خانه هوشمند خورشیدی چیست؟ آشنایی با Smart Home و اصطلاحات مهم آن

خانه‌های هوشمند دیگر فقط به روشن و خاموش کردن چراغ‌ها با تلفن همراه یا کنترل سیستم سرمایش و گرمایش محدود نیستند. با ورود پنل خورشیدی، باتری ذخیره انرژی، کنتور هوشمند و خودرو برقی، ساختمان می‌تواند علاوه بر کنترل تجهیزات، تولید و مصرف انرژی خود را نیز مدیریت کند.

در یک خانه هوشمند خورشیدی (Smart Solar Home)، سیستم خورشیدی با تجهیزات هوشمند ساختمان در ارتباط است و می‌تواند تولید پنل‌ها، مصرف خانه، وضعیت باتری و زمان مناسب شارژ خودرو را بررسی کند. اصطلاحاتی مانند HEMS، Smart Meter، ESS، Prosumer، Demand Response و V2G برای توضیح همین ارتباط استفاده می‌شوند. در این راهنما با مفهوم خانه هوشمند خورشیدی و مهم‌ترین اصطلاحات آن آشنا می‌شویم.

خانه هوشمند یا Smart Home چیست؟

Smart Home به ساختمانی گفته می‌شود که تجهیزاتی مانند روشنایی، سرمایش و گرمایش، پرده‌ها، دوربین‌ها، قفل‌ها و لوازم خانگی از طریق یک شبکه به یکدیگر متصل هستند و می‌توان آن‌ها را از راه دور یا به‌صورت خودکار کنترل کرد.

در سیستم‌های پیشرفته‌تر، ساختمان با استفاده از حسگرها و داده‌های مصرف بعضی تصمیم‌ها را خودکار انجام می‌دهد؛ برای مثال روشنایی فضای خالی را خاموش می‌کند یا در ساعات اوج مصرف، تنظیمات تهویه را تغییر می‌دهد.

خانه هوشمند خورشیدی چگونه کار می‌کند؟

با اضافه شدن سیستم خورشیدی، خانه علاوه بر مصرف انرژی می‌تواند بخشی از برق خود را تولید کند. برق پنل‌ها ابتدا در اختیار وسایل فعال قرار می‌گیرد؛ اگر تولید بیشتر از مصرف باشد، انرژی اضافه می‌تواند در باتری ذخیره شود و در صورت وجود زیرساخت مناسب به شبکه تحویل داده شود.

در شب یا زمان کاهش تولید، برق مورد نیاز از باتری یا شبکه تأمین می‌شود. تفاوت اصلی با یک سیستم خورشیدی معمولی در مدیریت انرژی است: سیستم تلاش می‌کند بهترین زمان برای مصرف، ذخیره و تبادل برق را انتخاب کند.

HEMS؛ مغز مدیریت انرژی خانه

HEMS مخفف Home Energy Management System یا سیستم مدیریت انرژی خانگی است. این سامانه اطلاعاتی مانند تولید لحظه‌ای خورشیدی، مصرف خانه، میزان شارژ باتری، وضعیت شبکه، مصرف تجهیزات، زمان شارژ خودرو و تعرفه برق را دریافت می‌کند و بر اساس آن‌ها تصمیم می‌گیرد انرژی چگونه مصرف شود.

برای مثال اگر در ظهر تولید خورشیدی بالا و باتری تقریباً شارژ باشد، HEMS می‌تواند شارژ خودرو یا فعالیت ماشین لباس‌شویی را به همان زمان منتقل کند. در شب نیز می‌تواند از باتری استفاده کند یا بارهای غیرضروری را کاهش دهد.

Smart Meter یا کنتور هوشمند چیست؟

کنتور هوشمند اطلاعات دقیق‌تری از مصرف برق در زمان‌های مختلف ثبت می‌کند. در سیستم‌های دوطرفه، مقدار انرژی دریافت‌شده از شبکه و انرژی تحویل‌داده‌شده به آن نیز قابل اندازه‌گیری است. این داده‌ها به کاربر و HEMS کمک می‌کنند زمان‌های پرمصرف را شناسایی و مصرف را بهتر مدیریت کنند.

