Energihuset Intelligent energistyring

Transkript

1 Energihuset Intelligent energistyring Allerede i dag kan man få systemer, der kan styre og/ eller regulere vores forbrug af el, vand, varme og måske ventilation i vores boliger. I fremtiden vil disse systemer blive mere almindelige, og vi vil få sensorer og computere, der kan hjælpe os med at spare på energien og fordele energiforbruget til tidspunkter, hvor prisen er lav. Du kan lære mere om disse løsninger ved at vælge én af følgende tre opgaver: Mobile sensorer Smart Grid-simulator Energihuset

2 OM MOBILE SENSORER Nogle steder har du sikkert oplevet, fx at lyset i et rum tænder, når du træder ind i rummet. Dette sker, fordi en sensor registrer en ændring i fx lys, skygge, varme eller bevægelse. Sensoren sender derved et elektrisk signal til lampen, som derefter tænder. Andre steder er det måske en dør, der åbner sig; en tyveri-alarm, der går i gang eller noget helt tredje, der sker. Find selv eksempler på sensorer, som vi kan møde i hverdagen! Her i laboratoriet har vi to mobile sensorer. Sensorerne er placeret på hver sin kasse. På begge kasser er der en kontakt, hvor du kan tænde for systemet, samt en lampe, der kun lyser, når den får et signal fra sensoren. Når der er tændt for kontakten, vil sensoren registrere bevægelse (infrarød stråling) i området foran sensoren. Når det sker, sender sensoren et elektrisk signal til lampen, som derved tænder. Opgaver og udfordringer Find et sted på din skole, hvor det vil være smart at bruge en sensor fx til at tænde for lyset! Husk: Det er smart, hvis sensoren kan medvirke til, at skolens forbrug af energi bliver mindre! Husk også: Sensoren skal placeres, så den kan se alle personer, der kommer ind i rummet! Tag en af kasserne med derhen, hvor du mener, at det vil være smart at bruge sensoren. Placér kassen, hvor du mener, at den vil virke bedst. Afprøv derefter systemet. Hvis du mener, at sensoren skal styre andet end tænd/sluk af lys, skal du bare notere det på svarfelterne på næste side. Svar også på de andre spørgsmål. PS: Du må gerne finde flere steder, hvor sensorer kan være smarte at bruge på skolen.

3 Hvor på skolen mener du, at det vil være smart at bruge sensoren? Hvad skal sensoren tænde/slukke for? Hvor og hvordan skal sensoren placeres, for at virke mest hensigtsmæssigt? Hvilke fordele mener du, at det vil være smart at bruge sensoren til netop der?

4 OM SMART GRID-SIMULATOREN Smart Grid er en internationalt anvendt betegnelse for elektronisk styring af hele elforsyningen. I mange lande er man er i fuld gang med at udvikle disse intelligente elsystemer. Ønsket er at skabe systemer, der forbedrer effektivitet, pålidelighed, økonomi og ikke mindst bæredygtighed i vores elforsyning. Smart Grid anses som en forudsætning for, at vi i Danmark kan håndtere de store variationer i mængden af strøm i elnettet, der vil opstå i takt med, at vindmøller og andre vedvarende energikilder skal levere en stadigt større del af elektriciteten. Du kan se to korte film om Smart Grid på flg. link: (6:42) dks-forskning-og-udvikling/smart-grid/sider/film-smart- Grid-Danmark.aspx (14:38) Her i laboratoriet har vi en simulator, der består af to paneler. På det ene panel kan en gruppe på 2-3 personer styre (simulere) samfundets energiforsyning, og på det andet panel kan en anden gruppe styre (simulere) samfundets energiforbrug. Simuleringen forgår over et døgn (forkortet til ca. 12 min.) i år Opgaver og udfordringer Se figur næste side Del jer i to hold, der skal styre henholdsvis elforsyningen og el-forbruget. El-forsyningen skal sørge for, at forbrugerne har den energi, de har brug til den billigst mulige pris og med den mindst mulige udledning af C0 2 til atmosfæren (se den samlede produktion nederst til venstre på panelet). Forbrugerne skal foretage nogle valg med hensyn til deres hjem, og de skal dagligt sørge for at forskellige processer udføres: madlavning, vask, opladning af elbilen mm. Forbrugeren har en interesse i at dette gøres til den mindst mulige pris. Døgnet starter og slutter kl. 7 om morgenen. Når døgnet er gået vurderes præstationerne. El-produktionen vurderes på følgende: Har de undgået, at elforsyningen har været overbelastet, og/eller at elforsyningen er brudt ned (se de røde, gule og det grønne felt øverst til højre på panelet) Har de minimeret overskudsproduktionen - der går til spilde Har de minimeret CO 2 -udledningen Forbrugerne vurderes på følgende: Har de udført de faste opgaver i løbet af dagen: tilberedning af morgenmad, frokost og aftensmad klaret opvasken og tøjvasken opladt deres elbil Har de udført ovenstående til en fornuftig udgift (se de varierende priser øverst til højre på panelet)

