טכנולוגית בית חכם יתרונות וחסרונות

שיפור מקדם ההספק במתח נמוך מבוצע בדרך כלל בצרכני מתח נמוך בעלי חיבור מעל 100 אמפר ומטרתו העיקרית ,להימנע מתשלום קנס בגין מקדם הספק נמוך ,המוטל על הצרכן על ידי ספקית האנרגיה בכדי לדרבן אותו ,נכון להיום לשמור על מקדם הספק מעל 0.92 .

 

חיוב חשבון החשמל הינו בהתאם לצריכת האנרגיה האקטיבית הנמדדת בקו"טש והוא כולל גם את הפסדי הנחושת בקווי ההולכה (2*IR ) .

פרסום

מקדם הספק מעל 0.92 אינו מקטין את צריכת האנרגיה הנדרשת לייצור אך הוא מאפשר לעשות את אותה עבודה בזרם נמוך יותר ולכן הפסדי הנחושת יהיו נמוכים יותר.

עבודה בזרם נמוך יותר מאריכה את תוחלת מערכת ההולכה ,נתון שמאד קשה לכמת מספרית אך בדוגמא שלפנינו שיפור מקדם ההספק מ-0.74  ל-0.89 הוריד את הזרם ב-11% וצמצם את הפסדי הנחושת מ-2% ל-1.4% .

 

מטרת מאמר זה להתמקד בשיפור איכות החשמל במתקן בדגש לעבודתו במצב ייצור חשמל עצמי .

מדובר בבית דפוס אשר חלק מערך היצור שלו שבדוגמא כולל ארבעה מגדלי הדפסה ,מגדלי הדפסה אלו מוזנים בשגרה משני שנאים יבשים בהספק 1600 קו"א כל אחד דרך פסי צבירה . בעת תקלה ברשת החשמל נכנסים גנראטורים לפעולה ומזינים את המערכת בעזרת כבלי נחושת 300 ממ"ר באורך של כ-100 מטר . בתצורת העבודה המקורית נקבע כי בעת כניסת הגנראטורים לפעולה ינותקו בנקי הקבלים בכדי להבטיח שמקדם ההספק במתקן לא יעבור את ה-0.8 וזאת מגישה שגויה שבכל מקרה מנוע הגנראטור בנוי להספק האקטיבי ושיפור מקדם ההספק לא יעזור אלא אף עלול לשבש את פעולת בקרת המתח.

במצב זה המפעל הצליח לעבוד עם שני מגדלי הדפסה לכל היותר בו זמנית וגם זאת בלווי תקלות והודעות תקלה שגויות .

 

כל עצירה לא מתוכננת של מגדל הדפסה משמעותו החלפת תופי נייר על כל הנגזרות מכך.

במגמת ייעול הייצור והגדלת מספר מגדלי ההדפסה שיפעלו בו זמנית במצב ייצור חשמל עצמי הוחלט לחבר את בנקי הקבלים הכוללים מסנן פסיבי מסוג (REJECTION FILTER ) בשתי נקודות עבודה של מקדם הספק 0.96 מול חברת חשמל ו-0.80 בעת עבודת הגנראטורים ,במצב עבודה זה ניתן היה לבצע את הניסוי המפורט להלן שעיקרו עבודת ארבעת מגדלי ההדפסה במצב גנראטור במספר נקודות עבודה שנבדלו זו מזו ביעד מקדם ההספק אליו כוונה המערכת ,נקודות העבודה שנבחרו 0.95 :0.90 :0.80 .

בנקודת עבודה 0.80 הגנת המפסק הראשי פעלה למרות שהזרם לא הגיע לערך המחייב ניתוק וזאת כפי הנראה בגלל רמת עיוות הרמוני גבוהה

בזרם ,העלאת יעד מקדם ההספק אפשרה לכל ארבעת המגדלים לעבוד בצורה שוטפת.

חיבור קבלים ומשנקים שהוו מסנן פסיבי הביא לשיפור מקדם ההספק מ-0.54 ל- 0.88 הוריד את הזרם ב-39%, בדגש לכך שהפרש המופע בין הזרם למתח נשאר 0.92 כפי שניתן לראות בטבלאות שבאיור 3 .

