حمل و نقل

• حمل و نقل می‌توان خودروهای برقی را در سیستم‌های کنترل ساختمان هوشمند KNX ادغام کرد
• KNX خودروهای الکتریکی را به شیوه‌ای سازگارتر با طبیعت شارژ می‌کند
• KNX بر اساس مقدار انرژی مورد نیاز ساختمان شارژ باتری‌های خودروی برقی را کنترل می‌کند.
• در ساختمان‌های هوشمند KNX، خودروهای برقی بخش مهمی را به خود اختصاص داده‌انداز نظر منابع انرژی الکتریکی شهر برقی‌شدن خودروها به معنی افزایش مصرف برق است. به‌علاوه مصرف خودروهای برقی اغلب در ساعات اولیۀ شب است؛ زیرا کسانی که از سر کار به منزل برگشته‌اند خودروی خود را به شارژ می‌زنند تا در طول شب شارژ شود. این دقیقاً در زمان اوج مصرف برق است و افزایش استفاده از وسایل نقلیۀ برقی تهدیدی برای ضریب اطمینان منابع برق شهر به نظر می‌رسد. این تهدید از دو جنبه رخ می‌دهد: یکی اینکه هنگام شارژ این خودروها ممکن است پست‌های توزیع برق (ترانسفورمر)[1] اطراف اضافه بار[2] پیدا کنند و دیگر اینکه این خودروها تقاضا برای افزایش ظرفیت تولید را زیاد می‌کنند. خودروهای برقی به احتمال زیاد در طول شب خیلی بیشتر از زمانی که برای شارژ باتری‌هایشان احتیاج دارند در پارکینگ می‌مانند. پس  به جای شارژ آن‌ها در ساعات ابتدایی شب می‌توان آن‌ها را در نیمه‌شب یا ساعات ابتدایی صبح شارژ کرد. این کار به میزان قابل‌توجهی به تقسیم بار مصرف برق در ۲۴ ساعت شبانه‌روز کمک می‌کند. در جاهایی که تعرفه‌ها در ساعات مختلف روز متفاوت‌ هستند، بهتر است که شارژ در ساعاتی مشخص از شبانه‌روز که برق ارزان‌تر است انجام شود یا حتی از بیشینۀ برق تولیدشده توسط سیستم فتوولتائیک خود ساختمان بهره برده شود.

زیرساخت ها

مزایا

• KNX می‌تواند ساختمان‌ها را تحت شبکه‌ای واحدقرار دهد.
• از KNX می‌توان برای مدیریت مصرف انرژی استفاده کرد.
• KNX از شبکه‌های هوشمند در سیستم‌های کنترل هوشمند ساختمان استفاده می‌کند.

KNX خانه‌ها و ساختمان‌های مختلف را به هم متصل می‌کند

با ایجاد زیرساخت‌های KNX می‌توان چند خانه را طوری مدیریت کرد که انگار یکی هستند. این مسئله در شهرهای پایدار آینده، مثلاً برای کسانی که مسئول چند ساختمان یا محوطه هستند، می‌تواند بسیار سودمند باشد.

اگر در یک ساختمان، تأسیساتی خرد برای تولید انرژی (مثلاً سیستم فتوولتائیک) وجود داشته باشد و بخواهیم خودرویی را در ساختمانی دیگر شارژ کنیم، KNX می‌تواند کاری کند که وسیلۀ نقلیه تنها هنگامی شارژ شود که تأسیسات مولد انرژی به اندازۀ کافی برق تولید کنند.

همچنین زیرساخت مدنظر،برای کنترل تمام برنامه‌ها و ادوات سنتی KNX نیز مناسب است. شهرهای پایدار آینده نیاز به جریان ارتباطی یکپارچه‌ای با شبکۀ انرژی دارند تا مصرف وسایل برقی خانه را با شبکه هماهنگ کنند.

در این شهرها KNX مسئول برقراری ارتباط هوشمند ساختمان‌ها با هم و همچنین با شبکۀ هوشمند است، تا به‌صورت دوطرفه مدیریت تعرفه‌ها، مدیریت تولید انرژی، مدیریت بار مصرفی و در جاهایی مدیریت ذخیرۀ انرژی را تسهیل کند.

طرح مساله

از سال‌ها پیش، رشد تقاضای جهانی نفت در کنار محدود‌بودن منابع نفتی جهان قیمت نفت را بیشتر و بیشتر کرده است. استفاده از خودروهای برقی در بخش حمل‌و‌نقل شخصی یکی از راه‌هایی است که امید است با یاری آن بتوان وابستگی جهانی به نفت را کاهش داد. اما استفاده از خودروهای برقی به معنی افزایش مصرف برق در شهر است. علاوه‌بر‌این، خودروهای برقی به احتمال زیاد بیشتر در ساعات ابتدایی شب برق مصرف می‌کنند؛ زیرا مردم در این ساعات از محل کار خود به منزل بازمی‌گردند و برای شارژ شدن خودرو در طول شب آن را به پریز می‌زنند. این همان زمانی است که لوازم برقی خانگی عموماً برق بیشتری مصرف می‌کنند در‌نتیجه این تقاضای اضافی تهدیدی برای ضریب اطمینان عرضۀ انرژی خواهد بود.

