I sistemi di gestione dell’energia domestica (HEMS) stanno rapidamente guadagnando popolarità in tutto il mondo poiché la tecnologia alla base di essi migliora e l’energia solare su piccola scala e l’accumulo di batterie diventano più praticabili. Ma cosa costituisce esattamente un sistema di gestione dell’energia domestica? Un sistema di gestione dell’energia domestica è una piattaforma tecnologica composta da hardware e software che consente all’utente di monitorare l’utilizzo e la produzione di energia e di controllare manualmente e/o automatizzare l’uso dell’energia all’interno di una famiglia.
I sistemi di gestione dell’energia domestica (HEMS) sono un settore in crescita nell’era moderna delle smart grid e case intelligenti. I rapporti del DOE indicano che il 41% del consumo energetico degli Stati Uniti è dovuto al settore dell’edilizia, il che indica l’importanza di migliorare il consumo energetico degli edifici. Un HEMS può fornire valore al proprietario della casa e all’utilità risparmiando denaro ed energia fornendo una combinazione di controllo, programmazione e informazioni sull’utente.
Cosa fa un sistema di gestione dell’energia domestica?
Un HEMS può monitorare il consumo energetico della casa per i residenti per aiutarli ad adattare il loro comportamento di consumo energetico in base al feedback che ricevono dal sistema. L’HEMS può anche supportare programmi di risposta alla domanda di utenze (DR) e ridurre la domanda di picco. Il sistema può ricevere segnali digitali dall’utility e creare programmi basati sui segnali, perseguire gli obiettivi del sistema e le priorità del proprietario della casa.
Uno dei requisiti di HEMS è migliorare il consumo energetico nelle case e negli edifici che richiedono capacità specifiche. Il sistema dovrebbe essere in grado di comunicare con i dispositivi di monitoraggio e controllo delle varie abitazioni. Il sistema dovrebbe anche essere in grado di comunicare con l’esterno con l’utility locale per la ricezione dei segnali digitali. Il sistema ha bisogno di una certa intelligenza per essere in grado di analizzare dati come il consumo di energia e fornire feedback ai proprietari di abitazione.
Dovrebbe anche creare pianificazioni basate sul comportamento del consumo energetico, obiettivi del sistema, priorità degli utenti e segnali digitali dell’utenza. A causa della natura delle capacità e delle comunicazioni HEMS in un edificio o in una residenza, anche la sicurezza informatica deve essere una capacità. L’integrazione dei dispositivi domestici con HEMS presenta alcune sfide e richiede collaborazione di proprietari di case, servizi pubblici e industrie.
I proprietari di casa hanno bisogno di una maggiore consapevolezza del consumo di energia e il suo effetto sull’ambiente. Le utenze dovrebbero fornire il necessario e le informazioni utili al proprietario della casa. I dispositivi domestici commerciali devono offrire le comunicazioni adeguate e funzionalità. Poiché ogni dispositivo supporta un protocollo di comunicazione specifico, un HEMS dovrebbe essere in grado di facilitare la comunicazione tra diversi dispositivi.
Le reti intelligenti possono fornire l’energia consumo in diverse granularità temporali e il sistema si ritroverà con un’enorme quantità di dati che devono essere gestiti e analizzati. Algoritmi intelligenti ed efficienti basati sull’apprendimento automatico devono essere sviluppate per comprendere il modello di consumo energetico dei proprietari di abitazione e rendere un adeguamento per risparmiare energia e ridurre i picchi di domanda.
Hardware e software di un sistema di gestione dell’energia domestica
Hardware
L’hardware di un sistema di gestione dell’energia domestica di solito consiste in un dispositivo “hub” che trasmette le comunicazioni tra le attività all’interno della casa, l’utente e, in alcuni casi, l’utenza locale o il rivenditore di energia elettrica.
Questo hub è solitamente installato sul quadro elettrico della casa, ma può anche essere installato “virtualmente” nei casi in cui l’HEMS operi esclusivamente su una rete wireless. Altri componenti meno essenziali possono includere “spine intelligenti”, sensori di luce e temperatura e dispositivi intelligenti all’interno della casa.
Software
Il software utilizzato in un HEMS è ciò che modera i dati e le comunicazioni in entrata e in uscita. Dal punto di vista dell’utente, il software è l’interfaccia che consente l’accesso ai dati di monitoraggio e alle funzioni di controllo del sistema. L’interfaccia di solito assume la forma di un’app o di un portale web.
Il software per alcuni HEMS ha l’obiettivo esplicito di aumentare l’efficienza energetica o l’efficienza della casa, mentre per altri l’obiettivo è semplicemente controllare i dispositivi da remoto o automaticamente per comodità o sicurezza.
Per quanto riguarda il monitoraggio, la sofisticatezza del modo in cui i dati vengono visualizzati varierà, ma di solito includerà alcune variazioni di quanto segue:
- Dati del dispositivo e dell’appliance: quali dispositivi sono accesi e spenti? Quanta energia consuma ciascuno?
- Granularità dei dati temporali: qual è il più piccolo incremento di tempo di cui il sistema tiene traccia o che mostra allo spettatore?
- Informazioni fornite: il sistema invia notifiche per informare l’utente di tendenze e problemi che potrebbe non rilevare senza analizzare i dati stessi?
Per quanto riguarda il controllo, un HEMS può consentire a un utente di fare una serie di cose, tra cui:
- Accendi e spegni i dispositivi da remoto
- Imposta i dispositivi in modo che funzionino in base agli orari
- Imposta regole condizionali per il funzionamento del dispositivo
- Gestire il flusso di energia dai pannelli solari (e altri generatori) attraverso la casa o dentro e fuori le batterie
- Consenti al “machine learning” di assumere ed eseguire il sistema in modo semiautomatico.
