NITES EnMS - Tehničko rešenje za energetsku efikasnost

U prethodnim razgovorima sa Miodragom Škrbićem, osnivačem i predsednikom NITES Grupe i Vanjom Ožegovićem, CTO NITES Grupe predstavljeni su principi i NITES iskustva, a zatim i konceptualni dizajn EnMS-a (Energy Management System). U nastavku ovog članka Vanja Ožegović, CTO NITES Grupe predstavlja tehničko rešenje NITES EnMS-a.

Primena standarda ISO 50001 zahteva od organizacije da upravlja podacima o potrošnji energije u realnom vremenu. Samo na taj način organizacija će biti sposobna da pravilno oceni svoju instalaciju, nadgleda njen napredak i ostvari ciklus neprekidnog poboljšanja koji zahteva standard ISO 50001. Da bi se postigao ovaj cilj, potrebno je izabrati i implementirati odgovarajuće rešenje koje koristi određene tehnologije za energetsku efikasnost.

Osnovne karakteristike NITES EnMS rešenja su:

1. STRAIGHTFORWARD INSTALLATION/ DIREKTNA INSTALACIJA: Mogućnost oslanjanja na brojila koja se mogu jednostavno konfigurisati i integrisati u online platformu, što pomaže da se brže uspostavi analiza potrošnje energije.

2. SCALABLE FUNCTIONALITY/ SKALABILNA FUNKCIONALNOST: Podrazumeva izbor tehnologije koja pokriva trenutne osnovne potrebe organizacije, ali istovremeno nudi i naprednije alate za naredni period. Na ovaj način organizacija može ispuniti obavezu kontinuiranog napretka koji promoviše standard ISO 50001.

3. EASY TO USE AND HIGHLY VISUAL/ JEDNOSTAVNO ZA KORIŠĆENJE I VIZUELNO: Bez dodatnog napora u učenju korišćenja novih tehnoloških platformi. Organizacija treba da osigura da je tehnologija koja se uvodi laka za učenje i proaktivna u odnosu na krajnjeg korisnika.

4. POSSIBILITIES FOR COLLABORATION/ MOGUĆNOST ZA SARADNJU: Standard ISO 50001 promoviše implikacije celokupne organizacije, a posebno menadžmenta u energetski plan. Tehnologija bi trebalo da pomogne da se ovaj cilj postigne, na primer nudeći mogućnost stvaranja kontrolnih tabli za svaku ulogu u organizaciji.

5. ISO 50001 CUSTOMIZABLE REPORTS/ ISO 50001 PRILAGODLJIVI IZVEŠTAJI: Tehnički sistem treba da bude u mogućnosti da kreira personalizovane izveštaje koji su 100% prilagodljivi poslovanju organizacije i prilagodljivi standardu ISO 50001. Ovi izveštaji pomažu organizaciji u procesu pripreme dokumentacije, a pre svega u narednim revizijama kada je potrebno obnavljanje sertifikata.

Arhitektura NITES rešenja podržava EnMS kao potpuno otvoren sistem. U praksi to znači da svi tehnički i komunikacioni uređaji nisu ograničeni na podršku za isključivo jednog proizvođača/dobavljača na tržištu. Svi uređaji imaju svoje funkcionalne parametre koji su definisani i konfigurabilni na osnovu javno dostupnih tehničkih standarda ili drugih propisa.

NITES svojim korisnicima preporučuje da se arhiviranje podataka centralizuje u dve faze kako bi se minimalizovao njihov mogući gubitak. Kratkoročno (redosledom u toku dana) na nivou objekta koji sistem nadgleda, a dugoročno na odgovarajućem centralnom mestu koje ima odgovarajuće računarske resurse, aplikativna rešenja i neophodne podatke za naknadnu analizu, procenu i prikaz podataka ("kontrolni centar").

Prenos podataka sa pojedinačnih objekata u kontrolni centar mora da zadovoljava zahteve za adekvatnom zaštitom podataka korišćenjem postojeće komunikacione infrastrukture organizacije u cilju smanjenja troškova.

NITES EnMS ne postoji kao jednonamenski, odnosno on nije fokusiran samo na prikupljanje, validaciju i procenu podataka pametnih brojila (AMI - Automated Metering Infrastructure), već predstavlja osnovni blok za budući BMS (Building Management System). BMS sistemi, primenom odgovarajućih regulatornih elemenata, omogućavaju daljinsko upravljanje i rad građevinske opreme (izvor toplote, izvor hladnoće, osvetljenje, HVAC, itd.). Pored toga BMS sistemi se mogu koristiti za nadzor, zaštitu od krađe ili katastrofe i za pružanje drugih dodatnih funkcionalnosti.

