تطبيقات iot في صناعة الطاقة: التوليد والنقل والاستهلاك

إنترنت الأشياء في كل مكان. من خلال العمل جنبًا إلى جنب مع تقنيات مثل blockchain والتعلم الآلي ، فإنه يغير كل شيء ، من الطريقة التي نطلب بها البقالة إلى طريقة صيانتنا للآلات والمعدات. تشمل تطبيقات إنترنت الأشياء جميع المجالات والصناعات. من إدارة المرافق والنقل إلى التعليم والزراعة ، ومساعدة الشركات على تقديم المزيد من القيمة للعملاء ، وتقليل نفقاتهم وزيادة هامش ربحهم في نهاية المطاف ، وبالتالي ، من المفهوم أن جميع الشركات ذات التفكير المستقبلي تقريبًا لديها الآن استراتيجيات إنترنت الأشياء لتنمية أعمالها. ومع ذلك ، بالنسبة للأشخاص الجدد في هذا المجال ، والذين يعملون في قطاعات الاقتصاد التي لا ترتبط بشكل مباشر بالتكنولوجيا ، فقد يكون هناك الكثير من الأمور التي يجب أن تلتف حولها. لذلك ، خلال المقالات القليلة القادمة ، سوف أشارك عنهاكيف تعمل إنترنت الأشياء على تحويل الصناعات المتنوعة ، صناعة تلو الأخرى. وسيشمل ذلك حالات الاستخدام واتجاهات الصناعة الحالية والتطبيقات المستقبلية بهدف توفير رؤية مفيدة لجميع الساعين لنشر الحلول القائمة على إنترنت الأشياء.

سنبدأ هذه السلسلة من خلال دراسة تطبيقات إنترنت الأشياء في صناعة الطاقة. سننظر في كيفية استخدام إنترنت الأشياء أو يمكن استخدامها لتحويل قطاع الطاقة من توليد الطاقة إلى النقل والتوزيع والاستهلاك.

تحويل توليد الطاقة باستخدام إنترنت الأشياء

الهدف من توليد الطاقة هو تحقيق القدرة على تحمل التكاليف وتوافرها والاستدامة وتقليل استخدام الأحافير والانبعاثات. تستفيد العديد من المنظمات مثل GE في جميع أنحاء العالم بشكل متزايد من إنترنت الأشياء لتحقيق هذه الأهداف. هناك ثلاثة مجالات رئيسية يمكن أن يكون لإنترنت الأشياء فيها تأثير كبير في توليد الطاقة.

1. مراقبة الأصول عن بعد / الإدارة

ربما يكون هذا أحد أكثر استخدامات إنترنت الأشياء شيوعًا في التطبيقات الصناعية. تُستخدم المستشعرات المتصلة لقياس التآكل ، والاهتزاز ، ودرجة الحرارة ، وغيرها من المعلمات لتحديد الصحة العامة للأصول من التوربينات إلى خطوط النقل. يمكن استخدام الاتجاهات في البيانات التي تم الحصول عليها من أجهزة الاستشعار لتقدير "وقت الفشل" للبنى التحتية الرئيسية وخطة الصيانة ، مما يقلل من وقت التعطل بسبب الصيانة غير المجدولة ويساعد في تجنب العواقب الاقتصادية لأوقات التعطل هذه. يمكن أن يساعد اعتماد إنترنت الأشياء في توليد الطاقة أيضًا في تحديد مشكلات السلامة مثل تسرب الغاز قبل أن تتسبب في ضرر للعمال والمعدات ، مما يساعد المحطات عمومًا على الوصول إلى مستويات أمان جديدة.

2. عملية التحسين

تتمتع إنترنت الأشياء بالقدرة على توفير معلومات في الوقت الفعلي حول الحالة العامة لمحطة التوليد بأكملها وهذا يساعد بشكل كبير في أتمتة المصنع. يتم استخدام البيانات في الوقت الفعلي لضبط عمليات المحطات ، وزيادة تحويل الطاقة من الوقود وتقليل تكاليف الصيانة.

3. تكامل وإدارة مصادر الطاقة المتجددة

الهدف الرئيسي لتوليد الطاقة هو القضاء على الوقود الأحفوري ولكن في غضون ذلك ، تستطيع محطات التوليد خفض الانبعاثات من خلال الجمع بين الطاقة المتولدة من خلال وسائل متجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية مع الفحم أو محطات الغاز التقليدية. يوفر إنترنت الأشياء لمحطة التوليد معلومات عن فترات الذروة مما يساعدهم على التخطيط للتناوب بين المصادر المتجددة والحفريات مع تسهيل تخزين الطاقة الزائدة واستخدامها خلال فترات ذروة الطلب. يمكن أيضًا تعظيم إنتاج ووقت تشغيل المصادر المتجددة بسهولة باستخدام الحلول القائمة على إنترنت الأشياء لأنها تساعد في التأكد من قيم الإنتاج والصحة العامة للمصادر المتجددة بغض النظر عن موقعها.

