HƯỚNG TỚI NĂNG LƯỢNG XANH

Năng lượng có thể tái tạo đang là vấn đề thời sự và  dành được sự hỗ trợ của cả khu vực tư nhân lẫn nhà nước. Trong nỗ lực để giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, phần lớn các quốc gia phát triển hiện đang đầu tư rất nhiều tiền của vào các tuabin sức gió và năng lượng mặt trời cũng như các công nghệ tiên tiến khác ví dụ như năng lượng từ đại dương.Tuy nhiên các dự án lớn chỉ đề cập đến một khía cạnh trong kỷ nguyên mới về sản suất năng lượng.

Các nhà máy điện năng lượng tái tạo nhìn chung có khả năng sản xuất từ 1 – 100 kW điện đang được lắp đặt ở khắp nơi, tận dụng các khoảng không gian trống như mái nhà hoặc những bãi đỗ xe.

 

Từ quan điểm khách quan, dạng thức sản xuất năng lượng tại các  khu vực nhỏ như vậy có nghĩa là có sự chuyển dịch phương thức quản lý và truyền năng lượng. Các tòa nhà hiện đang đóng một vai trò mới trong mạng lưới điện năng, và không chỉ tiêu thụ năng lượng mà còn sản sinh ra năng lượng. Quá trình song songnày được biết đến như là hệ thống “liên kết lưới” (“grid-tie”). Nhưng cũng có các tòa nhà “không nằm trong lưới” (”off-grid”) hoàn toàn tách biệt.

Việc sản xuất điện cục bộ sử dụng năng lượng từ gió và mặt trời.

Trong quá trình nỗ lực sản xuất năng lượng sạch, sẽ là vô ích nếu chỉ tính đến việc sản xuất năng lượng. Khía cạnh quan trọng khác  phải là quản lý năng lượng ở nơi tiêu thụ để năng lượng được sử dụng ttheo cách hiệu quả nhất.

Tiêu chuẩn KNX phù hợp một cách hoàn hảo trong triết lý này, vì nó giúp tránh việc lãng phí năng lượng. Năng lượng sạch nhất là năng lượng không được tiêu thụ!

Sản xuất năng lượng có thể tái tạo tại chỗ

Một cơ sở lắp đặt  sản xuất điện năng điển hình dựa trên năng lượng tái tạo bao gồm:

1, Hấp thụ năng lượng

Các tấm năng lượng mặt trời là phương pháp phổ biến nhất để thu năng lượng, nhưng viphụ thuộc vào khí hậu và địa điểm của tòa nhà, nên các hệ thống khác cũng có thể được sử dụng. Những hệ thống này bao gồm các tua bin sức gió và BIPV (các phần tử quang điện được tích hợp vào tòa nhà) – một phương pháp đang ngày trở nên quan trọng vì việc sản xuất năng lượng là một phần chức năng của chính cấu trúc tòa nhà.

Ví dụ về BIPV dưới dạng một lớp PV kép (Nguồn: Onyx Solar)

2, Dãy ắc quy dự phòng:

Trong trường hợp hết điện, một dãy ắc quy có thể cung cấp năng lượng đủ để duy trì những hệ thống chủ ếu trong một vài giờ. Trong các dự án tòa nhà “không nằm trong lưới”, dự phòng ắc quy là bắt buộc để năng lượng có sẵn ngay cả khi không sản sinh ra năng lượng.

3, Biến tần DC/AC

Việc sản xuất điện năng sử dụng các pin năng lượng mặt trời hoặc cảm ứng điện từ dẫn đến điện một chiều (DC), và nó phải được chuyển đổi thành điện xoay chiều (AC). Điện xoay chiều có hàng loạt các lợi thế so với điện một chiều về phương diện truyền tải điện, đó là lý do tại sao tất cả các cơ sở lắp đặt điện năng được thiết kế để vận hành với điện xoay chiều.

