Управление домашним энергопотреблением (Home Energy Management, HEM) с помощью технологии Smart Grid предусматривает установку "умных" счетчиков.
По данным аналитической компании IDC, если пользователь получает данные о потреблении энергии в реальном времени, он сокращает энергопотребление на 4-15 процентов. По данным же другой аналитической компании - Zogby International, 74 процента жителей США готовы изменить привычные способы потребления энергии, чтобы сократить свои расходы, если появятся соответствующие технологические решения.
Что же касается коммунальных служб, то для них решения HEM открывают новые возможности по совершенствованию взаимоотношений с потребителями, управлению нагрузкой, защите от новых конкурентов и формированию новых источников дохода от дополнительных услуг. Однако, прежде чем решения HEM получат широкое распространение, отрасль должна наладить удобные процедуры продажи, установки, защиты новых решений и управления ими. При этом коммунальным службам придется выбирать для себя место в технологической цепочке HEM. Одни коммунальные службы, видимо, ограничатся рекомендациями по приобретению продуктов и услуг у тех или иных торговых компаний, другие же откроют собственный бизнес по продаже оборудования HEM и предоставлению сопутствующих услуг конечным пользователям.
Управление домашним энергопотреблением
К числу факторов, от которых зависят роль и место коммунального предприятия в распространении продуктов и услуг HEM, относятся:
● Нормативные требования и рыночные условия. Коммунальные службы испытывают растущее давление со стороны регулирующих органов, потребителей и общественности, требующих повысить эффективность использования энергии, сократить выбросы углеводородов и использовать больше возобновляемых источников энергии, в том числе в жилых домах и квартирах. <Умные> счетчики и устройства HEM играют важную роль в решении этих задач, сокращая энергопотребление, особенно, в часы пиковой нагрузки.
● Широкое распространение потребительских <умных> счетчиков. Значительных сдвигов в домашнем потреблении энергии можно добиться, получая подробные данные об энергопотреблении от <умных> счетчиков. По оценкам компании Parks Associates, к 2014 году в США в жилых домах будет установлено более 50 млн таких счетчиков. Данные о домашнем энергопотреблении будут полезны коммунальным службам, которые смогут разработать оптимальные тарифы для каждого времени суток, изменить привычки конечных пользователей и расширить участие потребителей в вопросах балансирования спроса и предложения. Это особенно важно для удовлетворения спроса на электроэнергию в часы пик.
● Новые источники дохода. Управление домашним энергопотреблением открывает коммунальным службам возможности формирования новых источников дохода за счет внедрения новых услуг и укрепления отношений с пользователями. Кроме продаж продуктов и услуг HEM, эти решения могут повысить интерес потребителей к оценкам энергетической эффективности, программам возмещения расходов и к использованию выгодных экологически чистых источников энергии.
● Борьба за потребителя. В будущем коммунальным службам придется конкурировать с другими розничными поставщиками энергии и компаниями других типов (например, с операторами связи), которые также стремятся укрепить отношения с индивидуальными пользователями. Предложение услуг HEM поможет коммунальщикам повысить лояльность заказчиков и отбить атаки конкурентов, пытающихся выйти на тот же рынок.
● Интересы заказчиков. Проявляя все больший интерес к экологии, люди ожидают от коммунальных служб внедрения функций HEM, ибо сокращение потребления энергии - важная часть экологически чистого жизненного стиля. Исследование, проведенное компанией Parks Associates, показало, что заказчики, интересующиеся функциями HEM, представляют собой весьма привлекательный сегмент рынка с точки зрения демографии и среднего дохода (более 50.000 долларов в год). Они отличаются высоким уровнем образования и активностью во всех возрастных группах. По мере того, как коммунальные службы будут внедрять новые тарифы, учитывающие время суток и прочие факторы, потребители начнут понимать, сколь выгодно переносить энергоемкие работы с часов пик на другое время.
● Электромобили. В будущем распространятся электромобили, заряжающиеся через розетки электрической сети. Они станут новым потенциальным источником дохода для коммунальных служб и в то же время создадут новые проблемы, связанные с балансировкой нагрузки на домашние электросети.
Что принесет коммунальным службам управление домашним энергопотреблением
В Соединенных Штатах жилые дома могут дать коммунальным службам до половины экономии энергии. Кроме того, сокращение спроса позволит коммунальщикам сэкономить на закупках дорогостоящего оборудования и сократить выбросы в атмосферу парниковых газов в процессе производства электроэнергии.
Установка первых <умных> счетчиков показала необходимость прозрачности и точного информирования пользователей о потреблении энергии. Решение HEM поддерживает прозрачность показаний <умных> счетчиков и дает коммунальным службам новые возможности по сокращению энергопотребления с помощью стимулирующих тарифов и полезных советов.