4. نماذج الأعمال واللامركزية

تؤدي إنترنت الأشياء بسرعة إلى لامركزية الطاقة. إنه جوهر العديد من نماذج الأعمال الجديدة التي تمهد الطريق لتسويق حلول الطاقة المتجددة الصغيرة والمتوسطة الحجم. من نظام "الدفع حسب الاستخدام" الذي يعمل على الطاقة الشمسية خارج الشبكة لتزويد المنازل بالطاقة في البلدان النامية مثل نيجيريا ، إلى المحطات واسعة النطاق والمملوكة للقطاع الخاص التي تساهم بالطاقة في الشبكة في البلدان المتقدمة. كما أنه يزود المرافق بالمعلومات المطلوبة لإنشاء تعريفات مرنة (مثل التعريفات الأعلى خلال فترات الذروة) مما يمنح المستهلكين المزيد من الخيارات.

تحويل نقل الطاقة وتوزيعها باستخدام إنترنت الأشياء

المشاكل أثناء النقل والتوزيع متشابهة إلى حد ما. أنها تنطوي على فشل الخط ، واكتشاف الأعطال ، والخسائر على الخطوط من بين أمور أخرى. يمكن حل معظم هذه المشكلات باستخدام إنترنت الأشياء.

1. إدارة الأصول والصيانة

اعتمادًا على الإعداد ، تشتمل الأصول المرتبطة بنقل وتوزيع الطاقة عادةً على معدات المحطات الفرعية وخطوط النقل وغيرها. يطور كل جهاز من هذه المعدات عيوبًا وفشلًا بسبب عوامل مثل التحميل الزائد والتخريب وما إلى ذلك. باستخدام إنترنت الأشياء ، يمكن مراقبتها عن بُعد باستخدام مجموعة من المستشعرات التي تراقب المعلمات مثل درجة الحرارة ، وتكتشف سقوط أعمدة المرافق قبل أن تتسبب في مخاطر على السلامة وتكتشف انتهاكات أمنية لمنع التخريب المتفشي في البلدان النامية. إن قدرة المستشعرات على تحديد الأعطال ومصادرها ، قبل أن تصبح حرجة ، تزيد من إنتاجية فرق الإصلاح وتقلل من وقت التعطل والخسائر الأخرى ذات الصلة. يتم تقليل الإنفاق الإجمالي على الأجزاء والإصلاحات مما يجعل الكهرباء أكثر توفراً وبأسعار معقولة.

2. موازنة الشبكة

إنترنت الأشياء لديه القدرة على توفير المعلومات في الوقت الحقيقي اللازمة لإدارة الازدحام بشكل فعال على خطوط T&D. مع إنترنت الأشياء ، يمكن للشبكة أن تضمن أن محطات التوليد المتصلة قد استوفت متطلبات الاتصال من التحكم في التردد إلى الجهد لمنع عدم الاستقرار.

3. مساهمة الشبكة

أحد أكبر الاتجاهات المستقبلية في توليد الكهرباء هو مساهمة المنازل العادية في شبكة الطاقة. يتم المساهمة / بيع الطاقة الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية على أسطح المنازل في العديد من المنازل إلى الشبكة. واحدة من التقنيات الرئيسية التي ستقود هذا التحول هي إنترنت الأشياء. سيؤدي توصيل محطات التوليد القائمة على الطاقة المتجددة بمستويات إنتاج متفاوتة إلى الشبكة إلى إحداث اختلافات في الفولتية عند العقد المختلفة على الشبكة مما يؤدي إلى تغييرات في تدفق الطاقة ، ولكن يمكن إدارة كل هذه باستخدام بيانات الوقت الفعلي التي توفرها حلول إنترنت الأشياء ، الضبط التلقائي للشبكة للحفاظ على الاستقرار.

4. التنبؤ بالحمل

يمكن أن توفر المستشعرات المثبتة في محطات فرعية مختلفة وعلى طول خطوط التوزيع معلومات في الوقت الفعلي عن استهلاك الطاقة في مناطق مختلفة والتي يمكن أن تساعد المرافق في اتخاذ قرارات آلية وذكية حول التحكم في الجهد وتكوين الشبكة وتبديل الأحمال من بين أمور أخرى. يمكن أيضًا استخدام الاتجاهات في البيانات المقدمة كأساس لترقية البنية التحتية وتطويرها.

