ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина XII, брой 4, 2020

Обмен на информация с EEBUS

Обмен на информация с EEBUS

снимка: AUDI

Електрическата мрежа става все по-гъвкава и децентрализирана, а електромобилността се очертава като нов основен потребител на енергия, което налага непрекъснат обмен на информация между генераторите на енергия, мрежата и отделните устройства. Чрез независим от производителя език, EEBUS свързва различни индустрии и по този начин създава глобален език за енергията.
Делът на възобновяемата енергия непрекъснато се увеличава, но производството є е изключително непостоянно. За да се използват ефективно тези колебливи количества енергия, докато потреблението непрекъснато се увеличава, е необходимо в допълнение към използването на системи за съхранение също да се прехвърля енергия между различните елементи на системата.


Свързването на различните секторите на класическата, ВЕИ енергетиката и електромобилността създава възможност за оптимизирано разпределение и използване на енергията. За да се осигури надеждно енергийно снабдяване с възможно най-малкото разширение на мрежата е необходимо решение за управлението на енергийното разпределение, за да се избегнат натоварвания и пикове при генериране на енергия, така че потреблението и производството да бъдат балансирани.

EEBUS се появява в отговор на интелигентните мрежи като средство за оптимално свързване на тези мрежи с различни генератори и консуматори на енергия. Най-важната предпоставка е обменът на информация за координиране и прехвърляне на енергия между интелигентна електрическа мрежа и отделните компоненти в домакинствата и сградите, например фотоволтаична система, акумулаторна батерия, отоплителна инсталация и електромобили. Непрекъснатият обмен на данни между мрежата и устройствата позволява яснота относно енергийните нужди, избягване на пренатоварвания, използване на гъвкавост на предлагането и търсенето, използване на децентрализирано производство на енергия. Решението за постигане на ефективна и устойчива енергийна система е стандартизиран език за енергия. Един общ език, който всяко устройство и всяка платформа могат свободно да използват - независимо от конкретните технологии или производител. Инициативата EEBUS e.V. е сдружение с нестопанска цел на водещи производители от различни сектори, свързани с енергията. EEBUS е без лиценз и може да се използва от всеки. Спецификациите му дават възможност за разработване на надежден и опростен интерфейс на едно устройство, независимо дали е свързано с местната енергийна мрежа или към множество платформи за интелигентни сгради.

Необходимост от стандартизация
Отправната точка за процеса на стандартизация са пазарните изисквания, за които дават информация компаниите, участващи в проекта. Пазарните изисквания се преобразуват в случаи на употреба (use cases) и се определя информацията, която трябва да бъде споделена в системата. Комуникацията между различните индустрии играе централна роля. Този обмен на информация създава общо разбиране и поставя основата за нови случаи на употреба и нови бизнес модели. Общият език на EEBUS се развива в работни групи, в които експертите на участващите компании разработват съответните модели данни и спецификации от сценарии за прилагане. Работните групи на EEBUS гарантират, че през стандартизация преминава само това, което е необходимо. Експертният екип на EEBUS организира съвместни програми за верификация на нови случаи на употреба. Стандартизацията осигурява инвестиционна сигурност за компаниите членове на инициативата и разработчиците на устройства. EEBUS, с опита и резултатите от съвместното разработване на стандарти, е от помощ на важните институции по стандартизация и играе ключова роля за оформянето на бъдещите стандарти. Инициативата е свързана с водещи организации и консорциуми в Европа, САЩ и Азия и може да се използва в платформите на всички тези партньорски организации. За производителите интеграцията на EEBUS означава намаляване на разходите за разработки и инвестиционна сигурност за бъдещето.

Комуникация с електромобилите
Електрическият автомобил ще играе важна роля като консуматор в света на цифровата енергия. Като устройство за акумулиране на енергия, електрическият автомобил има голям потенциал да спомогне за прехода към възобновяема енергия, тъй като може да абсорбира пиковите натоварвания в резултат на регенеративното производство на енергия. През по-голямата част от деня електромобилите не се използват, което оставя много време за гъвкаво зареждане. Поради това новите консуматори на електроенергия не само осигуряват допълнително натоварване на енергийната мрежа, но потенциално могат да служат като гъвкави устройства за съхранение в контекста на променливата наличност на слънчева и вятърна енергия. В сградата електрическите автомобили и домакинските уреди, термопомпите и другите консуматори могат да координират своите специфични изисквания за мощност, като по този начин предотвратяват претоварване. Това обаче изисква всички големи генератори и консуматори да бъдат свързани, за да се осигури интелигентен контрол на нуждите от захранване. Инициативата EEBUS е определила като своя цел именно това - безпроблемна комуникация между различните сектори в енергийната система на бъдещето. Audi работи заедно с повече от 70 международни компании за създаване на общ език за управление на енергията при интернет на нещата (Internet of Things - IoT).

