Cisco Home Energy Management Solution

В конце июня 2010 года Cisco анонсировала новое решение для управления домашним энергопотреблением - Home Energy Management Solution. Решение позволяет жильцам в реальном времени получать подробную информацию о расходе энергии. Прямой доступ к данной функциональности предоставляет домашний энергетический контроллер (Home Energy Controller). Он представляет собой плоский сенсорный экран, который устанавливается на столе и связывается с другими домашними устройствами – "умными" счетчиками, "умными" переключателями и программируемыми термостатами, – оптимизируя управление потреблением энергии в доме.

Помимо предоставления информации для принятия разумных решений в сфере энергопотребления, Home Energy Controller дает возможность устанавливать правила и графики использования энергии на основе данных, предоставляемых в реальном времени, исторических данных и данных по каждому домашнему устройству. Контроллер может рассчитать вероятную стоимость энергии и дать полезные советы по экономии расходов. В результате можно добиться существенного снижения затрат и сокращения выбросов углеводородов.

Несколько месяцев назад голландская коммунальная служба Nuon осуществила пилотный проект по установке в домохозяйствах сенсорных экранов, демонстрирующих в реальном времени информацию о потреблении энергии. В результате участники проекта сократили потребление электричества на 9 процентов, а потребление газа – на 14 процентов. "Другие пилотные проекты показали аналогичные результаты, – говорит Пол Фултон. – По данным IDC, если домашние пользователи получают информацию об энергопотреблении в реальном времени, расход энергии снижается от 4 до 15 процентов".

Управление домашним энергопотреблением (Home Energy Management, HEM) с помощью технологии Smart Grid предусматривает установку "умных" счетчиков.

По данным аналитической компании IDC, если пользователь получает данные о потреблении энергии в реальном времени, он сокращает энергопотребление на 4-15 процентов. По данным же другой аналитической компании - Zogby International, 74 процента жителей США готовы изменить привычные способы потребления энергии, чтобы сократить свои расходы, если появятся соответствующие технологические решения. Как DevOps-сервис помогает «разгрузить» высоконагруженные системы BPMSoft

Что же касается коммунальных служб, то для них решения HEM открывают новые возможности по совершенствованию взаимоотношений с потребителями, управлению нагрузкой, защите от новых конкурентов и формированию новых источников дохода от дополнительных услуг. Однако, прежде чем решения HEM получат широкое распространение, отрасль должна наладить удобные процедуры продажи, установки, защиты новых решений и управления ими. При этом коммунальным службам придется выбирать для себя место в технологической цепочке HEM. Одни коммунальные службы, видимо, ограничатся рекомендациями по приобретению продуктов и услуг у тех или иных торговых компаний, другие же откроют собственный бизнес по продаже оборудования HEM и предоставлению сопутствующих услуг конечным пользователям.

Управление домашним энергопотреблением

К числу факторов, от которых зависят роль и место коммунального предприятия в распространении продуктов и услуг HEM, относятся:

• Нормативные требования и рыночные условия. Коммунальные службы испытывают растущее давление со стороны регулирующих органов, потребителей и общественности, требующих повысить эффективность использования энергии, сократить выбросы углеводородов и использовать больше возобновляемых источников энергии, в том числе в жилых домах и квартирах. «Умные» счетчики и устройства HEM играют важную роль в решении этих задач, сокращая энергопотребление, особенно, в часы пиковой нагрузки.
• Широкое распространение потребительских «умных» счетчиков. Значительных сдвигов в домашнем потреблении энергии можно добиться, получая подробные данные об энергопотреблении от «умных» счетчиков. По оценкам компании Parks Associates, к 2014 году в США в жилых домах будет установлено более 50 млн таких счетчиков. Данные о домашнем энергопотреблении будут полезны коммунальным службам, которые смогут разработать оптимальные тарифы для каждого времени суток, изменить привычки конечных пользователей и расширить участие потребителей в вопросах балансирования спроса и предложения. Это особенно важно для удовлетворения спроса на электроэнергию в часы пик.
• Новые источники дохода. Управление домашним энергопотреблением открывает коммунальным службам возможности формирования новых источников дохода за счет внедрения новых услуг и укрепления отношений с пользователями. Кроме продаж продуктов и услуг HEM, эти решения могут повысить интерес потребителей к оценкам энергетической эффективности, программам возмещения расходов и к использованию выгодных экологически чистых источников энергии.
• Борьба за потребителя. В будущем коммунальным службам придется конкурировать с другими розничными поставщиками энергии и компаниями других типов (например, с операторами связи), которые также стремятся укрепить отношения с индивидуальными пользователями. Предложение услуг HEM поможет коммунальщикам повысить лояльность заказчиков и отбить атаки конкурентов, пытающихся выйти на тот же рынок.
• Интересы заказчиков. Проявляя все больший интерес к экологии, люди ожидают от коммунальных служб внедрения функций HEM, ибо сокращение потребления энергии - важная часть экологически чистого жизненного стиля. Исследование, проведенное компанией Parks Associates, показало, что заказчики, интересующиеся функциями HEM, представляют собой весьма привлекательный сегмент рынка с точки зрения демографии и среднего дохода (более 50.000 долларов в год). Они отличаются высоким уровнем образования и активностью во всех возрастных группах. По мере того, как коммунальные службы будут внедрять новые тарифы, учитывающие время суток и прочие факторы, потребители начнут понимать, сколь выгодно переносить энергоемкие работы с часов пик на другое время.
• Электромобили. В будущем распространятся электромобили, заряжающиеся через розетки электрической сети. Они станут новым потенциальным источником дохода для коммунальных служб и в то же время создадут новые проблемы, связанные с балансировкой нагрузки на домашние электросети.

Что принесет коммунальным службам управление домашним энергопотреблением

В Соединенных Штатах жилые дома могут дать коммунальным службам до половины экономии энергии. Кроме того, сокращение спроса позволит коммунальщикам сэкономить на закупках дорогостоящего оборудования и сократить выбросы в атмосферу парниковых газов в процессе производства электроэнергии.

Установка первых «умных» счетчиков показала необходимость прозрачности и точного информирования пользователей о потреблении энергии. Решение HEM поддерживает прозрачность показаний «умных» счетчиков и дает коммунальным службам новые возможности по сокращению энергопотребления с помощью стимулирующих тарифов и полезных советов.

Установка потребительских решений HEM предоставит коммунальным предприятиям и другие преимущества, связанные с управлением нагрузкой и укреплением отношений с заказчиками:

• Программы реагирования на спрос. Вовлекая домашних пользователей в программы реагирования на спрос, коммунальные службы смогут значительно увеличить емкость передающих сетей и загруженность ресурсов в часы пик, а также снизить нагрузку на генерирующие и распределительные мощности. Традиционные решения реагирования на спрос полагаются на системы односторонней связи и не могут передавать информацию о снижении реального энергопотребления. В отличие от них, решение HEM предоставляет коммунальным службам всю информацию, необходимую для эффективного реагирования на колебания спроса. Исследования оказали, что своевременное информирование потребителей об экономии энергии и снижении энергетических затрат сразу же после события способствует большему вовлечению пользователей в программы поставщика энергии.
• Динамичные тарифы. Специальные тарифы для часов пиковой нагрузки и других периодов суточного цикла помогают коммунальным службам создавать стимулы, которые побуждают потребителей сокращать энергопотребление и сдвигать его с часов пик на другое время. Однако некоторым пользователям эта система тарификации может показаться сложной и запутанной, из-за чего число участников данной программы может оказаться меньше ожидаемого. С помощью решения HEM коммунальная служба может разъяснять потребителям особенности тарифных планов, передавать упреждающие уведомления и предоставлять более широкие возможности по управлению потреблением энергии. Все это, помимо прочего, повышает уровень удовлетворенности заказчиков.
• Подключение к широкополосной сети. Сегодня «умные» счетчики подключаются к узкополосным сетям, что ограничивает возможности коммунальных служб по взаимодействию с другими домашними «умными» устройствами. Установка решения HEM в жилом доме станет удачным дополнением к программе AMI (Advanced Metering Initiative - программа установки современных счетчиков, реализуемая в США). Она предоставит в распоряжение коммунальных служб домашние широкополосные сети и позволит гораздо лучше взаимодействовать с домашними пользователями. Кроме того, широкополосный доступ может стать альтернативным методом доставки тарифной информации на дом в случае отсутствия «умного» счетчика.
• Дополнительные услуги с добавленной стоимостью. Решения HEM открывают перед коммунальными службами возможность использования рекламы и привлекательных для пользователя услуг с добавленной стоимостью. Сюда входят программы с предоплатой, использование экологически чистых источников энергии, управление газовыми и водяными счетчиками, тарифные предупреждения и инструменты для управления семейным бюджетом.