تحويل استهلاك الطاقة باستخدام إنترنت الأشياء

الاستهلاك هو إلى حد بعيد قسم دورة الطاقة حيث كان لإنترنت الأشياء التأثير الأكبر. لقد بدأ مع العدادات الذكية (شبه) والثرموستات المستندة إلى AMR وتطورت إلى عدادات الكهرباء الذكية التي تتنبأ بنمط الاستهلاك وبإذن منك تتحكم في إمداد الطاقة لبعض المعدات المتعطشة للطاقة خلال وقت الذروة عندما تكون الطاقة باهظة الثمن. المصابيح المتصلة بالويب التي تعرف متى لا يوجد أحد في المنزل وتقوم تلقائيًا بإطفاء الأنوار التي تركت مضاءة.

نناقش أدناه بعض الفرص المهمة التي يتيحها إنترنت الأشياء لجانب المستهلك من الطاقة.

1. اتخاذ القرار الذكي

تساعد إنترنت الأشياء المستهلكين على توفير التكلفة واتخاذ قرارات ذكية بشأن استخدامهم للطاقة. يتم إرسال البيانات من العدادات الذكية إلى تطبيق الهاتف المحمول الذي يمكن للمستهلكين من خلاله الوصول إلى مقدار الطاقة المستهلكة ، ومقدار ما يمكنهم تحمله من استهلاك بناءً على ميزانيتهم ​​واتخاذ خطوات لضبط الاستهلاك وفقًا لذلك. يمكن للمستهلكين إيقاف تشغيل مصدر الطاقة لأجهزة معينة وتعيين الظروف التي تعمل بموجبها الأجهزة الأخرى. مع هذا ، فهم قادرون على القضاء على النفايات وتحسين استهلاكهم.

2. الوصول إلى نظام الفواتير الديناميكي والتعريفات المرنة

كما ذكرنا أعلاه ، أنشأت إنترنت الأشياء عددًا كبيرًا من نماذج الأعمال التي زادت من توافر الطاقة والقدرة على تحمل تكاليفها ، والمستفيدون الأكبر هم المستهلكون الذين يمكنهم الآن الوصول إلى الخطط والتعريفات المتنوعة للاشتراك فيها للحصول على إمدادات طاقة ثابتة وبأسعار معقولة.

3. حلول الطاقة الجديدة

إلى جانب نماذج الأعمال الجديدة ، توجد حلول طاقة جديدة قائمة على إنترنت الأشياء تسهل مراقبة الطاقة وتوليدها على نطاق منخفض وتخزينها للمستهلكين. نحن نقترب تدريجياً من المستقبل حيث يمكن للمستهلكين اختيار شراء الطاقة خلال الفترات التي تكون فيها التعريفات منخفضة واستخدامها خلال فترات الذروة التي يُتوقع أن تكون فيها التعريفات مرتفعة.

4. تقليل وقت التوقف عن العمل

يتم نشر خط جديد من العدادات الذكية ، تم تمكينه للاتصال ثنائي الاتجاه بين محطة التوزيع والمستهلك ، في البلدان المتقدمة. ترسل هذه العدادات إشعارات وقت التعطل ومعلومات التشغيل الهامة الأخرى إلى وكالات المرافق. يمكن لوكالات المرافق التصرف بناءً على هذه البيانات والاستجابة بسرعة أكبر لحالات الانقطاع بسبب الأعطال وعوامل أخرى. توفر العدادات أيضًا بيانات في الوقت الفعلي (التنبؤ بالحمل) تساعد الشبكة على ضبط توزيع الطاقة نتيجة للتباين في وقت الذروة عبر مناطق مختلفة.

5. بيع الكهرباء للشبكة

تعمل إنترنت الأشياء على تمكين التقنيات التي يمكن أن تساعد المنازل الصغيرة على بيع الطاقة الزائدة المتولدة من مصادر مثل الألواح الشمسية ومحطات الرياح إلى الشبكة. باستخدام تقنيات مثل "مركبة إلى الشبكة" ، يمكن حتى للسيارات الكهربائية أن تبدأ في المساهمة بالطاقة الزائدة غير المستخدمة في الشبكة.

6. مباني الطاقة الصافية الصفرية

تعمل إنترنت الأشياء أيضًا على تعزيز المفاهيم التي يحركها المستهلكون مثل مبنى Zero Net Energy. تعني الطاقة الصافية الصفرية أن جميع احتياجات الطاقة لهذا المنزل يتم إنشاؤها بواسطة المنزل في الغالب عن طريق استخدام مصادر الطاقة المتجددة.

يمثل كل من التطبيقات المذكورة أعلاه فرصًا لأصحاب المشاريع والمرافق لتقديم قيمة إضافية للعملاء ، وسيساعد الجمع بين كل هذه التطبيقات بالتأكيد في جعل الطاقة أنظف وأرخص وأكثر توفرًا واستدامة.