Приложения на EEBUS
Счита се, че EEBUS е бъдещият „език на енергията“, който генераторите и консуматорите на електроенергия, включително тези в частните домакинства, могат да използват за комуникация. Въз основа на условията, които могат да се променят всеки час или дори всяка минута, електромобилът идентифицира кога е най-добре да се зарежда - или дори да подава електричество обратно към сградата. Volkswagen Group вече работи по тази технология в партньорство с други компании. Възможно е в бъдеще устройствата, използващи EEBUS, да взаимодействат с електрическата мрежа в още по-голяма степен. Едно възможно приложение е взаимодействие с оператора на мрежата чрез системата за домашно енергийно управление (home energy management system - HEMS). Това би позволило на електрическите автомобили дори по-добре да адаптират плановете си за зареждане към затрудненията на мрежата в определени периоди и да гарантират, че електрическата мрежа е стабилна, например ако няколко електрически коли едновременно се зареждат по един и същи път. Инициативата EEBUS е на път да въведе общоевропейски стандарт, който свързва всички основни консуматори на енергия в дома по един всеобхватен и независим от производителите начин.

Audi активно участва в оформянето на цифровия енергиен свят на бъдещето. Audi e-tron е първият електрически автомобил, чиято система за зареждане използва новия комуникационен стандарт. По време на Plugfest E-Mobility на 28 и 29 януари 2019 г. в завода на Audi в Брюксел членовете на EEBUS тестваха своите разработки въз основа на отворения комуникационен стандарт. Разработчиците и инженерите извършиха тестове на моделите, за да проверят дали фотоволтаичната система, инфраструктурата за зареждане, електрическият автомобил и отоплителната система могат да комуникират без смущения. Устройствата са свързани чрез HEMS и цялата информация работи заедно в този контролен център, което позволява на всички свързани устройства да обменят информация за своите енергийни нужди. Audi предлага различни решения за зареждане у дома. В най-високата си степен на разширение, системата за зареждане позволява свързване с капацитет до 22kW. Тогава са нужни само около четири часа и половина, за да се зареди напълно Audi e-tron. Предимствата на системата са очевидни - при свързващата система за зареждане Audi e-tron винаги може да се зарежда с максимална възможна мощност с домашната електрическа система, която също така отчита нуждите от захранване на други консуматори в домакинството и съответно се настройва, за да предотврати претоварването на домашната електрическа система и по този начин да задейства прекъсвача. Това предполага, че домът е оборудван със съвместим HEMS, към който системата за зареждане се свързва чрез Wi-Fi мрежата на дома. В този контекст Audi си сътрудничи с две компании партньори, SMA Solar Technology и Hager Group.

Още през 2017 г., по време на European Utility Week в Амстердам, три водещи европейски организации за стандартизация по отношение на енергийната ефективност, ESMIG, EEBUS и Energy@home, представиха своите решения, с които да отговорят на изискванията на ЕС по отношение на гъвкавостта при потреблението. Гъвкавост при потреблението означава управление на консумацията на електричество при отопление, използване на електроуреди, домашни електрически агрегатори или електромобили чрез интелигентни електропреносни мрежи в зависимост от променливата наличност на енергия. Според Европейската комисия това е една от основните задачи за стандартизация, чието изпълнение е необходимо за трансформирането на възобновяемата енергия с нейната променлива наличност, дължаща се на променящите се метеорологични условия. Инициативата EEBUS и Energy@home са си сътрудничали по отношение на оперативната съвместимост в продължение на няколко години, работейки по създаването на глобален език за интелигентната употреба на енергия. Използва се платформено-независимия стандарт за обмен на съобщения SPINE, който е част от подпомаганата от ЕС референтна рамка за интелигентни електроуреди SAREF4ENER, така че всички сегменти за управление на електроенергията в жилищата и сградите могат да комуникират безпроблемно за ефикасното използване на енергия и заедно с ESMIG приближават стандартите за интелигентните енергийни мрежи и управлението на енергията в сградите. Изследване от 2017 г., направено от Joule Assets Europe и VaasaETT относно ефекта от гъвкавостта при потреблението на енергия, показва, че повсеместното използване на интелигентни електроуреди при отворен и гъвкав енергиен пазар би било от голяма полза на потребителите по отношение на разходите за енергия. Според изчисленията в изследването, инвестицията в интелигентни електроуреди ще се изплати в рамките на между една и три години в зависимост от конкретната държава, в допълнение на социалните и икономически ефекти и екосъобразността на доставките на енергия.

