ניתוח אות צריכת החשמל לצורך זיהוי צרכנים ובדיקה מעמיקה יותר של צרכני החשמל

נכתב על ידי אורלי ליבה, הוצג בא-כנס גריק 2010

רקע:

בשוק קיימים מספר מדי צריכה ביתיים אשר בעזרת ההשראות על קו החשמל מסוגלים למדוד את צריכת ההספק בכל רגע. מדי הצריכה מראים גם את צריכת החשמל המצטברת ומחשבים את עלות החשמל. מחקרים שונים מראים שניתן לחסוך כ20% מהצריכה רק מתוך ידיעת צריכת החשמל בזמן אמת.
מוצרים לדוגמא:
הינשוף: www.theowl.com
וואטומטר: www.wattometer.co.il/watt-o-meter.html
ווטסון: www.diykyoto.com/uk
בביתי היה וואטומטר כמה זמן והוא בהחלט נותן תמונה יפה על הצרכנים הכבדים יותר ומאפשר לחסוך חשמל בצורה נבונה. הוואטומטר הושאל לי במסגרת פיילוט של הקואופרטיב לאנרגיות מתחדשות (www.ecoop.org.il). סיכום הפיילוט בקישור הזה.

גרף הצריכה הנ"ל מראה את ההספק שנצרך במהלך כמה ימים. ניתן לראות מגרף הצריכה את הצרכן העיקרי, דוד המים החמים ואת המחזוריות של המקרר.

השאלה היא האם ניתן לעשות ניתוח חכם יותר של מדידת הצריכה וכיצד להשתמש בה כדי לחסוך יותר חשמל?

- מדי הצריכה השונים מראים את הצריכה בכל רגע, אך לא ניתן להסיק ישירות או באופן אוטומטי מיהוא הצרכן.
- מחקרים בנושא מראים שניתן לזהות צרכנים מתוך האות החשמלי של הרשת- לכל צרכן "טביעת זרם" ייחודית.
- ישנם מאמרים שמדברים על מדידה בשקע, כלומר, נפרדת לכל צרכן.
- להערכתי ניתן  גם להשתמש באות מהפאזה הראשית, לעבד אותו באופן מעמיק יותר ולהפריד בין המכשירים, לא זקוקים למד השראות נפרד לכל צרכן (לכך מצאתי מאמרים תיאורטים בלבד)
- המאמרים מדברים על שיטות זיהוי לפי צריכת זרם:
  * רמות שונות של צריכת חשמל בוואט (1): כמה רמות שונות יש, כמה פעמים כל רמה מופיעה בזמן מסוים
  * מאפייני זרם (2): אמפליטודה, יחס בין מקסימום לממוצע, זמן דעיכת הזרם
  * מבט על עקומת הזרם ועיבוד (3). גם בעקומה הכוללת ניתן להבחין בצרכנים השונים
- דרושות דגימות תכופות של מד הצריכה. הוואטומטר למשל מסוגל לדגום כל 6 שניות. אבל בשביל זיהוי מעמיק צריך דגימות לפחות באחד קילו הרץ (הערכה מתוך מאמר (3))
- חוץ מבעזרת ההשראות על פאזת החשמל, ישנן הצעות לזיהוי פעולה של מכשירים בעזרת הקול שהם משמיעים כשהמדידה בעזרת מיקרופונים.

יישומים:

- דו"ח ביתי לגבי צריכת מוצרים שונים בשעות שונות. יכול לעזור להסיק על בידוד תרמי וכו'
- Pie chart  שמראה באחוזים כמה חשמל צרך כל מכשיר מסך הצריכה.

- הצעה אוטומטית של איך ניתן לחסוך וכמה בהתאם להרגלים של הבית. למשל, כמה תחסוך התקנת מאוורר תקרה, בידוד טוב יותר, החלפת מנורות, שימוש בדוד שמש וכו'
- עיבוד מורכב של נתונים על מנת לבצע החלטות, למשל, בחדר שרתים, ביום קר, אם המזגן עובד קשה, סימן שאולי יש תקלה באחד המחשבים או במזגן.
- אילו עוד יישומים יש לזה?

הערות והצעות מהקהל:

- תצוגת המדים מיושנת ולא נגישה. יש להפוך אותה ליותר אינטואיטיבית ומעניינת.
- המוצר לא user friendly
- רעיון הוא לעשות משחק חסכון: להציג צריכה ולנסות, בתוך המשחק, לחסוך כל פעם יותר. המשחק גם יציע פתרונות חסכון בהתאם להתפלגות הצריכה האישית של כל בית (למשל, לכוון את המזגן מעלה יותר). משחק ותחרות מעודדים חסכון.
- ניתן לשתף ברשת צריכה של מוצרים שונים, למשל, צריכת החשמל החודשית של מקררים שונים, כדי לדעת אם כדאי להחליף את המוצר.
- יש לשתף את "טביעת הזרם" של המוצרים כדי שהתוכנה תוכל לזהות את הצרכנים ללא כיול או התאמצות מצד המשתמש. אולי אף כחלק מהמידע של היצרן על המוצר.
- לעיתים יש בעיה בהתקנה, למשל אם שלושת הפאזות צמודות ולחוצות ואין מקום להכניס את טבעת ההשראות. כרגע אני לא מכירה פתרון פשוט לנושא, פרט להתקנה של מד על השקעים או מדים ספציפיים על חוטי חשמל שונים.
- הצעות נוספות יתקבלו בשמחה

מאמרים:

1. Domestic Power Consumption Measurement and Automatic Home Appliance Detection1-3 September, 2005  Faro, Portugal

2. A Method of Appliance Detection Based on Features of Power Waveform (Proceedings of the 2004 International Symposium on Applications and the Internet, IEEE).

3. Exploration on Load Signatures (International Conference on Electrical Engineering (ICEE) 2004, Japan)

4. Electric load information system based on non intrusive power monitoring, MIT doctorate thesis, Kwangduk Douglas Lee, 2003.