1401/06/02
0
فهرست مطالب
وقتی به عنوان مصرف کننده، به میزان انرژی مصرفی و صرفه جویی در آن نگاه می کنیم، به طور طبیعی به وسایل بزرگ مانند یخچال، کولر، شومینه، استخر و... فکر می کنیم. در شرکت به سیستم سرمایش و گرمایش، چراغ ها، کامپیوترهای رومیزی و تجهیزات فکر می کنیم. وسایل کوچکتری هم هستند که بیشتر روز کار می کنند و ممکن است حجم بالایی از انرژی را مصرف کنند.
کاهش مصرف انرژی، موثرترین روش برای جلوگیری از تغییرات آب و هوا و گرم شدن زمین و همچنین آلودگی محیط زیست است. انرژی که صرفه جویی می کنیم ارزان ترین منبع انرژی است! و بسیار کم هزینه تر از ساخت نیروگاه های جدید می باشد. به کمک محاسبه انرژی و کنترل آن می توانیم به این هدف مهم دست پیدا کنیم.
ژول اصطلاحی است که برای مقیاس انرژی به عنوان یک واحد اندازه گیری استاندارد استفاده می شود. در صنعت برق معمولا مصرف بر حسب کیلووات ساعت (kWh) اندازه گیری می شود و رابطه آن با ژول به صورت 1kWh=3.6MJ می باشد. در رابطه با سایر منابع انرژی مورد نظر که آب و گاز می باشند، واحد مصرف بر حسب حجم می باشد که معمولا با متر مکعب، فوت مکعب، لیتر و گالن سنجیده می شوند. برای گاز طبیعی که منبعی از انرژی است 1m3=3.7MJ می باشد.
میزان مصرف انرژی | میزان مصرف بر حسب ژول | |
برق | 1kWh | 3,600,000J |
گاز | 1m3 | 3,700,000J |
مصرف انرژی تحت تأثیر عوامل و محرک های اجتماعی و اقتصادی زیادی قرار دارد. به ویژه در کشورهای کمتر توسعه یافته، افزایش چشمگیر جمعیت و همچنین افزایش قابل توجه تولید ناخالص داخلی ممکن است منجر به افزایش قابل توجهی در مصرف انرژی شود. انتظار می رود جمعیت جهان تا 20 سال آینده به بیش از 9 میلیارد نفر برسد.
در ابتدا نگاهی کوتاه به عملکرد بازار انرژی می اندازیم. شکل زیر یک نمای ساده از بازار انرژی ارائه می دهد.
برق در نیروگاه ها تولید می شود و در شبکه انتقال فشار قوی منتقل می شود. شبکه انتقال، شبکه توزیع ولتاژ پایین را از طریق مجموعه ای از نقاط اتصال به نام نقاط تامین شبکه تغذیه می کند. شبکه توزیع برق را به محل مشتریان خانگی، تجاری و صنعتی تحویل می دهد. تامین کننده برق مسئولیت خرید برق از تولید کننده و فروش آن به مشتریان و صدور صورتحساب برق مصرفی را بر عهده دارد. اپراتور سیستم برق (شبکه ملی) مسئولیت متعادل کردن سیستم را دارد (هندلینگ مقدار برق تولید شده و کل تقاضای مصرف کنندگان).
گاز پس از استخراج و فرآوری در واحدهای تولید به سیستم انتقال با فشار بالا وارد می شود. از طریق سیستم انتقال به تعدادی از شبکه های توزیع کم فشار منتقل می شود و سپس از طریق شبکه توزیع به محل مشترکین خانگی، تجاری و صنعتی تحویل می گردد. تامین کنندگان مسئولیت فروش گاز به مشتریان و صدور صورتحساب گاز مصرفی را بر عهده دارند.
اپراتور شبکه گاز (شبکه ملی) مسئولیت متعادل کردن شبکه را به صورت روزانه بر عهده دارد، یعنی اطمینان حاصل شود که جریان گاز به داخل شبکه با خروجی از شبکه در یک روز معین متعادل است.