5

6 SMART GRID arbejdsark - forbruger Vi skriver året 2020 energien er steget i pris i forhold til nu. Der er indført intelligente systemer, så forbrugerne betaler skiftende priser for energien afhængig af produktionsmetoder og efterspørgsel. Alle forbrugere har deres egen el-bil. Mange forbrugere har deres eget solpanel på taget. Mange funktioner, der angår forbruget, er computerstyrede, men i denne øvelse skal I (forbrugerne) selv foretage nogle valg i løbet af et døgn, der går fra kl. 7 om morgenen til næste dag kl. 7. Før døgnet begynder, skal I foretage nogle valg disse kan ikke ændres i løbet af døgnet. Valgene foretages på knapperne i panelets venstre side: Har I eget solpanel? Tryk Tænd/Sluk Vælger I at have alle apparater i huset til at stå i standby, når de ikke bruges så de lynhurtigt kan tændes? Tryk Tænd/Sluk Har alle beboere i huset eget TV, egen radio, PC mm? Tryk Tænd/Sluk Hvilken energikilde har I huset - varmepumpe, fjernvarme, oliefyr eller el-varme? Bemærk her: Varmeforbruget afregnes over elregningen Tryk Tænd udfor én af energikilderne Når I som forbrugere har truffet disse valg, skal I notere disse valg på resultatarket (næste side). Herefter giver I besked til det andet hold, som styrer forsyningen de vil så starte døgnets forløb. I løbet af døgnet, skal I foretage en række valg: I skal lave mad 3 gange morgenmad, frokost og aftensmad I skal klare opvask og tøjvask - mindst én opvask og mindst én tøjvask - i løbet af døgnet I skal sørge for, at bilen er klar til at køre 3 gange i løbet af døgnet, og den skal være fuldt opladet, når døgnet er gået. I kan løbende foretage en række aflæsninger på kontrolpanelet: Hvor meget producerer jeres solpanel hvis I har et sådant? Hvad er den aktuelle pris pr kwh? Hvad er klokken? Hvad er det samlede forbrug i løbet af det igangværende døgn målt i kr? I får løbende information på LCD-displayet om jeres valg og opgaver. Hvis I ikke udfører jeres opgaver i løbet af døgnet pålægges i en strafafgift svarende til den forventede udgift til at klare opgaverne efter en gennemsnitlig takst. Når døgnet er gået får I en række data om jeres forbrug og udgifter oplyst. Noter også disse oplysninger på resultatarket (næste side).

7 SMART GRID resultatark - forbruger Inden I gennemfører et døgn på simulatoren, skal I notere følgende: Valg før døgnets start Eget solpanel App. på standby Eget TV, radio mm. JA NEJ JA NEJ JA NEJ Varmepumpe Fjernvarme Oliefyr Elvarme JA NEJ JA NEJ JA NEJ JA NEJ Når I har gennemført et døgn på simulatoren, aflæser I følgende data : FORBRUG,00 KR. STRAFAFGIFT,00 KR. BIL KØRT I STÅ GANGE SAMLET UDGIFT,00 KR.