Роль решения HEM

Полное решение HEM, предлагаемое коммунальными службами, включает аппаратные устройства, сетевые соединения, данные и услуги, помогающие пользователям следить за потреблением энергии и управлять им. Особое внимание это решение уделяет самым энергоемким домашним системам: отоплению, вентиляции и кондиционерам, а также бойлерам и крупным домашним устройствам (см. рисунок ниже).

Полное решение HEM с точки зрения коммунальной службы.

Решение HEM дает потребителю возможность выполнять следующие задачи:

• просматривать данные об энергопотреблении;
• управлять термостатами в системах отопления, вентиляции и кондиционирования;
• получать советы по экономии энергии;
• управлять своим профилем в программах реагирования на колебания спроса;
• просматривать свою учетную запись и информацию о биллинге;
• управлять всеми домашними устройствами.

Полное решение HEM, установленное в жилом доме, состоит из следующих компонентов:

• Домашний энергетический контроллер (Home energy controller, HEC) - аппаратное устройство с настольным дисплеем, включающее приложения для мониторинга и управления энергопотреблением каждой домашней системы и каждого домашнего устройства. Оно имеет интерфейсы для подключения сетей, периферийных устройств, «умных» разъемов и «умного» счетчика.
• «Умный» счетчик, предоставляемый коммунальной службой (учитывает потребление энергии и передает полученные данные на устройство HEC).
• Сетевые соединения. Домашняя сеть соединяет между собой программируемые термостаты, домашние устройства, «умные» счетчики и контроллер HEC. Широкополосное интернет-соединение используется для передачи сообщений из коммунальной службы на устройство HEC, для загрузки новых приложений и версий программного обеспечения от коммунальной службы и внешних поставщиков и для технической поддержки аппаратных компонентов.
• Вовлечение пользователей. Информация об использовании энергии и сообщения коммунальной службы выводятся на экран HEC. Решение HEM поддерживает приложения внешних компаний и обеспечивает пользователю доступ к HEC через смартфоны и другие мобильные устройства.
• «Умные» разъемы и «умные» устройства. Беспроводные управляемые датчики внешних поставщиков следят за работой и управляют энергопотреблением обычных, “неинтеллектуальных” устройств и приборов (например, нагревателей воды и насосов) с помощью «умных» разъемов. Эти разъемы передают традиционным, "неинтеллектуальным" устройствам управляющие сигналы, позволяя контролировать их работу.
• Программируемый коммуникационный термостат (Programmable Communicating Thermostat, PCT) - домашний термостат от внешнего поставщика с интерфейсом для связи с контроллером HEC. Он позволяет следить за работой систем отопления и охлаждения и управлять ими.
• Услуги хостинга - выделение ресурсов HEC и управление этими ресурсами, интеграция приложений от внешних поставщиков, поддержка порталов, ориентированных на пользователей и коммунальные службы.

НЕС - главное устройство данного решения, поддерживающее функции управления домашним энергопотреблением:

• мониторинг потребления и стоимости энергии;
• мониторинг индивидуальных устройств и управление ими;
• доступ к информации на пользовательском портале;
• участие в программах реагирования на колебания спроса;
• участие в динамических тарифных программах (получение из коммунальной службы информации о тарифах и реагирование на эту информацию);
• защита личных данных и домашней сети.