ESS؛ سیستم ذخیره انرژی

ESS مخفف Energy Storage System است و در خانه‌های خورشیدی معمولاً بر پایه باتری ساخته می‌شود. انرژی اضافی روز در باتری ذخیره می‌شود تا در شب، زمان افت تولید خورشیدی یا هنگام قطعی برق مورد استفاده قرار گیرد. در یک سیستم هیبریدی، باتری می‌تواند برای مدتی بارهای ضروری مانند روشنایی، یخچال، تجهیزات ارتباطی و سیستم امنیتی را تأمین کند.

BMS چیست؟

باتری‌های مدرن معمولاً به BMS یا Battery Management System مجهز هستند. BMS ولتاژ، جریان، دما و میزان شارژ باتری را کنترل می‌کند و از کارکرد آن در شرایط نامناسب جلوگیری می‌کند. تفاوت نقش BMS و HEMS را به خاطر بسپارید: BMS مسئول مدیریت و حفاظت از خود باتری است، در حالی که HEMS جریان انرژی در کل خانه را هماهنگ می‌کند.

Prosumer؛ وقتی مصرف‌کننده به تولیدکننده تبدیل می‌شود

Prosumer از ترکیب Producer و Consumer ساخته شده است. یک خانه مجهز به پنل خورشیدی می‌تواند هم برق مصرف کند و هم برق تولید کند. اگر برق مازاد به شبکه تحویل داده شود، ساختمان در نقش تولیدکننده نیز ظاهر می‌شود. با افزایش استفاده از پنل خورشیدی، باتری و خودرو برقی، این مفهوم در شبکه‌های آینده اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

Demand Response یا پاسخگویی بار چیست؟

Demand Response یعنی بخشی از مصرف برق بر اساس شرایط شبکه یا زمان مصرف، انعطاف‌پذیر شود. اگر بار شبکه بین ساعت ۶ تا ۹ شب بالا باشد، می‌توان فعالیت بعضی وسایل غیرضروری را به ساعت دیگری منتقل کرد؛ برای مثال شارژ خودرو به نیمه‌شب یا کار ماشین ظرف‌شویی به زمان کم‌مصرف منتقل شود. در خانه مجهز به HEMS این تصمیم‌ها می‌توانند خودکار باشند.

Load Shifting و Peak Shaving

Load Shifting به معنای جابه‌جایی زمان مصرف است؛ مقدار انرژی لزوماً کم نمی‌شود، اما مصرف به زمان مناسب‌تری منتقل می‌شود. Peak Shaving نیز به کاهش بیشترین توان دریافتی از شبکه گفته می‌شود؛ برای نمونه باتری می‌تواند هنگام روشن بودن چند وسیله پرمصرف، بخشی از توان را تأمین کند تا پیک مصرف شبکه کمتر شود.

خودرو برقی، Smart Charging، V2G و V2H

خودروی برقی می‌تواند یکی از مصرف‌کنندگان بزرگ برق خانه باشد، بنابراین زمان شارژ آن اهمیت زیادی دارد. Smart Charging شارژ خودرو را به ساعتی منتقل می‌کند که تولید خورشیدی بیشتر یا مصرف شبکه کمتر است.

در V2G یا Vehicle to Grid مسیر انرژی دوطرفه می‌شود و باتری خودرو در شرایط مشخص می‌تواند برق را به شبکه بازگرداند. در V2H یا Vehicle to Home همین انرژی به جای شبکه برای تأمین برق خانه استفاده می‌شود؛ قابلیتی که در زمان قطعی برق می‌تواند مفید باشد. اجرای این قابلیت‌ها به خودرو، شارژر دوطرفه، زیرساخت و مقررات مناسب نیاز دارد.