4, Hệ thống liên kết lưới và không nằm trong lưới:

Nếu các cơ sở lắp đặt sử dụng mô hình liên kết lưới, tòa nhà có thể lấy năng lượng từ lưới khi việc sản xuất tại chỗ không đủ. Ngược lại, nó có thể đẩy năng lượng vào mạng lưới nếu sản sinh một lượng dư thừa. Việc bồi thường hay bị phạt về kinh tế sẽ phụ thuộc vào luật pháp ở mỗi nước.

Nếu một tòa nhà hoàn toàn tách biệt  và dựa duy nhất vào năng lượng được hấp thu, nó đang sử dụng một mô hình không thuộc lưới.

5, Thiết lập hệ thống điện:

iStock_000002953886_greenplandrawing2

Như với bất kỳ tòa nhà nào khác, bất kể nguồn năng lượng được tiêu thụ, tòa nhà sẽ cần một hạ tầng lắp đặt điện.

Sản xuất năng lượng tái sinh

Lắp đặt điện tòa nhà

Biến tần DC/AC

Dãy ắc quy dự phòng

Lưới điện (liên kết lưới)

Các ắc quy hữu dựng trong trường hợp hết điện

Tòa nhà lấy hoặc đẩy năng lượng dựa trên sự cân bằng của lưới.

Sơ đồ việc sản xất năng lượng tại chỗ.

Những lợi thế của việc sử dụng KNX tại dự án sản xuất năng lượng tại chỗ.

Hiển nhiên rằng một hệ thống có mục tiêu tích hợp, giám sát và điều khiển tất cả những hệ thống nhỏ là cần thiết nhằm đảm bảo sự hiệu năng tối đa. Công nghệ KNX lý tưởng đối với mục đích này và có thể đóng một vai trò quan trọng bằng việc tương tác với các khía cạnh khác như sau:

1, Việc sản xuất năng lượng.

Nhờ việc đo lường năng lượng, chúng ta có thể giám sát việc sản xuất điện năng tại bất cứ thời điểm nào, cũng như điều chỉnh hoạt động của tòa nhà dưới những điều kiện tốt nhất. Các chứng nhận tòa nhà xanh, như LEED(Xếp hàng đầu trong Các Thiết Kế về Môi Trường và Năng Lượng của Ủy Ban Nhà Xanh của Mỹ), nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thể hiện các giá trị, như sản xuất năng lượng hoặc tiêu thụ năng lượng, trong các khu vực nhà nước, do vậy giúp nâng cao nhận thức cho người sử dụng tòa nhà.

2, Dự phòng năng lượng

Trong trường hợp hết điện, tòa nhà sẽ có một lượng năng lượng có sẵn nhất định. Nếu dung lượng của ắc quy được giám sát, các hoạt động khác vẫn có thể được tiến hành nhờ việc duy trì năng lượng. Ví dụ, các hạng mục khác có thể được thiết lập, để khi dung lượng ắc quy sụt giảm, các hệ thống hoặc thiết bị tải có thể được tắt lần lượt, từ ít quan trọng đến quan trọng nhất.

3, Điều khiển tòa nhà

KNX đưa ra các giải pháp đa dạng liên quan đến việc kiểm soát các hệ thống. Hệ th ống sưởi, điều hòa, thông gió (HVAC), chiếu sáng, cửa chớp và mái che, một loạt các cảm biến, chuông kỹ thuật, các van cảm ứng (solenoid) – càng nhiều hệ thống càng tốt.Ý tưởng là để có những giải pháp toàn cầu bao quát nhiều chức năng nhất có thể nhằm tiết kiệm năng lượng và tránh lãng phí các nguồn năng lượng.