Коммунальная служба должна не только заботиться о функциональности каждого решения HEM, но и обеспечивать простоту его установки и управления им. В идеале решение для управления домашним энергопотреблением должно поддерживать:

• привлекательный и простой в использовании интерфейс (иначе пользователь потеряет интерес к услугам и забудет о своем «умном» устройстве);
• полный набор сетевых функций, а также функций информационной безопасности и защиты личных данных для оптимальной связи с самыми разными устройствами;
• внутренние услуги (back-end), позволяющие специалистам коммунальных служб управлять домашними устройствами. Эти услуги должны поддерживать автоматическое выделение ресурсов, удаленное обновление версий программного обеспечения, иерархическое управление группами устройств и реализацию аналитических функций для выявления тенденций использования энергии.

Стратегия Cisco для управления домашним энергопотреблением

Портфель решений Cisco® Connected Grid, предназначенный для сетей Smart Grid, включает полномасштабные решения для управления домашним энергопотреблением. В основе этих решений лежит домашний энергетический контроллер Cisco HEC – устройство с настольным дисплеем, поддерживающее множество сетевых протоколов и имеющее специальный механизм для работы с приложениями. Сенсорный экран позволяет просматривать и контролировать самые разные системы, включая программируемые термостаты PCT, умные розетки и удлинители, а также «умные» устройства - холодильники и бойлеры.

Контроллер Cisco HEC входит в состав более широкой архитектуры управления домашним энергопотреблением (см. рис. 2). Она включает соединения HEC в доме заказчика, связь с информационной сетью Smart Grid и согласование данных с другими коммунальными системами и внешними приложениями.

Эта архитектура позволяет коммунальным службам напрямую управлять решением HEM и наращивать его, подключая новые «умные» счетчики. Модульный, основанный на стандартах дизайн продуктов Cisco, входящих в архитектуру Cisco HEC, помогает коммунальным службам укреплять отношения с потребителями и рынками за счет разработки и интеграции новых домашних услуг.

Cisco Home Energy Management: общая архитектура решения.

Чтобы предоставить коммунальным службам гибкое решение HEM с полной функциональностью, Cisco вместе с рядом других компаний строит экосистему совместимых периферийных устройств и приложений. В рамках данной инициативы с Cisco сотрудничают компании следующих типов:

• интеграторы энергетических компаний и коммунальных служб, создающие единую энергетическую инфраструктуру;
• поставщики технологий для «умных» счетчиков, автоматизации сетей электропередач и автоматизации корпоративных и домашних энергетических решений;
• операторы связи, предоставляющие сетевые соединения и сетевые транспортные услуги;
• системные интеграторы и консультанты по бизнес-процессам, приложениям и управлению данными;
• розничные торговые компании и другие поставщики услуг с добавленной стоимостью и услуг поддержки.

Cisco предлагает коммунальным службам свой богатый сетевой опыт и знание домашних и крупных корпоративных сетей. В портфель решений Cisco входят сетевое оборудование (одно из лучших в отрасли), вычислительные платформы, интегрированные программные средства и профессиональные услуги, покрывающие весь спектр функциональных требований масштабируемых, надежных и безопасных сетей Smart Grid. Cisco уже давно и успешно использует сети как платформу для предоставления передовых услуг и приложений корпоративным заказчикам и для выхода на потребительские рынки через каналы розничной торговли.

Со временем приверженность открытым стандартам и строительство экосистем, включающих продукты других компаний, будут делать преимущества Cisco HEM все более ощутимыми. Cisco остается на переднем крае развития открытых, основанных на стандартах технологий для IP-коммуникаций и сетей Smart Grid. В этой области Cisco сотрудничает с такими организациями, как IETF, IEEE, альянс IPSO (IP for Smart Objects - IP для «умных» объектов), Smart Grids EU, Глобальная инициатива экс-президента США Клинтона, EPRI Intelligrid, альянс Gridwise и Smart Energy Alliance (SEA).

Более подробную информацию о специализированных продуктах Cisco для управления домашним энергопотреблением и технологии Smart Grid можно получить на следующих веб-страницах:

• решения Cisco для управления домашним энергопотреблением;
• решения Cisco Smart Grid.