Новые технологические решения для “умного” дома.

Рост уровня жизни меняет представление потребителей о комфорте. Современные дома буквально «напичканы» электроникой и бытовой техникой. Увеличивается и средняя площадь жилых помещений. Все это ведет к росту счетов за энергию в структуре семейного бюджета. В России доля энергозатрат в общих потребительских расходах превышает 5%, а в низшей по доходам квинтильной группе приближается к 10%. Сэкономить на платежах можно за счет использования новых энергоэффективных технологических решений, которые лежат в различных плоскостях: применение новых материалов в изоляции зданий, повышение эффективности систем отопления и кондиционирования помещений, использование бытовой техники с высоким классом энергоэффективности, отказ от ламп накаливания в системах освещения и др.

В Программе «Цифровая экономика» отдельно отмечена необходимость формирования среды для развития умных городов. При этом умный дом можно рассматривать в качестве структурной единицы умного города. Оптимальная организация энергопотребления также является важным стимулом для домохозяйств, проживающих в загородных домах большой площади, а также не имеющих возможности пользоваться дешевыми источниками энергии (в т.ч. не имеющие газоснабжения). Вопрос энергосбережения является важным и для коммерческих потребителей.

С развитием ИКТ, микроэлектроники, нанотехнологий все больше «умных» технологий проникают в повседневную жизнь, делая ее более энергоэффективной. В данном выпуске представлены некоторые технологические тренды, обеспечивающие управление и контроль за энергопотреблением в доме.

НАКОПИТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Быстрое развитие распределенной генерации на базе возобновляемых источников энергии с середины 2000-х гг. выдвинуло на передний план задачу обеспечения равномерности поставок электрической энергии до потребителя. Выработка энергии солнечными панелями и ветровыми установками зависит от погодных условий, что может привести к перебоям с поставками электроэнергии в течение суток. Эту проблему позволяют решить накопители, которые сохраняют энергию, генерируемую в определенные периоды времени, и отдают ее в сеть по мере необходимости (например, в периоды пиковых нагрузок).

В области хранения электроэнергии для малых энергетических систем существуют различные технологические решения: батареи, маховики, сверхпроводники и др. С 2014 г. стандартом для частного дома становятся литий-ионные аккумуляторы, демонстрирующие наилучшее соотношение таких параметров, как энергетическая плотность, время разряда батареи, безопасность, жизненный цикл и издержки. В течение светового дня фотоэлектрический генератор вырабатывает энергию, ее излишки накапливаются в аккумуляторе, а ночью расходуются. Аккумулятор также способен забирать электроэнергию из централизованной сети ночью (при пониженном тарифе) и отдавать в сеть по мере необходимости. За счет этого происходит выравнивание колебаний суточного спроса и предложения электроэнергии в домохозяйствах, подключенных к распределенной энергосистеме. Для потребителя это означает уменьшение счетов за электроэнергию, для энергосетевой компании — сокращение спроса в периоды пиковой нагрузки.

"УМНЫЕ" ТЕРМОСТАТЫ

Поддержание оптимального температурного режима в доме находится в фокусе внимания современного потребителя. Вместе с тем, большинство пользователей считают обязанности по регулированию температуры в помещении слишком утомительными. С развитием когнитивных технологий забота об отоплении и кондиционировании помещения ложится на интеллектуальные устройства. В частности, они автоматически понижают температуру, когда дом пуст, и нагревают до комфортной, когда, например, GPS-сигнал с автомобиля показывает, что владелец возвращается домой.

Обычные термостаты позволяют регулировать температуру в доме в ручном режиме: это простая панель управления для отопления и кондиционирования воздуха. В программируемых термостатах можно устанавливать температурный режим в зависимости от времени суток. «Умные» термостаты обладают функцией «обучения»: они сами «запоминают» распорядок дня и привычки домовладельца и, в соответствии с этим, автоматически регулируют температурный режим в доме. Они также способны перенастраиваться в зависимости от условий окружающей среды (температуры воздуха на улице и в помещении, влажности и др.). Как правило, «умные» термостаты подключены к Интернету, поэтому пользователи могут контролировать климат в доме удаленно (обычно через приложение на смартфоне) и отслеживать потребление энергии в режиме реального времени.

"УМНОЕ" ОСВЕЩЕНИЕ

Проблема сокращения энергетических затрат была в значительной степени решена за счет изобретения светодиодной лампы, которая позволяет почти в два раза снизить электропотребление. Светодиодные лампы рассчитаны на длительный срок службы (15–20 лет) и потребляют на 85% меньше энергии, чем лампы накаливания, безопасны для потребителя в отличие от люминесцентных ламп. Развитие платформенных технологий ИТ-сектора позволило оснастить осветительные приборы интеллектуальной системой управления, что сформировало новое видение перспектив развития «умного» освещения — переход к концепции освещения, повышающего уровень повседневного комфорта человека (Human Centric Lighting): создание хорошего настроения, лечение и профилактика многих заболеваний, проведение праздников и др.

Интеллектуальные системы освещения способны реагировать на изменения различных параметров (нахождение человека в помещении, движение, цветовая температура, уровень естественного освещения и др.). Технологическое развитие в этой области сосредоточено в двух направлениях: дальнейшее повышение энергетической эффективности светодиодных ламп (со 130 до 250 люменов на ватт) и их оснащение компонентами управления и связи (датчики, микроконтроллеры, ресиверы и др.). В перспективе после 2020 г. «умные» системы освещения будут регулировать биоритмы организма, повышать настроение и работоспособность человека.

Источник: Мониторинг глобальных технологических трендов от Института статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.

Материалы подготовлены с использованием системы интеллектуального анализа больших данных iFORA, созданной ИСИЭЗ НИУ ВШЭ. Более детальную информацию о результатах исследования можно получить в ИСИЭЗ НИУ ВШЭ.