HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM (HEMS)

รถยนต์ไฟฟ้าที่ชาร์จไฟได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตได้เองภายในบ้าน

คงรอกันอีกไม่นานสำหรับบ้านที่ติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา(Rooftop Solar Cell)จะสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้คุ้มค่ามากยิ่งขึ้น เพราะจะสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตได้สำหรับการชาร์จ "รถยนต์ไฟฟ้า" (EV) โดยกลุ่มนักวิจัยจากFraunhoferประเทศเยอรมนีได้พัฒนารถยนต์ไฟฟ้าให้สามารถใช้งานร่วมกับพลังงานไฟฟ้าของบ้านแห่งอนาคตได้ ซึ่งบ้านนี้จะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ผู้อยู่อาศัยสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคาได้มากขึ้น ไม่เพียงแต่การผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในครัวเรือนเท่านั้น  แต่ยังรวมถึงการจ่ายไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้กับรถยนต์ไฟฟ้าของผู้อยู่อาศัยได้อีกด้วย ซึ่งระบบที่ควบคุมการจัดการใช้พลังงานไฟฟ้าร่วมกับการผลิตพลังงานไฟฟ้าและรถยนต์ไฟฟ้านี้  เรียกว่า "Home Energy Management System (HEMS)"

ในประเทศเยอรมันนีได้มีบ้านตัวอย่างประหยัดพลังงานและมีการใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ ที่เมือง Fellbach ซึ่งเป็นหมู่บ้านแห่งใหม่ที่ถูกพัฒนาขึ้นจากโครงการ Fellbach ZeroPlus แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลเยอรมันนี จากการสำรวจพบว่าระบบไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่ติดตั้งบนหลังคาของบ้านสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าภายในบ้านเพียงอย่างเดียว ฉะนั้นพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินเหล่านี้สามารถป้อนเข้าระบบสายส่งได้ นอกจากนี้พลังงานดังกล่าวยังใช้สำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้อีกด้วย

Dominik Noeren นักวิทยาศาสตร์สถาบัน Fraunhofer-Gesellschaft ได้พัฒนารถไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและเหมาะสมกับการใช้งานประจำวันของผู้ใช้ Noeren และทีมงานได้ออกแบบสถานีชาร์จความเร็วสูง มีขนาด 22 กิโลวัตต์ (kW) และระบบการจัดการพลังงานภายในบ้าน (Home Energy Management System, HEMS) โดยบ้านตัวอย่างนี้มีซอฟแวร์ Java-based HEMS ซึ่งทำงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ฝังตัวในระบบ

source: http://denso-europe.com

ระบบ HEMS นี้สามารถเก็บรวบรวมข้อมูลการใใช้พลังงานไฟฟ้าต่าง ๆ ภายในบ้านซึ่งประกอบไปด้วยระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์, การใช้งานขอรถยนต์ไฟฟ้า, ระบบทำความร้อนและการใช้พลังงานไฟฟ้าอื่น ๆ ระบบนี้จะแสดงการใช้พลังงานไฟฟ้าและรายงานให้เจ้าของบ้านทราบเกี่ยวกับการใช้พลังงานในแต่ละช่วงเวลาของวัน นอกจากนี้ระบบ HEMS  ยังมีการคาดการณ์ความเข้มแสงอาทิตย์ในอีก 20 ชั่วโมงหรือมากกว่าแล้วแจ้งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับผู้ใช้งานทราบถึงปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สามารถใช้ได้  มีการวิเคราะห์และคาดการณ์โหลดพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในครัวเรือนในแต่ละชั่วโมง  การใช้ข้อมูลดังกล่าวจะสามารถกำหนดการใช้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าได้ตลอดเวลา

ในช่วงสองปีของการทดลองใช้งานนั้นมีการประยุกต์ใช้กับแอพลิเคชั่นบนระบบปฏิบัติการ Android ซึ่งได้ผลการตอบรับที่ดีจากเจ้าของบ้าน  แอปพลิเคชั่น HEMS ทำให้เห็นภาพรวมของกระบวนการทั้งหมดและกระแสไฟฟ้าจริงในเวลาต่างๆและช่วยในการคาดการณ์ความเข้มแสงอาทิตย์ โดยมีการแสดงข้อมูล ในรูปแบบกราฟิกและตัวเลข การใช้งานผ่านแอพลิเคชั่นนี้ผู้ใช้สามารถควบคุมสถานีชาร์จเช่นเดียวกับการดูระดับการชาร์จแบตเตอรี่และเวลาในการชาร์จของรถยนต์ไฟฟ้า

การสร้างสถานีชาร์จไฟฟ้าที่เหมาะสมนั้นจะต้องรู้ระดับการชาร์จแบตเตอรี่ในปัจจุบันของรถเช่นเดียวกับการวางแผนการเดินทาง การจัดการระบบพลังงานจะใช้ข้อมูลนี้ร่วมกับการคาดการณ์สภาพอากาศและการคาดการณ์ปริมาณการใช้ไฟฟ้าผ่านเครือข่ายพลังงานที่ใช้ในครัวเรือน แล้วคำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้และจะต้องชาร์จไฟฟ้าเท่าใด รวมทั้งช่วงเวลาที่เหมาะสำหรับการชาร์จรถไฟฟ้าโดยใช้สัดส่วนที่เป็นไปได้มากที่สุดของการผลิตพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ Noeren มีความเห็นว่า"มันเป็นต้นทุนที่มีความคุ้มค่ามากกว่าการผลิตไฟฟ้าเพื่อส่งให้กับรัฐบาลเพียงอย่างเดียว" ระบบ HEMS ช่วยให้ผู้ใช้งานรู้ข้อมูลในการขับรถแต่ละครั้ง  การคาดการณ์ความเข้มของแสงอาทิตย์ และการใช้พลังงานของครัวเรือนในปัจจุบันให้สอดคล้องกับการชาร์จรถไฟฟ้าในแต่ละครั้ง โดยอ้างอิงจากการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาหรือชั้นดาดฟ้าของบ้าน  ทำให้เจ้าของบ้านสามารถเพิ่มสัดส่วนของการใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นในครัวเรือน ซึ่งไม่เพียงแต่จะช่วยให้เจ้าของบ้านลดค่าใช้จ่ายของพวกเขา แต่ยังช่วยด้านสิ่งแวดล้อมด้วย การเพิ่มสัดส่วนของการใช้พลังงานไฟฟ้าในครัวเรือนช่วยลดภาระของระบบสายส่งในขณะที่บ้านเรือนก็ได้ลดการเสียภาษีจากค่าพีคของระบบอีกด้วย

ระบบ HEMS ยังมีการพัฒนาเพื่อควบคุมระยะไกลจากสัญาณ wireless  Bluetooth หรือ WLAN ซึ่งสามารถเปิดใช้งานและยกเลิกการใช้เครื่องใช้ในครัวเรือนโดยสองในห้าของบ้านตัวอย่างในโครงการ Fellbach ZeroPlus นี้  ได้ประสบความสำเร็จในการใช้รถยนต์ไฟฟ้าชาร์จไฟโดยใช้พลังงานจากโซลาร์เซลล์จากหลังคาบ้าน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดลองการใช้งานระบบมาตั้งแต่ช่วงกลางปี 2014

Bibliography

solarthermalmagazine.com. (NOVEMBER 5, 2015). SOLAR ELECTRIC VEHICLE CHARGING AT HOME. Retrieved from https://solarthermalmagazine.com: https://solarthermalmagazine.com/2015/11/05/solar-electric-vehicle-charging-at-home/

HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM (HEMS)