میلیارد تومان هزینه کند. حال که این هزینه را انجام میدهد
سالیان سال از هزینههای زیاد انرژی معاف میشود و بعضا هزینهاش کاهش مییابد. مدیریت هوشمند مدیریتی نوین است. مدیریتی بردبرد است.
مدیریت هوشمند میگوید اندازه گیری کن، محاسبه کن، پیش بینی کن و عمل کن.
برای کنترل و رفع ناترازی آیا هوشمندسازی انرژی
میتواند پاسخگو باشد؟
در مقطع فعلی ما دو کار میتوانیم انجام دهیم یکی همین
انگیزه و تشویق مردم به مدیریت مصرفشان است و نباید بگذاریم این انگیزه کم شود.
باید با سیاستهای تشویقی به صرفه جویی و مصرف بهینه قدم های سازندهای برداریم. شیوههایی
را به کار ببریم که در کشورهای پیشرفته بسیار پرکاربرد و نتیجه بخش بوده است. دوم
اینکه با تکثیر مدیریت هوشمند انرژی این راهکار را توسعه دهیم؛ در همه بخشها و
حوزههایی که مصرف کننده انرژی هستند. بیاییم دستگاههای هوشمندسازی را تولید و
رشد دهیم تا طیف بیشتری از مصرف کنندگان از آنها استفاده کنند. شرکتها باید ترغیب
به تولید تجهیزات این نوع فناوری شوند تا در نهایت بتوانیم به نتایج صرفه جویی
بیشتر و بهینه سازی مصرف گام برداریم.