Έξυπνη παρακολούθηση και διαχείριση ενέργειας με βάση την τεχνολογία του διαδικτύου των πραγμάτων σε αυτόνομες (off-grid) οικίες

Abstract

Η χρήση της ηλιακής ενέργειας ως κύρια πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται ολοένα και περισσότερο, τόσο σε οικιακό, όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο λόγω της υψηλής αποδοτικότητάς της σε σχέση με τις υπόλοιπες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα ηλιακά αυτά συστήματα εξοικονομούν ενέργεια η οποία παράγεται από μη ανανεώσιμες πηγές που είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον. Επιπλέον, τροφοδοτούν μια οικία ή μια επιχείρηση με την απαιτούμενη ενέργεια ώστε αυτές να λειτουργούν πλήρως ή μερικώς αυτονομημένα από το δημόσιο ηλεκτρικό δίκτυο. Για την βέλτιστη απόδοση ενός τέτοιου συστήματος απαιτείται η επιτήρηση της παραγόμενης και της καταναλισκόμενης ενέργειας η οποία υλοποιείται με την χρήση έξυπνων μετρητών. Οι έξυπνοι μετρητές ενέργειας παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο την παραγόμενη ενέργεια από το φωτοβολταϊκό σύστημα, την καταναλισκόμενη ενέργεια της οικίας, καθώς και την στάθμη της αποθηκευμένης ενέργειας των μπαταριών. Η συλλογή των δεδομένων της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας πραγματοποιείται με την χρήση αισθητήρων που λειτουργούν με το φαινόμενο Hall. Έπειτα, πραγματοποιώντας την κατάλληλη επεξεργασία παρέχονται σε πραγματικό χρόνο τα απαραίτητα στοιχεία για την απεικόνιση και την βελτιστοποίηση της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας από τον χρήστη. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία επικεντρώνεται στην διαστασιοποίηση και τεχνικοοικονομική μελέτη μιας αυτόνομης φωτοβολταϊκής οικίας. Επιπλέον, υλοποιείται ένα ευφυές σύστημα διαχείρισης και καταγραφής της παραγόμενης, καταναλισκόμενης και αποθηκευμένης ενέργειας με την χρήση έξυπνων μετρητών ενέργειας και με την χρήση της τεχνολογίας του Διαδικτύου των Πραγμάτων. Τα δεδομένα που συλλέγονται από τους έξυπνους μετρητές ενέργειας αποθηκεύονται σε μια βάση δεδομένων χρονοσειρών (Time Series DataBase - TSDB). Έπειτα, πραγματοποιείται κατάλληλη επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο για την βελτιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος. Επίσης, υλοποιούνται γραφήματα τα οποία ενημερώνουν σε πραγματικό χρόνο για την κατάσταση του συστήματος. Τέλος, ακολουθούν τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν κατά την υλοποίηση αυτής της Διπλωματικής Εργασίας.