آب پس از برداشت از منابع موجود و طی فرآیند تصفیه در تصفیه خانه ها، به سیستم انتقال وارد می شود. از طریق خط لوله انتقال به تعدادی از شبکه های توزیع منتقل می شود و سپس از طریق شبکه توزیع به محل مشترکین خانگی، تجاری و صنعتی تحویل می گردد. تامین کنندگان مسئولیت فروش آب به مشتریان و صدور صورتحساب آب مصرفی را بر عهده دارند. ممکن است مشترکین خود دارای چاه های آب باشند و یا از منابع آب سطحی برداشت نمایند، برای این مشترکین باید کنتور آب مناسب نصب شده و مطابق با مصارفشان برای آن ها صورتحساب صادر گردد.
اهمیت محاسبه انرژی و مدیریت آن در شهرک های صنعتی:
بخش صنعت یکی از نقاط انرژی بر است که مصرف انرژی بالایی دارد و حدود 70 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را تشکیل می دهد که یکی از عوامل اصلی تغییر اکوسیستم است. با توجه به تغییرات اقلیمی که جوامع را در سراسر جهان آزار می دهد، اهمیت مدیریت انرژی در شهرک های صنعتی بیش از هر زمان دیگری آشکار شده است.
راه های بی شماری برای کاهش مصرف انرژی و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست وجود دارد، اما محاسبه انرژی در شهرک های صنعتی یکی از پایدارترین راه حل های بلند مدت است.
هر گاه انرژی مصرف شود یا توسط سوخت های فسیلی تولید شود، گازهای گلخانه ای (عمدتاً دی اکسید کربن) در جو منتشر می شود که خود باعث گرم شدن کره زمین می شود.
دانشمندان هر سال اطلاعات بیشتری در مورد گرم شدن زمین و تأثیر مخرب آن بر مردم و کره زمین منتشر می کنند. کاهش ذخایر آب، ناپدید شدن یخچال های طبیعی، افزایش سطح آب دریاها، افزایش سیل و فرسایش زمین، امواج گرما، کاهش تولیدات کشاورزی، اختلال در زیستگاه ها، خشکسالی، شیوع حشرات، آتش سوزی و افزایش شیوع بیماری های همه گیر از پیامدهای گرمایش جهانی هستند. اگر نتوانیم انتشار گازهای گلخانه ای خود را کاهش دهیم، دانشمندان بر این باورند که گرم شدن زمین می تواند منجر به مرگ سالانه 250،000 نفر در سراسر جهان شود و تا 10 سال بعد 100 میلیون نفر را به فقر بکشاند.
مدیریت انرژی در شهرک های صنعتی یک نیاز جهانی است زیرا اثرات گرمایش جهانی را کاهش می دهد.
شهرک صنعتی را در نظر بگیرید که با استفاده از روش لجن فعال روزانه 1000 متر مکعب فاضلاب را تصفیه می کند. فاضلاب حاوی مواد زیست تخریب پذیر است که ابتدا با باکتری های بی هوازی تصفیه می شود. گاز متان تولید شده برداشت شده و برای تولید برق سوزانده می شود. با این روش شهرک های صنعتی برق خود را تولید می کنند و نیازهای انرژی مکانی خود را برآورده می کنند و در عین حال وابستگی به منابع انرژی تجدید ناپذیر مانند سوخت فسیلی را کاهش می دهند.
یکی از ارکان مدیریت انرژی، صرفه جویی در انرژی است. اگر شهرک های صنعتی به انرژی های تجدیدپذیر متکی باشند، نه تنها منبع پایداری از انرژی را فراهم می کند، بلکه باعث می شود شهرک صنعتی کمتر به شرکت های برق وابسته شود.
در اینجاست که مانیتورینگ مصرف انرژی در شهرک های صنعتی و محاسبه انرژی استفاده شده اهمیت پیدا می کند. با کمک این محاسبات می توانیم علاوه بر برآورد مصرف و پیدا کردن راه حل های کاهش مصرف انرژی جهت دست یابی به هدف های مهمی همچون کاهش تولید گازهای گلخانه ای و تضمین سلامت آینده زمین تلاش نماییم. با کمک نصب مودم های قرائت از راه دور برای تجهیزات اندازه گیری مانند کنتورهای برق، آب و گاز، می توانیم علاوه بر مانیتورینگ وضعیت مصرف صنایع و صدور صورتحساب برای آن ها، وضعیت مصرف انرژی را نیز به صورت لحظه ای کنترل نماییم.