8 SMART GRID arbejdsark - forsyning Vi skriver året 2020 energien er steget i pris i forhold til nu. Der er indført intelligente systemer, så forbrugerne betaler skiftende priser for energien afhængig af produktionsmetoder og efterspørgsel. Jeres opgave er at sørge for, at der altid er den fornødne energi til jeres lokalsamfund i løbet af et døgn fra kl. 7 om morgenen til næste dag kl. 7. I denne øvelse går vi ud fra at forsyningsselskabet selv skal sørge for al energien der kan altså ikke importeres energi fra det omgivende samfund eller fra udlandet. I råder over: 3 kulfyrede kraftværker det ene (Kul 1) vil altid være tændt og tjener som grundforsyning til al den øvrige produktion. Værkerne yder hver 32 MW og det tager næsten 3 timer for et kulfyret kraftværk at nå fuld ydelse og den samme tid at lukke det ned igen. 3 gasfyrede kraftværker på hver 25 MW alle tre kan slukkes og tændes det varer ca. 1 timer at nå fuld ydelse og samme tid at lukke det ned igen. En solenergi-park med en ydelse op til 9,6 MW. Ydelsen er afhængig at solindstrålingen. Forsyningen har mulighed for at tænde og slukke denne energikilde med øjeblikkelig virkning. En vindmøllepark med en ydelse op til 60 MW. Ydelsen er afhængig af vindforholdene. Forsyningen har mulighed for at tænde og slukke denne energikilde med øjeblikkelig virkning. I modtager løbende varsler på LCD-displayet om sol- og vindforhold samt varsler om forventede markante ændringer i forbrugernes behov for energi. Før døgnet begynder, skal I sætte Stop/Start-omskifteren på Stop og trykke på den røde Reset-knap på bagsiden. De 7 sæt trykknapper stilles automatisk til start-indstillingen, som vist her: I må ikke ændre på disse indstillinger før døgnforløbet er startet. Når forbrugerne melder klar, skifter I omskifteren til Start - og døgnet begynder. I løbet af døgnet, skal I foretage en række valg: Tænd og sluk de forskellige energiforsyninger, således at der altid er energi nok til forbrugerne det anbefales, at forsyningen aldrig kommer under 115% i forhold til behovet. Procenten aflæses på de 5 LEDlamper øverst til højre. Undgå at producere for meget strøm den går til spilde og kan forårsage for stor udledning af CO 2 Når døgnet er gået, får I en række data oplyst om jeres evner til at styre el-produktionen i samfundet. Noter disse på resultatarket.

9 SMART GRID resultatark - forsyning Når I har gennemført et døgn på simulatoren, skal I notere følgende data som vises på LCDdisplayet: ANTAL BLACK-OUTS GANGE ANTAL GANGE MED OVERPRODUKTION GANGE SAMLET CO2 UDLEDNING TONS

10 OM ENERGIHUSET For at give et billede af hvor meget man faktisk kan spare i et hus, har vi opbygget en model af et hus. Der er fire rum bryggers, soveværelse bad og køkken. I rummene er der monteret komponenter, der skal symbolisere energiforbruget og intelligente komponenter, der skal hjælpe jer med at sænke energiforbruget. For enden af huset kan I se den medfølgende styring bag en glasplade. Her er desuden monteret en ventilator, der symboliserer husets ventilationsanlæg. Modellen er udstyret med pumper, belysning og ventilationsanlæg, som et moderne hus vil være det i dag. I vil i opgavesættet blive introduceret til den brugerflade, som Kjærgaard har udviklet til husstyring. Det er den I skal løse de efterfølgende opgaver med. Ved at løse opgaverne, får I et indblik i, hvordan man selv kan være med til at bestemme, hvornår man vil bruge energi, og hvad det betyder for forbruget i en helt almindelig familie. Man kalder det intelligent boligstyring, men husk at det er teknik, der styrer energien. Intelligensen kommer fra jer! Opgaverne har stigende sværhedsgrad fra start til slut, og det er vigtigt at løse opgaverne fuldstændigt, for at programmet kan godkende det, og I kan komme videre.