Установка потребительских решений HEM предоставит коммунальным предприятиям и другие преимущества, связанные с управлением нагрузкой и укреплением отношений с заказчиками:
● Программы реагирования на спрос. Вовлекая домашних пользователей в программы реагирования на спрос, коммунальные службы смогут значительно увеличить емкость передающих сетей и загруженность ресурсов в часы пик, а также снизить нагрузку на генерирующие и распределительные мощности. Традиционные решения реагирования на спрос полагаются на системы односторонней связи и не могут передавать информацию о снижении реального энергопотребления. В отличие от них, решение HEM предоставляет коммунальным службам всю информацию, необходимую для эффективного реагирования на колебания спроса. Исследования оказали, что своевременное информирование потребителей об экономии энергии и снижении энергетических затрат сразу же после события способствует большему вовлечению пользователей в программы поставщика энергии.
● Динамичные тарифы. Специальные тарифы для часов пиковой нагрузки и других периодов суточного цикла помогают коммунальным службам создавать стимулы, которые побуждают потребителей сокращать энергопотребление и сдвигать его с часов пик на другое время. Однако некоторым пользователям эта система тарификации может показаться сложной и запутанной, из-за чего число участников данной программы может оказаться меньше ожидаемого. С помощью решения HEM коммунальная служба может разъяснять потребителям особенности тарифных планов, передавать упреждающие уведомления и предоставлять более широкие возможности по управлению потреблением энергии. Все это, помимо прочего, повышает уровень удовлетворенности заказчиков.
● Подключение к широкополосной сети. Сегодня <умные> счетчики подключаются к узкополосным сетям, что ограничивает возможности коммунальных служб по взаимодействию с другими домашними <умными> устройствами. Установка решения HEM в жилом доме станет удачным дополнением к программе AMI (Advanced Metering Initiative - программа установки современных счетчиков, реализуемая в США). Она предоставит в распоряжение коммунальных служб домашние широкополосные сети и позволит гораздо лучше взаимодействовать с домашними пользователями. Кроме того, широкополосный доступ может стать альтернативным методом доставки тарифной информации на дом в случае отсутствия <умного> счетчика.
● Дополнительные услуги с добавленной стоимостью. Решения HEM открывают перед коммунальными службами возможность использования рекламы и привлекательных для пользователя услуг с добавленной стоимостью. Сюда входят программы с предоплатой, использование экологически чистых источников энергии, управление газовыми и водяными счетчиками, тарифные предупреждения и инструменты для управления семейным бюджетом.
Роль решения HEM
Полное решение HEM, предлагаемое коммунальными службами, включает аппаратные устройства, сетевые соединения, данные и услуги, помогающие пользователям следить за потреблением энергии и управлять им. Особое внимание это решение уделяет самым энергоемким домашним системам: отоплению, вентиляции и кондиционерам, а также бойлерам и крупным домашним устройствам (см. рисунок ниже).
Полное решение HEM с точки зрения коммунальной службы.
Решение HEM дает потребителю возможность выполнять следующие задачи:
● просматривать данные об энергопотреблении;
● управлять термостатами в системах отопления, вентиляции и кондиционирования;
● получать советы по экономии энергии;
● управлять своим профилем в программах реагирования на колебания спроса;
● просматривать свою учетную запись и информацию о биллинге;
● управлять всеми домашними устройствами.
Полное решение HEM, установленное в жилом доме, состоит из следующих компонентов:
Домашний энергетический контроллер (Home energy controller, HEC) - аппаратное устройство с настольным дисплеем, включающее приложения для мониторинга и управления энергопотреблением каждой домашней системы и каждого домашнего устройства. Оно имеет интерфейсы для подключения сетей, периферийных устройств, <умных> разъемов и <умного> счетчика.
<Умный> счетчик, предоставляемый коммунальной службой (учитывает потребление энергии и передает полученные данные на устройство HEC).
Сетевые соединения. Домашняя сеть соединяет между собой программируемые термостаты, домашние устройства, <умные> счетчики и контроллер HEC. Широкополосное интернет-соединение используется для передачи сообщений из коммунальной службы на устройство HEC, для загрузки новых приложений и версий программного обеспечения от коммунальной службы и внешних поставщиков и для технической поддержки аппаратных компонентов.
Вовлечение пользователей. Информация об использовании энергии и сообщения коммунальной службы выводятся на экран HEC. Решение HEM поддерживает приложения внешних компаний и обеспечивает пользователю доступ к HEC через смартфоны и другие мобильные устройства.
<Умные> разъемы и <умные> устройства. Беспроводные управляемые датчики внешних поставщиков следят за работой и управляют энергопотреблением обычных, "неинтеллектуальных" устройств и приборов (например, нагревателей воды и насосов) с помощью <умных> разъемов. Эти разъемы передают традиционным, "неинтеллектуальным" устройствам управляющие сигналы, позволяя контролировать их работу.
Программируемый коммуникационный термостат (Programmable Communicating Thermostat, PCT) - домашний термостат от внешнего поставщика с интерфейсом для связи с контроллером HEC. Он позволяет следить за работой систем отопления и охлаждения и управлять ими.