ساختمان ها به بخشی جدایی ناپذیر از چشم انداز شهرها تبدیل شده اند. اهداف این ساختمان ها می تواند از مسکونی تا تجاری و یا سازمانی باشند و مانند هر زیرساختی، این ساختمان ها برای عملکرد صحیح به انرژی متکی هستند.
مصرف انرژی در ساختمان ها حدود 40% از کل مصرف انرژی کشور را تشکیل می دهد که بیش از 30% از آن انرژی هدر می رود. این موضوع نیاز به سیستم های هوشمندی که بتوانند بخشی از آن انرژی را در ساختمان ها ذخیره کنند حیاتی تر می کند.
یک ساختمان دستگاه ها یا کاربردهای مختلفی دارد که برای کارکردن به انواع مختلف انرژی نیاز دارند و برای استفاده بهتر از انرژی، این طیف وسیع از مصرف کننده های انرژی باید در یک سیستم ادغام شوند، که نه تنها اطلاعات مربوط به مصرف انرژی را جمع آوری می کند، بلکه به مدیر ساختمان توانایی کنترل آن ها را نیز می دهد. سیستم های مدیریت انرژی ساختمان که با نام اختصاری BEMS نیز شناخته می شوند، دقیقاً این کار را انجام می دهد.
برخی از رایج ترین کاربردهایی که در BEMS برای بهینه سازی انرژی استفاده می شوند عبارتند از: سیستم های گرمایش، تهویه، تهویه مطبوع (HVAC)، روشنایی، فضای سبز و... اینها معمولا جنبه های اولیه ساختمانی هستند که مصرف انرژی آن باید مدیریت شود.
سیستم مدیریت انرژی ساختمان، سیستم های کامپیوتری یکپارچه برای نظارت و کنترل تاسیسات و تجهیزات خدمات ساختمانی مرتبط با انرژی مانند سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)، روشنایی، سیستم های قدرت و... هستند.
سیستم مدیریت انرژی ساختمان (BEMS) گاهی به جای سیستم های مدیریت ساختمان (BMS) استفاده می شود، با این حال، به طور دقیق، سیستم های مدیریت ساختمان را می توان برای نظارت و کنترل طیف گسترده ای از سیستم های ساختمان، از جمله آتش سوزی، تشخیص دود و آلارم، آشکارسازهای حرکت، دوربین مدار بسته، امنیت و کنترل دسترسی، آسانسور و غیره استفاده کرد. سیستم های مدیریت انرژی ساختمان به طور خاص به سیستم های مرتبط با انرژی مربوط می شود.
سیستم مدیریت انرژی ساختمان نظارت از راه دور و کنترل یکپارچه طیف گسترده ای از سیستم های متصل را ارائه می دهد که امکان نظارت بر حالت های عملکرد، مصرف انرژی، شرایط محیطی و غیره را فراهم می کند و اجازه می دهد ساعات کار، نقاط تنظیم و غیره را برای بهینه سازی تنظیم شود. برآوردهای مربوط به میزان صرفه جویی قابل دستیابی توسط BEMS از 10% تا 25% است، چنان که کاهش مصرف انرژی، بر روی آسایش و عملکرد تاثیر منفی نگذارد.
قدم اول در مدیریت انرژی ساختمان این است که بدانیم انرژی دقیقا چقدر و کجا استفاده می شود. با در دست داشتن این اطلاعات، می توان زمینه های بهبود را برجسته کرد، که به نوبه خود کمک می کند تا سیستم کارآمدتر شود و در نهایت در مصرف انرژی صرفه جویی گردد.
رشد در پیشرفت تکنولوژی، سیستم های مدیریت انرژی ساختمان را به یک جزء حیاتی برای مدیریت تقاضای انرژی، به ویژه در سایت های ساختمانی بزرگ تبدیل کرده است. آن ها می توانند به طور موثر 84% از مصرف انرژی ساختمان را کنترل کنند.
