MỞ ĐẦU thống phần mềm đƣợc xây dựng và một số kết quả thu đƣợc ban đầu. Cuối cùng là hƣớng nghiên cứu và cải tiến trong tƣơng lai cho nghiên cứu này. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG Mặc dù những hệ thống đo đạc điện năng dành cho những khu công nghiệp và khu nhà lớn đã đƣợc lắp đặt sử dụng khá rộng rãi từ nhiều năm nay nhờ tiết kiệm đƣợc chi phí từ việc cắt giảm điện lãng phí trên quy mô lớn.Tuy nhiên những hệ thống đo đạc trên quy mô nhỏ mới chỉ xuất hiện gần đây, chúng thƣờng đƣợc giới thiệu nhƣ là một phƣơng pháp tiết kiệm điện năng nhằm bảo vệ môi trƣờng cũng nhƣ giảm gánh nặng tài chính cho ngƣời sử dụng.
Phần lớn chúng là các thiết bị cắm (plug load) hoặc đo đạc trên phạm vi toàn nhà. Cả hai phƣơng pháp này đều không thể đƣa ra ƣớc lƣợng chính xác cho từng thiết bị riêng lẻ cũng nhƣ không thể ghi lại những thay đổi về lƣợng điện sử dụng theo thời gian. Chúng ta sẽ xem xét một vài chức năng chính của những thiết bị này bằng cách phân chúng ra thành ba loại: đồng hồ đo toàn nhà (whole- house meter), thiết bị cắm (plug load) và giải pháp gói (packaged solution, smart home). Mục tiêu của chúng ta không phải là cung cấp một nghiên cứu chi tiết về tất cả các công nghệ hiện có mà chỉ nhằm đƣa ra một số ví dụ để so sánh với kĩ thuật NALM.
Giải pháp sử dụng đồng hồ đo điện toàn nhà Đồng hồ đo điện toàn nhà thƣờng đƣợc lắp đặt trong hoặc gần tủ điện tổng của tòa nhà, từ đây hệ thống dây điện đƣợc chia đến các thiết bị khác. Các bộ đo có khả năng thu thập dữ liệu thông qua các cảm biến quang học hoặc thông qua việc giải mã các tín hiệu điện từ rồi hiển thị lại trên một màn hình chuyên dụng. Thông thƣờng, một hoặc nhiều đầu dò sẽ đƣợc lắp vào mạch điện chính để đo cƣờng độ dòng điện. Trong một vài trƣờng hợp, điện thế cũng đƣợc đo đạc để nâng cao độ chính xác của các tính toán.
Các thông tin nhƣ watts hay watts giờ sẽ đƣợc hiển thị trên một 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG màn hình chuyên dụng dƣới dạng các đồ thị và đôi khi chúng còn có thể đƣợc gửi tới máy tính qua các cổng truyền dẫn hay Internet. Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng với việc sử dụng thiết bị đo điện năng toàn nhà, lƣợng điện tiêu thụ có thể đƣợc cắt giảm từ 5 cho tới 15% (cho dù ta chỉ dừng lại ở mức đo cƣờng độ và điện thế hiện thời). Mặc dù vậy, phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là thiếu sự chi tiết. Ngƣời dùng có thể nhận ra rằng tại một thời điểm nào đó họ dùng nhiều điện hơn bình thƣờng, nhƣng nếu muốn biết đƣợc thiết bị nào gây ra hiện tƣợng đó họ sẽ phải kiểm tra từng thiết bị để bằng cách thử tắt từng thiết bị một và xem lƣợng điện tiêu thụ thay đổi thế nào.