11 Opstart af hus Opgaver og udfordringer Når huset startes op, skal det nulstilles til Level 1. Tryk på Reset til Level 1 i bunden af skærmbilledet I kan senere skifte level på knappen øverst i skærmbilledet Øvelse 1 Husets grundforbrug. Et hus har altid et grundforbrug, uanset om der er nogen hjemme eller ej. Grundforbruget er der, fordi pumperne til varmt vand og rumopvarmning kører hele tiden, ligesom ventilationen også kører. Prøv at måle hvor meget strøm grundforbruget udgør på en time Tryk på Start ny måling og aflæs forbruget Skift til Level 2: Tryk på Næste level Øvelse 2 Husets øvrige forbrug. kwh Nu vil vi se på, hvad det koster at lade alt i hele huset stå tændt. Det kunne fx ske på en vinteraften. For at tænde lyset skal I: Klikke på teksten til et af rummene Tryk derefter på pæren Gør dette ved alle pærerne og stikkontakterne, i alle rum og husk det udvendige lys Tryk Start ny Måling på oversigtsbilledet og aflæs forbruget for en time: kwh Hvis der var smileys for husets energiforbrug, ville vi ende på en sur smiley. Der må kunne spares en del her!

12 Øvelse 3 Introduktion af husstyringen. Selvom det er muligt at få brugerfladen til huset over på en ipad eller en anden smart platform, så er det stadig meget rart at kunne betjene huset på de tryk, der er rundt omkring i rummene. Lad os prøve at programmere et tryk: Tryk på badeværelset, og derefter på knappen ud for Lys1 Her er der forskellige muligheder, I kan enten: Trykke på Indlær tænd-tryk hvorefter I skal trykke på det tryk i huset, I gerne vil bruge eller I kan: Trykke på et af nullerne til venstre for knappen og få en liste frem med tilgængelige tryk. Gør det samme med Lys2 og stikkontakten. Brug nogle andre knapper i trykket. For at gøre det nemmere at få slukket for alting i et rum, kan et tryk programmeres til formålet: Sluk-tryk er dedikerede til kun at slukke, hvorimod tænd-tryk både tænder og slukker. Indlær det sidste tryk som sluk-tryk på både Lys1, Lys2 og stikkontakten Vælg kort tryk til lysene og langt tryk til stikkontakten Øvelse 4 Who goes here? Med PIR-sensorer kan man se, om nogen bevæger sig rundt i huset. I nogle rum, som for eksempel badeværelset, kan det være rart at tænde lyset automatisk, hvis det samtidig er mørkt udenfor (DarkOn). Gå ind på Lys1 Tryk på Tilknyttet sensor, og vælg sensoren fra listen (sensor 4). Tryk på Tænd DarkOn Test det ved at skifte til nat på Dag/Nat-kontakten (den sidder udenfor huset på gavlen). På brugerfladen kan man se, at Solen i øverste venstre hjørne skifter til måne, når man aktiverer kontakten (skumringsrelæet).