Broj promenljivih koje se prate i način prikupljanja podataka se prilagođava lokalnim uslovima.

Za prenos izmerenih podataka sa brojila i senzora u kontrolni centar neophodno je postaviti prvenstveno zahteve za najmanju stopu grešaka ili tačnije gubitak podataka. Ako podaci u meračima nisu arhivirani, moguća greška u njihovom prenosu na primer zbog sudara sa drugim komunikacionim uređajem dovela bi do njihovog nepovratnog gubitka. Prenos podataka zato mora biti zaštićen od grešaka. Postoji nekoliko mogućih pristupa, a oni zavise od izabranog komunikacionog protokola, topologije prikupljanja podataka, korišćenih merača i senzora.

U slučajevima kada su brojila i senzori u organizaciji već postavljeni, NITES EnMS se prilagođava određenim specifičnostima lokacija organizacije. Koristi se više komunikacionih kanala, uključujući: Ethernet, optička vlakna, Vi-Fi, BPL, PLC, RS232/485, GPRS, RF mreža, ZigBee, M-Bus, MODBUS itd.

Podržani su višestruki protokoli, uključujući: DLMS / Cosem, IEC1107, IEC61107, IEC 62056-21, LonWorks, Euridis, M-Bus, impulsi. Podržano je više različitih dobavljača pametnih brojila.

Podaci sa pojedinačnih brojila i senzora se prikupljaju na jednom mestu i privremeno arhiviraju. Funkciju prikupljanja omogućavaju hadverski i softverski koncentratori podataka, koji istovremeno pretvaraju primljene podatke u drugi komunikacioni protokol i/ili drugi fizički sloj koji se koristi za prenos podataka. Jedan koncentrator može da posluži za veći broj mernih mesta, a njihov broj se određuje u zavisnosti od pozicija brojila u objektima i ciljanim performansama.

Koncentratori su programabilni i nude više funkcionalnosti (na primer, mogućnost prijema podataka sa drugih vrsta brojila koja imaju analogni ili binarni način prenosa podataka).

Na nivou kontrolnog centra svi EnMS podsistemi komuniciraju među sobom na isti način kao i svi drugi informacioni sistemi organizacije, koristeći standardni ESB (Enterprise Service Bus) zasnovan na IEC 61968 standardima.

Što se tiče specifikacije pogodnih tipova brojila i senzora, koji bi nadgledali utrošene količine energije u potrebnoj frekvenciji, u nastavku su navedene neke opcije.

U slučaju električne energije, prikupljanje podataka se rešava na osnovu vrste instaliranog obračunskog brojila.

Sa neprekidnim mernim mestima (tj. merenja tipa A ili B ili eventualno S, koja su obično povezana na distributivni sistem rezervisane snage 100 kW i više ili sa glavnim prekidačem nominalne struje od 200 A i više), najisplativije je koristiti petnaestominutne vrednosti podataka koje lokalna distributivna kompanija stavlja na raspolaganje kupcima. Međutim, obrasci potrošnje dostupni su sa jednodnevnim zakašnjenjem, što ih onemogućava za upravljanje potrošnjom u realnom vremenu.

Druga opcija, koja se takođe može koristiti za tačke oduzimanja (merenje tipa C), je da se omogući impulsni izlaz S0 ispod šasije brojila i da se instalira impulsni senzor sa integrisanim komunikacionim modulom pored merača. Ovo rešenje ima ograničenja u pogledu svoje upotrebljivosti za upravljanje uzorkovanjem u realnom vremenu.

Treća opcija je ugradnja sekundarnog elektronskog brojila odgovarajućeg tipa, sa mogućnošću kontinualnog merenja svih osnovnih veličina (struje i napona u svakoj fazi, aktivne i reaktivne induktivne ili kapacitivne snage u oba smera). Merač treba da ima izlaz podataka velikog kapaciteta (poželjno Ethernet) i u zavisnosti od koncentratora koji se koriste, može imati memoriju za snimanje profila ili ne (agregirane petnaestominutne vrednosti u toku jednog sata).