راهکار

خودروهای برقی به احتمال زیاد در طول شب حدود ده ساعت در پارکینگ می‌مانند که به میزان قابل‌توجهی بیش از زمان مورد نیاز برای شارژ باتری‌شان – ۳تا۵ ساعت – است. در واقع می‌توان به جای ساعات اولیۀ شب، آن‌ها را در نیمه‌شب یا مثلاً در ساعات اولیۀ صبح شارژ کرد که با این کار فشار قابل‌ملاحظه‌ای از روی شبکه برداشته می‌شود. به‌علاوه، در جاهایی که تعرفه‌های برق در ساعات مختلف روز متفاوت هستند بهتر است که شارژ خودرو در ساعات بخصوصی انجام شود که قیمت برق ارزان‌تر است.

اجرای عملی

برای متصل‌کردن خودروهای برقی به KNX می‌توان از جعبۀ هدایت[1] استفاده کرد. با این وسیله پیام‌های KNX به صورت غیرمستقیم به خودروی برقی ارسال می‌شود. این پیام‌ها دستور شروع یا قطع شارژ را به خودروی برقی می‌دهند یا می‌توانند باتری را با توان‌های مختلف شارژ کنند. عملگر‌های KNX جعبۀ هدایت را کنترل می‌کنند. جعبۀ هدایت بسته به سیگنال دریافتی سیگنال PWM را تغییر می‌دهد و اطلاعات را به وسیلۀ نقلیه منتقل می‌کند. عملگر باید ولتاژ اجرایی جعبۀ هدایت را در حالت‌های مختلف با چهار حالت از‌پیش‌تعریف‌شدۀ آن مرتبط کند. دو حالت از چهار حالت برای کنترل توان شارژ استفاده می‌شوند (S3 و S4). شدت جریان شارژ می‌تواند روی۶، ۱۰، ۱۶ یا ۳۲ آمپر تنظیم شود.

کارکردها

با ادغام پست شارژ خودرو در KNX یکی از بزرگ‌ترین مصارف برقی خانه تحت کنترل سیستم کنترل ساختمان درمی‌آید. اگر میزان برقِ در دسترس کم باشد، اتصال‌دهندۀ شارژ قطع می‌شود تا بار مصرف کاهش یابد، یا حتی در‌صورتی‌که امکان آن در خودرو و پست شارژ لحاظ شده باشد، انرژی از باتری به شبکه برگردد. در‌صورتی‌که تعرفه‌های برق در ساعات شبانه‌روز متغیر باشد، می‌توان فرآیند شارژ را بسته به قیمت برق در ساعاتی مشخص از روز انجام داد. همچنین اگر مثلاً خیلی زود به خودرو نیاز باشد می‌توان از صفحۀ کنترل KNX فرآیند شارژ را بلافاصله آغاز کرد.

مزایا

حتی اگر تنها چند خودروی برقی با برق شبکه شارژ شوند، ممکن است مبدل محلی دچار اضافه‌بار ‌شود. اما در خانه‌ها یا آپارتمان‌های هوشمند که اطلاعات را از شبکۀ هوشمند دریافت می‌کنند، وقتی مبدل به اضافه‌بار نزدیک شود، فرآیند شارژ خودروها قطع می‌شود. حمل و نقل به همین شکل وقتی انرژی در شبکه مازاد باشد، KNX شارژ خودرو را آغاز می‌کند.

در آینده ما چگونه از نقطه ای به نقطه ی دیگر می رویم؟

پاسخ ساده است: با وسایل نقلیه‌ای که از انرژی‌ تجدیدپذیر استفاده می‌کنند.

اهمیت حمل‌و‌نقل در زندگی ما هر روز بیشتر می‌شود و در آینده درصد بالایی از وسایل نقلیه با برق کار خواهند کرد. اما استفاده از خودروهای برقی تنها در صورتی ارزشمند است که باتری آن‌ها منحصراً با انرژی‌های‌ تجدیدپذیر شارژ گردد. بنابراین به راهکارهایی نیاز داریم تا وسایل نقلیۀ برقی را با انرژی تجدیدپذیری که از سیستم مولد انرژی ساختمان یا از شبکۀ برق محلی به‌دست‌آمده باشد شارژ کنیم.

راهکار KNX

راهکاری که در‌حال‌حاضر KNX پیشنهاد می‌کند حمل و نقل این است که برای شارژ وسایل نقلیۀ برقی، از مازاد انرژی تولید‌شدۀ سیستم‌های فتوولتائیک یا توربین‌های بادی کوچک‌تر در ساختمان استفاده شود که صد‌درصد آن تجدیدپذیر است.

زیرساخت ها

ساختمان‌های آینده دارای بهره‌وری انرژی هستند و با محیط خود در ارتباط هستند (شبکۀ هوشمند).

شهرها تنها زمانی می‌توانند پایدار باشند که ساختمان‌هایشان دارای بهره‌وری انرژی باشند. سیستم مدیریت انرژی در چنین ساختمان‌هایی تحت نظارت انرژی‌سنج‌های هوشمند قرار دارد. بر اساس این طالاعات از این انرژی‌سنج‌ها می‌توان گام‌های بعدی را در ارتقای بهره‌وری انرژی ساختمان حمل و نقل کل منطقه و حتی کل شهر برداشت.