Để thử hết các thiết bị trong một tòa nhà thông thƣờng phải tốn từ 2 đến 4 giờ đồng hồ. Hơn nữa, ngƣời dùng không thể tắt bật trực tiếp một số thiết bị nhƣ bình nóng lạnh, tủ lạnh và lò nƣớng nên khó đo đƣợc lƣợng điện mà các thiết bị này sử dụng nếu chỉ dùng thiết bị đo điện năng toàn nhà. Mặt khác ngƣời dùng quan sát một cách trực quan quá trình hoạt động và thay đổi lƣợng điện sử dụng của các thiết bị nên họ sẽ tập trung vào các thiết bị tiêu tốn nhiều điện nhƣng chỉ hoạt động trong thời gian ngắn (ví dụ: máy nƣớng bánh, máy sấy tóc) mà bỏ quên các thiết bị tốn ít điện năng hơn nhƣng chạy trong thời gian dài (ví dụ: tủ lạnh). Vì vậy, cho dù ta có quan sát trong một thời gian dài thì cũng khó có thể kết luận rằng những thay đổi trong lƣợng điện sử dụng là do chất lƣợng thiết bị, ảnh hƣởng thời tiết hay do các yếu tố bên ngoài tác động.
Các yếu tố khác nhau có thể cộng hƣởng hay triệt tiêu lẫn nhau làm kết quả đo càng thiếu chính xác. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG Hình 1. 12 thiết bị tiêu tốn điện năng nhiều nhất ở Mỹ, sắp xếp theo thứ tự tiêu thụ kWh trung bình hàng năm. Các cột dọc chỉ ra tỉ lệ phần trăm các hộ gia đình sử dụng thiết bị này.
Phần màu xám là biểu đồ lũy kế tỷ lệ điện năng thiết bị đó tiêu thụ. Rất nhiều phƣơng pháp đo đạc hiện đại cần phải có sự hỗ trợ của chuyên gia trong quá trình cài đặt. Việc sử dụng những thiết bị đo nhƣ vậy sẽ làm tăng thêm chi phí cũng nhƣ thời gian trong quá trình kiểm soát. Một giải pháp đƣợc đƣa ra đó là gắn một thiết bị cảm biến quan học vào một thiết bị đo đa năng đã đƣợc cài đặt sẵn, và thiết bị này sẽ truyền thông tin về giá trị kilowatt giờ về cho một thiết bị hiển thị ở trong nhà.
Tuy giá thành cài đặt là tƣơng đối thấp nhƣng cách làm này có thể ghi nhận lại giá trị kWh theo mỗi chu kì 30 giây. Cũng có thể sử dụng phƣơng pháp gắn một đầu dò cảm biến lên mặt ngoài của cáp điện chính chạy giữa thiết bị đo và tủ điện tổng. Cách làm này có nhƣợc điểm là thƣớc đo có độ chính xác không cao nên chỉ thích hợp để đo tổng lƣợng điện tiêu thụ của tất cả các thiết bị, tuy nhiên ƣu điểm của nó là tốc độ nhận dạng và cho kết quả nhanh. Một khó khăn nữa trong việc sử dụng các dữ liệu do thiết bị đo toàn nhà cung cấp đó là rất khó có thể phân biệt đƣợc các thiết bị điện khác nhau nếu chúng tiêu thụ lƣợng điện năng nhƣ nhau.
Một bóng đèn 50 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG watts có thể bị nhầm lẫn với một mô tơ 50 watts hay một thiết bị có công suất 50 watts nào đó. Vì vậy cần thiết phải thu thập thông tin về các số liệu nhƣ công suất phản kháng (reactive power), dạng của những đƣờng khởi động. Một vài thiết bị còn có thể đƣợc phân biệt dựa trên việc phân tích thói quen thứ tự mà ngƣời dùng sử dụng các thiết bị điện. Ví dụ nhƣ vào thời điểm ăn sáng thì việc máy pha cà phê hoạt động có thể báo hiệu sau đó máy nƣớng bánh mì cũng sẽ đƣợc bật lên[12].