Услуги хостинга - выделение ресурсов HEC и управление этими ресурсами, интеграция приложений от внешних поставщиков, поддержка порталов, ориентированных на пользователей и коммунальные службы.
НЕС - главное устройство данного решения, поддерживающее функции управления домашним энергопотреблением:
∙мониторинг потребления и стоимости энергии;
∙мониторинг индивидуальных устройств и управление ими;
∙доступ к информации на пользовательском портале;
∙участие в программах реагирования на колебания спроса;
∙участие в динамических тарифных программах (получение из коммунальной службы информации о тарифах и реагирование на эту информацию);
∙защита личных данных и домашней сети.
Коммунальная служба должна не только заботиться о функциональности каждого решения HEM, но и обеспечивать простоту его установки и управления им. В идеале решение для управления домашним энергопотреблением должно поддерживать:
● привлекательный и простой в использовании интерфейс (иначе пользователь потеряет интерес к услугам и забудет о своем <умном> устройстве);
● полный набор сетевых функций, а также функций информационной безопасности и защиты личных данных для оптимальной связи с самыми разными устройствами;
● внутренние услуги (back-end), позволяющие специалистам коммунальных служб управлять домашними устройствами. Эти услуги должны поддерживать автоматическое выделение ресурсов, удаленное обновление версий программного обеспечения, иерархическое управление группами устройств и реализацию аналитических функций для выявления тенденций использования энергии.
Стратегия Cisco для управления домашним энергопотреблением
Портфель решений Cisco Connected Grid, предназначенный для сетей Smart Grid, включает полномасштабные решения для управления домашним энергопотреблением. В основе этих решений лежит домашний энергетический контроллер Cisco HEC - устройство с настольным дисплеем, поддерживающее множество сетевых протоколов и имеющее специальный механизм для работы с приложениями. Сенсорный экран позволяет просматривать и контролировать самые разные системы, включая программируемые термостаты PCT, умные розетки и удлинители, а также <умные> устройства - холодильники и бойлеры.
Контроллер Cisco HEC входит в состав более широкой архитектуры управления домашним энергопотреблением (см. рис. 2). Она включает соединения HEC в доме заказчика, связь с информационной сетью Smart Grid и согласование данных с другими коммунальными системами и внешними приложениями.
Эта архитектура позволяет коммунальным службам напрямую управлять решением HEM и наращивать его, подключая новые <умные> счетчики. Модульный, основанный на стандартах дизайн продуктов Cisco, входящих в архитектуру Cisco HEC, помогает коммунальным службам укреплять отношения с потребителями и рынками за счет разработки и интеграции новых домашних услуг.
Cisco Home Energy Management: общая архитектура решения.
Чтобы предоставить коммунальным службам гибкое решение HEM с полной функциональностью, Cisco вместе с рядом других компаний строит экосистему совместимых периферийных устройств и приложений. В рамках данной инициативы с Cisco сотрудничают компании следующих типов:
● интеграторы энергетических компаний и коммунальных служб, создающие единую энергетическую инфраструктуру;
● поставщики технологий для <умных> счетчиков, автоматизации сетей электропередач и автоматизации корпоративных и домашних энергетических решений;
● операторы связи, предоставляющие сетевые соединения и сетевые транспортные услуги;
● системные интеграторы и консультанты по бизнес-процессам, приложениям и управлению данными;
● розничные торговые компании и другие поставщики услуг с добавленной стоимостью и услуг поддержки.
Cisco предлагает коммунальным службам свой богатый сетевой опыт и знание домашних и крупных корпоративных сетей. В портфель решений Cisco входят сетевое оборудование (одно из лучших в отрасли), вычислительные платформы, интегрированные программные средства и профессиональные услуги, покрывающие весь спектр функциональных требований масштабируемых, надежных и безопасных сетей Smart Grid. Cisco уже давно и успешно использует сети как платформу для предоставления передовых услуг и приложений корпоративным заказчикам и для выхода на потребительские рынки через каналы розничной торговли.
Со временем приверженность открытым стандартам и строительство экосистем, включающих продукты других компаний, будут делать преимущества Cisco HEM все более ощутимыми. Cisco остается на переднем крае развития открытых, основанных на стандартах технологий для IP-коммуникаций и сетей Smart Grid. В этой области Cisco сотрудничает с такими организациями, как IETF, IEEE, альянс IPSO (IP for Smart Objects - IP для <умных> объектов), Smart Grids EU, Глобальная инициатива экс-президента США Клинтона, EPRI Intelligrid, альянс Gridwise и Smart Energy Alliance (SEA).
Более подробную информацию о специализированных продуктах Cisco для управления домашним энергопотреблением и технологии Smart Grid можно получить на следующих веб-страницах:
● решения Cisco для управления домашним энергопотреблением - http://www.cisco.com/go/HEM ;
● решения Cisco Smart Grid - http://www.cisco.com/go/smartgrid.