Ví dụ, các hoạt động đơn gian hư thiếp lập hệ thống điều hòa ở chế độ stanby trong khi cửa sổ mở sẽ giúp tránh lãng phí năng lượng. Các giải pháp hiện đại hơn cũng có sẵn, ví dụ: làm mát tự do “free-cooling”. Điều này bao gồm việc làm mát tòa nhà vào buổi tối khi nhiệt độ bên ngoài giảm, dẫn đến việc cần ít năng lượng hơn để làm mát tòa nhà vào buổi sáng khi nhiệt độ tăng. Trường hợp này xảy ra điển hình ở các nước vùng Địa Trung Hải.

Tất các các giải pháp này có thể được tiến hành khi sử dụng KNX như một hệ thống cục bộ giám sát các hệ thống nhỏ khác thông qua bảng điều khiển (“on board”).

4, BMS (hệ thống quản lý tòa nhà)

KNX mang tính cục bộ, có nghĩa là không cần bộ xử lý trung tâm, nhưng nó cho phép thiết kế toàn bộ hệ thống BMS, tích hợp với SCADA (Điều Khiển Giám Sát và Thu Thập Dữ Liệu) và giải pháp OPC (OLE dành cho Kiểm Soát Xử Lý)…

Mức độ tích hợp này chỉ có thể thực hiện được với một tiêu chuẩn như KNX, với các giải pháp đa dạng dành cho đo lường năng lượng, tiết kiệm năng lượng, điều khiển với các thiết bị điện, các cổng tới hệ thống HVAC, và quản lý dựa trên máy chủ OPC hoặc quản lý từ xa.

Việc giám sát năng lượng tái tạo sử dụng một máy chủ KNX  (nguồn: knxengineering.com)

Tiêu chuẩn công nghệ KNX – Chìa Khóa đối với Quản Lý Năng Lượng

Công nghệ KNX là một công cụ mạnh mẽ các nhà tích hợp hệ thống sử dụng để chuyển giao các dự án chất lượng cao về mặt tự động hóa tòa nhà. Các giải pháp có thể thực thi chỉ bị hạn chế duy nhất bởi sự tưởng tượng của chuyên gia tích hợp hệ thống, trong khi nhiều nhà sản xuất KNX (hơn 300 và còn nhiều hơn nữa) khiến sự lựa chọn trở nên rất đa dạng. Với càng ngày càng nhiều các sản phẩm thuộc hầu hết mọi lĩnh vực trong tòa nhà, một mạng lưới tin cậy của các thiết bị phù hợp tiêu chuẩn có thể được triển khai hoạt động theo mục tiêu chung: sử dụng năng lượng hiệu quả.

Kết luận

Ngày nay hầu như không thể tưởng tượng được rằng một tòa nhà mới sẽ được thiết kế mà không xem xét đến việc quản lý năng lượng như một cách thức tiên phong trong việc làm giảm mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà, các hóa đơn thanh toán và khí thải  C)02

Các chứng nhận tòa nhà xanh,  năng lượng liên tục tăng giá và việc gtăng cường nhận thức về môi trường sẽ thúc đẩy nhu cầu của các hệ thống quản lý năng lượng trong các tòa nhà và gia đình, nơi mà năng lượng tái tạo được sản xuất và quản lý  cục bộ.

Thành phố thông minh là một khái niệm đòi hỏi những giải pháp kiểu như vậy, nơi việc sản xuất và tiêu thụ năng lượng được tích hợp và các tiêu chuẩn, ví dụ như KNX, là phương t thực đáng tin cậy và hữu hiệu trong việc sử dụng năng lượng hiệu quản.

 

Jesus Arias Garcia là cộng tác viên tư vấn về kỹ thuật cho KNXin, một công ty tư vấn kỹ thuật chuyên về công nghệ KNX và tòa nhà xanh. Ông là đồng tác giả  của cuốn sách sắp ra mắt “Làm thế nào để giải quyết với các chiến lược LEED bằng việc áp dụng các giải pháp công nghệ trên nền tảng tiêu chuẩn KNX (ISO-IEC 14543-3)”.

Nguồn : http://knxtoday.com/2013/12/2833/going-green-knx-and-the-new-era-of-energy-production.html

Footer