The Energy Detective (TED) Một đồng hồ tổng sẽ cho bạn biết tình trạng sử dụng điện năng hiện tại trong ngôi nhà của bạn và tính đến thời điểm hiện tại ngôi nhà của bạn đã tiêu thụ hết bao nhiêu điện năng cũng nhƣ số tiền mà bạn phải trả. Giá của thiết bị này khoảng 120 đô la Mỹ. Ngƣời sử dụng có thể lựa chọn nhiều loại đồng hồ tổng trên thị trƣờng sau đó yêu cầu thợ điện, chuyên gia cài đặt. Việc cài đặt khá đơn giản, thƣờng chỉ mất khoảng 15 phút.
Có 2 dòng sản phẩm đồng hồ tổng phổ biến trên thị trƣờng Mỹ, Canada là The Energy Detective và EUM-2000. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG Hình 2. Thiết bị theo dõi điện năng toàn nhà TED. TED là một thiết bị theo dõi điện năng đơn giản cho độ chính xác cao cho phép ngƣời sử dụng có thể biết đƣợc lƣợng điện sử dụng theo thời gian thực.
Bạn sẽ không cần phải chờ tới cuối tháng khi có hóa đơn của nhà cung cấp mới biết đƣợc mình đã sử dụng bao nhiêu. Tại mọi thời điểm, thiết bị TED có thể cho bạn biết đã sử dụng bao nhiêu điện năng tƣơng ứng với số tiền phải trả là bao nhiêu. Vì vậy, bạn sẽ biết đƣợc nhiều hơn về tình trạng sử dụng hiện tại của nhà mình, tiết kiệm năng lƣợng đồng thời góp phần bảo vệ môi trƣờng. Với giải pháp quản lý điện năng của TED, ngƣời dùng có thể theo dõi trực tiếp kết quả lƣợng điện tiêu thụ, số tiền phải trả ở trên một màn hình LCD, trên một máy tính ở trong nhà hoặc theo dõi từ xa thông qua Internet.
Không giống nhƣ các hệ thống phức tạp khác, TED rất đơn giản, cho kết quả trực quan và chi phí hợp lý trong việc theo dõi điện năng tiêu thụ của một ngôi nhà. Sau khi cài đặt, các chức năng sẽ hoạt động tự động theo chế độ đã đƣợc định sẵn. Ngƣời dùng không cần phải lo về việc thiết 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG lập lại chế độ hay mất dữ liệu khi mất điện. Không giống với các thiết bị theo dõi điện năng khác, TED không sử dụng pin.
TED còn cung cấp phần mềm TED Footprints cho phép ngƣời dùng có thể có một cái nhìn chi tiết, dễ hiểu hơn để biết đƣợc liệu gia đình mình có sử dụng lãng phí điện năng, tiền bạc hay không. Các phiên bản nâng cấp của phần mềm này đƣợc tải về miễn phí. TED có khả năng lƣu trữ đƣợc lƣợng dữ liệu đo đạc trong 10 năm. Độ chính xác của thiết bị này là 98%.
Hệ thống cũng hỗ trợ thể hiện trạng thái tiêu thụ dƣới dạng biểu đồ, mô hình rất dễ hiểu. Thiết bị đo plug-load Thiết bị plug-load đƣợc thiết kế để đo một thiết bị duy nhất, nó đƣợc cắm vào một ổ điện còn thiết bị cần đo sẽ đƣợc cắm vào thiết bị plug-load đó. Phần lớn các thiết bị đo plug-load có thể hiển thị giá trị tức thời, mức tiêu thu điện dƣới dạng kWh, một số thiết bị còn có thể truyền tải các số liệu đó thông qua cổng serial, ethernet hay qua mạng không dây Wifi. Những thiết bị này là công cụ cần thiết để tính toán, kiểm soát điện năng, cho phép ngƣời dùng đo số liệu của một thiết bị duy nhất và đánh giá chi phí sử dụng của thiết bị đó một cách tƣơng đối.
Cần chú ý rằng : để đƣa ra kết quả chính xác, quá trình đo một thiết bị đơn lẻ có thể kéo dài tới 2 ngày kể cả khi sử dụng thiết bị đặc dụng vì có sự ảnh hƣởng của những biến đổi trên tải.