ساختمان های تجاری و مسکونی سهم قابل توجهی از گازهای گلخانه ای را تولید می کنند. کارآمدتر کردن ساختمان ها فرصت مهمی برای کمک به آینده انرژی کم تر و همچنین آینده ای با اثرات زیست محیطی کمتر است.
به عنوان مثال BEMS ممکن است چراغ ها را در مناطق خاصی کم نور و یا خاموش کند، نقطه تنظیم دما را افزایش و یا کاهش دهد. همچنین قادر به نظارت، جمع آوری و پردازش داده ها در سطح پایه برای اطلاع رسانی پاسخ های کنترل شده منطقی است.
در بسیاری از مجتمع ها، ساختمان ها، مراکز و... نیاز به تفکیک کنتور برق، آب و گاز برای مشترکین و استفاده جداگانه وجود دارد، زیرا در صورت استفاده از یک کنتور به صورت مشترک، تقسیم مصرف برحسب تعداد نفرات هر واحد، متراژ هر واحد و یا تعداد واحدها ضروری است ولی عادلانه نیست، زیرا قطعا میزان مصرف به صورت عادلانه تقسیم نمی شود.
برای جداسازی کنتورها ابتدا باید مواردی را مد نظر قرار داد. اصولاً دو راه حل برای این منظور وجود دارد. در راهکار اول برای هر مشترک یک کنتور مجزا تعبیه می شود و باید این امکان سنجیده شود که سیم برق مجزا و همچنین لوله آب و گاز مجزا به هر واحد وجود داشته باشد. در غیر این صورت با توجه به هزینه بالای لوله کشی مجزا برای هر واحد و خسارت وارده به دنبال راه حل دوم خواهیم بود.
راه حل دوم این است که در ورودی هر واحد کنتور تعبیه شده و با استفاده از یک نرم افزار، مدیریت قبوض واحدها انجام می شود.
شرکت تامین کننده برق دوره صورتحساب، تاریخ قرائت کنتور، تاریخ قبض و سررسید پرداخت را در یک ماه تقویمی به مشترک خود اعلام می کند و برای هر مشترک صورتحساب صادر شده را ارسال می نماید. این قبوض بر اساس قرائت کنتور تهیه می شوند.
محاسبه انرژی ساده است. واحد انرژی الکتریکی کیلووات ساعت (kWh) است که با ضرب مصرف برق (برحسب کیلووات) در تعداد ساعات مصرف برق در روز بدست می آید. این مقدار را در هزینه به ازای هر کیلووات ساعت ضرب کنید و هزینه کل انرژی در طی روز را خواهید داشت.
Cd = (p/1000) * t * c
Cm = Cd * d
Cd: هزینه کل انرژی در روز
Cm: هزینه کل انرژی در ماه
p: قدرت بر حسب وات
t: مقدار ساعت کارکرد در روز
c: هزینه به ازای هر کیلووات ساعت
d: تعداد روز ماه
برخلاف ظاهر ساده، در واقعیت اگر بخواهیم مصرف برق واقعی یک دستگاه را برای خودمان اندازه گیری نماییم، متغیرهایی وجود دارد که باید در نظر بگیریم:
هزینه های انرژی ثابت نیستند. به عنوان نمونه در کاربری مسکونی، هر چه بیشتر استفاده کنید، بیشتر پرداخت می کنید و به صورت تصاعدی افزایش پیدا می کند. در ساعات اوج مصرف، نرخ ها بیشتر و در ساعات دیگر نرخ ها کمتر هستند.
در محاسبات باید هزینه ها را با بالاترین میزان استفاده محاسبه کنیم. این مبلغی است که برای هر کیلووات ساعتی که از مصرف فعلی خود اضافه یا کم کنیم، پرداخت می کنیم. این همان مبلغی است که با کاهش مصرف می توانیم صرفه جویی کنیم.