Kablovi između brojila i koncentratora su namenski raspoređeni kako bi se obezbedio pouzdan prenos podataka. Kontinuirano merenje podataka tada omogućuje buduću upotrebu merača za optimizaciju veličine prekidača ili dogovorenog vrhunca petnaestominutne potrošnje u toku jednog sata.

U slučaju tačaka oduzimanja sa trenutnom potrošnjom od 100 A, mogu se instalirati direktna merenja, indirektno uzorkovanje je već standardno za odvode sa većim zahtevima za snagom (koristeći merne transformatore/zavojnice postavljene na svaku fazu, koji mere karakteristike potrošnje i preneti ih na brojilo).

Podmerači instalirani na odabranim poduzorcima mogu se zatim adresirati sa pristupačnijim modelima (bilo opet sa elektronskim tipom sa Ethernet izlazom podataka ili sa impulsnim izlazom i opremom za komunikaciju podataka).

Postoji nekoliko razloga za centralno arhiviranje podataka. Prvi i najvažniji je da omogućava organizaciji da ima centralnu evidenciju količine energije koja se troši u različitim oblicima.

Kontrolni centar služi za potrebe dugoročne elektronske arhive podataka, njihove kontinuirane analize i naknadne evaluacije. U konvencionalnim sistemima za prikupljanje podataka sa velikog broja brojila koristi se NITES AMM (Automated Meter Management). Arhiviranje podataka je samo jedna od funkcija koju pruža NITES AMM.

Sistem NITES MDM (Meter Data Management) radi na obradi podataka prikupljenim i arhiviranim od strane AMM-a, kao i ručno prikupljenim podacima sa starih elektro mehaničkih brojila.

Postojanje velikog broja istorijskih podataka o potrošnji izuzetno je dragocena osnova za analizu podataka i upravljanje energijom. Ako su na raspolaganju dovoljno duge vremenske serije potrošnje energije pojedinih organizacionih jedinica, tada je moguće modelirati potrošnju organizacije u narednom periodu uz dodatno znanje o procenjenom razvoju klimatskih uslova (Ciljanje).

Ako postoji nekoliko zgrada koje se koriste u istu svrhu (npr. u obrazovne ili društvene svrhe), postoji i druga mogućnost gde je potrebno upoređivati ih u apsolutnim vrednostima ili bolje pretvaranjem u odgovarajuće odabranu referentnu jedinicu, kao što je površina poda ili broj ljudi koji su obično prisutni (Benchmarking).

Na ovaj način moguće je identifikovati uređaje koji najviše troše energiju i posebno usmeriti više pažnje na njih.

Još jedna korisna funkcija sistema je da precizno proveri kako će se naknadno donete mere uštede energije odraziti u bilo kojim drugim uspostavljenim tehničkim ili obaveznim merama. Na ovaj način, sa NITES EnMS-om, je moguće bolje proceniti prednosti određenih uspostavljenih mera za smanjenje potrošnje energije i predložiti moguća poboljšanja za postizanje još boljih rezultata u budućnosti kada se rešenje bude primenjivalo i na drugim objektima i zgradama organizacije.

U slučaju električne energije, prilikom uvođenja kontinualnih merenja potrošnje, moguće je uporediti izmerene podatke s obzirom na granični kapacitet potrošnje sa postojećim stanjem (koje se inicijalno mora uneti u sistem). Naprimer, rezultat može biti nalaz da je razlog velikog opterećenja glavnog prekidača preopterećenje jedne od faza ili jednostavno ne postojanje svesti o mogućnosti njegovog smanjenja.

Sposobnost sistema da identifikuje neefikasnost se vremenom poboljšava kako količina podataka prikupljenih na nadgledanim uređajima raste ili kako se njihov broj povećava.

Implemenitrani sistem stiče postepenu "inteligenciju" i može postati pravi centralni dispečer zgrada i objekata, posebno ako se postepeno nadograđuje drugim funkcijama kao što su praćenje tehnologija i mogućih kvarova, mogućnost intervencije rukovaoca, prediktivna kontrola izvora toplote ili promene klimatskih uslova.

Na taj način postavljen sistem sigurno neće morati biti potpuno redizajniran.

Nakon izbora NITES EnMS rešenja, u narednom koraku podrazumeva se izrada specifikacije troškova i potencijalnih ušteda, zatim plana i vremenskih rokova za implementaciju, a sve u cilju dugoročne održivosti.