Едно от най-мащабните приложения на EEBUS в Европа се състои от над 240 жилищни сгради в Холандия. Проектът REnnovates на ЕС е модел за ефективно енергийно обновяване в цяла Европа. EEBUS дава възможност за управление на енергията независимо от производителя, проправяйки пътя за взаимодействие с интелигентни мрежи. REnnovates е само началото на системното и ефикасно обновяване на съществуващия сграден фонд. Допълнителни проекти, основани на мрежово управление на енергията и EEBUS, се планират в страните от Бенелюкс, Германия и Испания. Различни пилотни инсталации за намаляване на потреблението на енергия чрез Smart Meter Gateway (интерфейс HAN/CLS) в имоти с електромобили и системи за ОВК се реализират чрез настройка на зададената стойност PLim от енергийната мрежа. По този начин могат да бъдат избегнати затруднения при електроснабдяването, така че в много случаи не се изисква разширяване на мрежата. За да се гарантира максимална гъвкавост, архитектурата на EEBUS се основава на архитектурния модел SGAM.

Все по-мащабно сътрудничество
Платформено-независимият междинен софтуер Bosch IoT Gateway вече е бил внедрен в повече от 40 вида устройства. Богатият набор от отворени приложно-програмни интерфейси и инструменти за разработка улеснява създаването и управлението на локални приложения. Софтуерът Bosch IoT Gateway е базиран на Java и модулната рамка OSGi, която позволява инсталирането и обновяването на софтуера в движение. Той осигурява външна поддръжка за повечето протоколи за свързване, включително EEBUS SHIP и моделът на данни EEBUS SPINE. Работи с обикновени операционни системи като Linux, Windows, Mac OS, Android и VxWorks. Софтуерът Bosch IoT Gateway помага за цялостното свързване на устройства към мрежата, дава възможност за дистанционно инсталиране, актуализиране, деинсталиране, конфигуриране, мониторинг и диагностика - всичко това в движение.

Тао Мин, вицепрезидент на NARI Group Corporation, и Петер Келендонк, председател на инициативата EEBUS, подписват на 17 април 2018 г. споразумение за включването на корпорация NARI в инициативата. Членството на NARI Group Corporation, дъщерна фирма на SGCC, ще направи възможно установяването на дългосрочно сътрудничество между EEBUS и китайската енергийна индустрия. След официалната церемония по включването, представителите на партньорите взеха участие в семинар за обсъждане на първоначалните области на сътрудничество. За EEBUS и нейните китайски партньори тези области включват прогнози за енергийните нужди на големите сгради и тяхното съгласуване с потребителите, системи за таксуване за електронната мобилност, съоръжения за производство на енергия и интелигентни енергийни мрежи.

Свързаността позволява не само взаимодействието с електрическата мрежа да балансира търсенето и предлагането, но също така дава възможност на производителите да предлагат на своите клиенти нови устройства, функции и услуги. Много устройства, като например отоплителни системи и домакински уреди, се управляват от микроконтролери. Доскоро ограничаващ фактор за устройства с микроконтролери беше възможността да бъдат свързани безопасно към облачните услуги. Microsoft Azure Sphere е цялостно решение за създаване на устройства с микроконтролери с високо ниво на защита. Azure Sphere ще помогне на производителите да предоставят нови устройства, услуги и решения, като в същото време подхожда към проблема със сигурността цялостно. Microsoft се присъедини към инициативата EEBUS и работи с KEO GmbH, за да гарантира наличието на стандарта EEBUS при устройствата Azure Sphere.

Светът на енергията се променя. Преходът към повече възобновяеми енергийни източници се ускорява. Тъй като новите устройства като електромобилите и термопомпите консумират електричество, потребителите очакват енергийните им нужди да бъдат посрещани все по-често от нисковъглеродни източници като вятърна и фотоволтаична енергия. Предимствата от устойчивото развитие и ефективността на разходите са значителни, но с тях се появяват и сериозни предизвикателства. В бъдеще пиковите енергийни нужди на сградите и превозните средства ще трябва да се адаптират към капацитета и ограниченията на електрическата мрежа. Това превръща управлението на енергията в една от най-важните области за иновации при мрежовите системи в сградите. В бъдеще системите за управление на енергията в домашни условия ще станат част от основното оборудване на всяка сграда. Инициативата EEBUS разработва глобален език за енергията, за да даде възможност за свързване между всички устройства и системи, засягащи енергията, независимо от сегментите на енергийната индустрия и различните производители. Чрез този отворен стандарт за свързване, електрическите отоплителни системи, зарядните станции за електромобили и домакинските уреди в сградите ще могат лесно и удобно да нагодят своите енергийни нужди към зададените точки на захранване от мрежата.