شرکت های آب از واحدهای مختلفی برای اندازه گیری مصرف آب استفاده می کنند. رایج ترین واحدها متر مکعب، لیتر، فوت مکعب و گالن هستند.
استفاده به چه معناست؟ به عنوان مثال اگر یک نفر به طور متوسط روزانه حدود 40 لیتر آب مصرف کند، این بدان معناست که یک خانواده چهار نفره حدود 160 لیتر در یک روز و 4800 لیتر در یک دوره 30 روزه مصرف می کنند. میزان استفاده در نقاط مختلف کشورها بسیار متفاوت است، و دلیل آن بیشتر به خاطر تفاوت در الگوهای آب و هوایی است. به عنوان مثال، مصرف آب در مناطق خشک تر بیشتر از مناطق مرطوب است.
شرکت های آب باید برای ساخت و نگهداری زیرساخت ها از مشترکین هزینه بگیرند. مخازن ذخیره آب، تصفیه خانه ها و لوله های زیرزمینی، همچنین پرداخت حقوق کارکنانی که شبانه روز به ما خدمات آب رسانی ارائه می کنند، همگی هزینه هایی هستند که شرکت های آب پرداخت می نمایند. طیف گسترده ای از ساختارهای نرخ وجود دارد که برای صورتحساب مشتریان استفاده می شود.
صدور قبض صحیح و دریافت هزینه گاز مصرف شده از هر مشترک دارای اهمیت زیادی برای شرکت های توزیع گاز می باشد. تداوم کار شرکت ها و همچنین رعایت الگوهای مصرف توسط مشترکین از جمله نتایج این مهم می باشد. از جمله مشکلاتی که شرکت های ارائه دهنده گاز با آن روبرو هستند، صدور قبض های صحیح است که در نتیجه اندازه گیری صحیح و استفاده دقیق از فرمول ها و تعرفه های مورد نظر می باشد.
اطلاعات بدهکاری/بستانکاری، در محاسبه و صدور قبوض مشترکین لحاظ می گردد. همچنین اطلاعاتی همانند انواع تعرفه ها، نرخ تعرفه ها، ضریب تعرفه ها و تخفیف های مشترکین خاص مورد نیاز می باشد. از مجموع این اطلاعات برای انجام محاسبه و صدور قبوض مشترکین استفاده می شود.
با تغییر میزان دما و فشار گاز، خصوصیات فیزیکی آن مانند چگالی تغییر نموده و همین امر باعث پیچیده شدن محاسبه دقیق گاز مصرفی می گردد. در ایستگاه های تقلیل فشار با کمک تصحیح کننده ها و سنسورهای نصب شده و اندازه گیری پارامترهای زیر می توان مقدار مصرف گاز را به صورت هرچه دقیق تر محاسبه نمود:
در کاربردهای خانگی به دلیل محدودیت ها و عدم مقرون به صرفه بودن نصب سنسور فشار در مسیر عبور گاز، کنتورهای هوشمند سعی می نمایند تا با اندازه گیری پارامترهای زیر و انجام محاسبات، میزان مصرف گاز را به دقیق ترین عدد ممکن برسانند:
قرائت کنتورهای گاز به دو صورت حضوری و از راه دور انجام می پذیرد. در روش حضوری نیاز هست تا مامور قرائت به محل کنتور مراجعه نماید، ولی در روش قرائت از راه دور به کمک مودم اطلاعات کنتور گاز به سرور ارسال می گردد. پس از انجام عملیات قرائت، با توجه به حجم گاز مصرف شده توسط مشترک، برای او با توجه به فرمول های موجود، محاسبات انجام شده و برای مشترک قبض صادر می گردد.
شرکت سنجش افزار آسیا در راستای محاسبه انرژی در سطح کشور و برطرف نمودن این نیاز مهم و حیاتی در بحث انرژی، اقدام به تولید محصولاتی نموده است که نیاز سازمان های تولید کننده و توزیع کننده انرژی (در حوزه برق، آب و گاز) را برطرف نماید. از جمله محصولات تولیدی می توان موارد زیر را نام برد:
تمامی حقوق این سایت به شرکت سنجش افزار آسیا تعلق دارد.