13 Øvelse 5 Glemt at slukke? Den klarer vi Tryk på køkkenet Start med at programmere tænd-sluk til lyset og stikkontakten. PIR-sensoren kan også bruges til at se, om der er vedvarende aktivitet i et rum. Tilknyt en sensor til Lys1 og Lys2. Lav AutoSluk efter 5 minutter hvis det er lyst, og efter 10 minutter hvis det er mørkt. Programmer AutoSluk af lyset i badeværelset også. Øvelse 6 Sluk Alt Tryk på bryggerset. Start med at programmere tænd-sluk og auto-sluk til lyset. Programmer stikkontakten så I mener, at man kan spare noget. Når man går hjemmefra kan man lige så godt slukke for det hele. I stedet for at rende rundt i hele huset og tjekke, om der er slukket, kan vi programmere et tryk til sluk alt Start med at indlæse et sluk-tryk som Langt tryk. Tryk på knappen her for at kopiere til udklipsholderen Når trykket er i udklipsholderen kan det nemt kopieres ind på de andre lys og stikkontakter ved at trykke på Tryk Vælg tænding og kopier trykket ind som Langt sluk-tryk på alle tændinger. Husk belysning ude. Øvelse 5 Alt kan ske i soveværelset I må nu bruge de erfaringer, I har samlet og prøve at programmere soveværelset så energirigtigt som muligt.

14 Øvelse 7 At presse citronen Tryk på varme-knappen Her har vi husets grundforbrugere. Dem kan vi også gøre lidt ved for at spare på strømmen. Indlær husets sensorer i ventilationen, og indstil tiden til 15 minutter så ventilationen kører ned på lavt niveau efter 15 minutter uden bevægelse. Indlær husets sensorer i brugsvandspumpen, og indstil tiden til 5 minutter, så pumpen kører med et interval af minutter og slukker helt, hvis der ikke er aktivitet. Hold tyven ude, og pengene i madrassen Tryk på tyverialarm Trykket uden på huset er til alarmen, og hertil skal vi have lavet en kode. De fire tryk repræsenterer talværdierne 1, 2, 3, 4. Dvs. at koden fx kunne være Minus-længden er 4 og max er 8. Lav en kode til tyverialarmen. Prøv at til-/frakoble alarmen og få den til at gå af ved at lave en bevægelse. Det kan være, at der skal mere til at skræmme tyven væk, så lad os prøve at få noget lys til at blinke. Gå ind på noget lys. Tryk på et af nullerne under SceneKald Nr. og vælg 103 Alarmtilkolingsblink. Tryk på K og Kip (blink). Kobl alarmen til igen og prøv at aktivere den. Hjemmesimulering kan også bruges til at holde indbrudstyvene væk. Det simulerer, at der er nogen hjemme ved at tænde og slukke forskellige ting rundt om i huset. Vælg medtag i hjemmesimulering under noget lys. Kobl alarmen til og se simuleringen. Eftersom der ikke er nogen hjemme, når alarmen er koblet til, er der jo god mulighed for at spare på energien. Lav AutoSluk af nogle ting, når alarm tilkobles vha. SceneKald. Lav AutoSluk af brugsvandspumpen under varme.

15 LINKS OG EFTERBEHANDLING Ideer til opfølgning på Den Energi-rigtige Husstyring Spareiver Undersøg jeres energiforbrug hjemme på udvalgte produkter. Det kunne være familiens TV, PC eller lys på børneværelset. Man laver først måling på en helt almindelig uge, hvor alle opfører sig almindeligt. Derefter lægges en strategi for mulige besparelser, hvorefter der atter måles en uge, hvor besparelserne overholdes. Herefter kan laves beregninger på, hvad der er at hente på de foreslåede besparelser. EnergiFlexHouse: Teknologisk Institut arbejder med energieffektiv teknologi. I EnergiFlexHouse er der bygget to ens huse. Det ene benyttes til målinger og det andet bebos af en testfamilie. Familiens forbrug opdateres hvert 12. minut på hjemmesiden: Når jeg er blevet voksen/danmark år 2040 Hvordan tror du, at energisituationen ser ud i Danmark år 2040? Hvilke energiformer anvendes, og hvordan fordeler forbruget sig mellem disse energiformer? Er der stadig kulfyrede kraftværker? Har vi A-kraft eller vindkraft? På hvilken måde transporterer vi os rundt i byerne og på landet?

16 Insero Science Academy, Chr. M. Østergaardsvej 4A, 8700 Horsens