اینورتر هیبریدی و مانیتورینگ چه نقشی دارند؟

اینورتر هیبریدی می‌تواند پنل خورشیدی، باتری، شبکه و بارهای ساختمان را هم‌زمان مدیریت کند. سامانه مانیتورینگ نیز اطلاعاتی مانند تولید روزانه، مصرف خانه، وضعیت باتری و انرژی دریافتی از شبکه را در اپلیکیشن یا پنل وب نشان می‌دهد. این داده‌ها هم برای کاربر مفید هستند و هم مبنای تصمیم‌گیری HEMS قرار می‌گیرند.

مزایای خانه هوشمند خورشیدی

• استفاده بیشتر از برق تولیدشده توسط پنل‌ها و کاهش وابستگی به شبکه؛
• ذخیره انرژی برای شب یا زمان خاموشی؛
• مدیریت بهتر تجهیزات پرمصرف و کاهش پیک مصرف؛
• امکان شارژ هوشمند خودرو برقی و مشاهده دقیق تولید و مصرف؛
• قابلیت توسعه سیستم با تجهیزات جدید در آینده.

میزان این مزایا به طراحی سیستم، ظرفیت پنل و باتری، الگوی مصرف و نحوه مدیریت تجهیزات بستگی دارد.

آیا برای داشتن Smart Home حتماً پنل خورشیدی لازم است؟

خیر. یک خانه بدون پنل خورشیدی نیز می‌تواند هوشمند باشد و روشنایی، امنیت، تهویه و تجهیزات آن به‌صورت هوشمند کنترل شوند. اضافه شدن پنل خورشیدی و ESS باعث می‌شود هوشمندسازی وارد بخش انرژی شود و ساختمان بتواند علاوه بر کنترل وسایل، انرژی را نیز تولید، ذخیره و مدیریت کند.

آیا هر سیستم خورشیدی یک خانه هوشمند ایجاد می‌کند؟

خیر. وجود چند پنل و یک اینورتر به‌تنهایی به معنی Smart Home نیست. برای شکل‌گیری یک خانه هوشمند خورشیدی، پنل، باتری، اینورتر، کنتور، تجهیزات ساختمان و در صورت وجود شارژر خودرو باید اطلاعات لازم را با سیستم مدیریت انرژی تبادل کنند.

آینده خانه‌های هوشمند خورشیدی

خانه‌های آینده می‌توانند نقش فعال‌تری در سیستم انرژی داشته باشند: پنل برق تولید می‌کند، باتری انرژی را ذخیره می‌کند، خودرو برقی می‌تواند به یک ذخیره‌ساز بزرگ تبدیل شود و HEMS همه این بخش‌ها را هماهنگ می‌کند. حتی زمان روشن شدن برخی وسایل می‌تواند بر اساس تابش خورشید، وضعیت باتری، قیمت برق و نیاز شبکه انتخاب شود.

جمع‌بندی

خانه هوشمند خورشیدی ترکیبی از Smart Home و انرژی خورشیدی است. پنل خورشیدی انرژی را تولید می‌کند، ESS آن را ذخیره می‌کند، کنتور هوشمند مصرف و تبادل انرژی را ثبت می‌کند و HEMS هماهنگی کل سیستم را بر عهده دارد.

مفاهیمی مانند Prosumer، Demand Response، Smart Charging، V2H و V2G نشان می‌دهند که ساختمان‌های آینده فقط مصرف‌کننده انرژی نخواهند بود. هدف نهایی این سیستم‌ها تولید انرژی در محل، استفاده هوشمندتر از برق و کاهش وابستگی به شبکه است.

اگر قصد دارید خانه خود را به یک خانه هوشمند خورشیدی تبدیل کنید یا درباره تجهیزات خورشیدی خانگی مشاوره بگیرید، کارشناسان بیستون انرژی پارس آماده پاسخگویی به شما هستند.

مطالب مرتبط

پیشنهاد می‌کنیم مطلب نیروگاه خورشیدی شناور چیست و چرا برای ایران مهم است؟ را نیز بخوانید.