תוך משולשי  ההספק המרכיבים את פירמידת ההספקים שבציור ניתן לראות כי:

מקדם ההספק והפרש המופע יהיו שווים רק כאשר העיוות ההרמוני שואף לאפס ,מאידך מתוך עיון במשולשי ההספקים ניתן לראות כי הגברת העיוות ההרמוני הקטינה את מקדם ההספק,כלומר יתכן מצב שבו תוספת קיבול למתקן לא תשפר את מקדם ההספק אלא אף עלולה להרע אותו,יתרה מכך תוספת קיבול אינה משפרת ליניארית את מקדם ההספק ובכדי לעבוד במקדם הספק גבוה (1-0.98),אנו גורמים לכך שהקבלים בבנק הקבלים יעבדו כל הזמן דבר המקצר את אורך חייהם מבלי שנקבל תרומה מהותית בהורדת ההספק המדומה במתקן.

מעבר לכך הפרש גדול בין מקדם ההספק להפרש המופע גורם לכך שבקרי הקבלים יעבדו בצורה לקויה מאחר והם מודדים את הפרש המופע ,בו בזמן שחיוב חשבון החשמל הינו בהתאם למקדם ההספק ,הדבר בולט באתרים בהם רוב העומס הינו משני תדר שעובדים בהפרש מופע מעל 0.95 אבל במקדם הספק נמוך ,בגין רמת העיוות ההרמוני הגבוהה בזרם ,כך שמערכות אלו אינן מבצעות את יעודן במניעת קנס בגין מקדם הספק נמוך וגרוע מכך הן אינן מתפקדות כמסנן פסיבי לצמצום רמת העיוות ההרמוני .

לסיכום ,השתדלנו להראות כי שיפור מקדם ההספק אכן נדרש ויש לבצעו בעזרת מערכות מתאימות דוגמת מסננים פסיביים המתוכננים לתדרי התהודה הבעייתיים במתקן ,תכנון נכון משפר את איכות החשמל במתקן ומאפשר לצמצם את עלויות הייצור .

 

לו היינו עורכים משאל אקראי אודות בית חכם, היינו מגלים שמרבית האנשים בטוחים לגמרי בשתי העובדות הבאות: 1. מערכות בית חכם מנהלות את התאורה, דוד החשמל ותנועת התריסים בבית. 2. את מערכת הבית החכם חובה לתכנן מראש, משום שיש לפרוש עוד במהלך הבנייה רשת חשמל ייעודית מכל נקודה בבית אל לוח החשמל הראשי. מי שמבקש להוסיף מערכת בית חכם לבית קיים, צריך להפוך את הבית למחצבה: לחצוב תעלות חדשות לרשת החשמל בכל רחבי המבנה.

המציאות, כפי שאפשר לנחש, שונה לגמרי. ראשית, הבית החכם המודרני יכול לנהל כמעט כל מוצר ביתי שעולה על הדעת: מערכות אבטחה ואזעקה, תאורה, תריסים, מיזוג, השקיה ממוחשבת, גקוזי, בריכה, שער חשמלי, מצלמות וידאו – ואפילו תנורי בישול.

שנית, ולא פחות חשוב: היום כבר אין צורך לתכנן את הבית החכם מראש. אפילו אם הבית כבר בנוי – אין בדרך כלל צורך לחצוב אף מילימטר של טיח. קסמי הטכנולוגיה המודרנית מאפשרים להקים מערכת בית חכם תוך התבססות על רשת החשמל הביתית עצמה! אכן כן: אותה רשת חשמל רגילה, שהפעולה היחידה שביכולתה לעשות היא להדליק או לכבות את האור, יכולה להפוך כבמטה קסם לרשת תקשורת מודרנית, המעבירה את הפקודות החכמות בין הלוח לבין יחידות הקצה בחוטי החשמל הקיימים בבית.

יש להבהיר מיד, כי קסמי טכנולוגיה אלה אינם חדשים: חלק ממערכות הבית החכם יודעות לעשות שימוש ברשת החשמל מזה 30 שנים לפחות. הנקודה היא, שעד לשנתיים האחרונות, בחירה של טכנולוגיה כזו (בניגוד לפרישה של תשתיות חשמל ייעודיות) הייתה כרוכה בפשרות לא זניחות בתחום האמינות. בשנתיים האחרונות התפתחו מספר טכנולוגיות בתחום זה, והיום כבר אפשר ליהנות מטכנולוגיה חדישה וזולה מבלי להתפשר על כלום. אבל בל נקדים את המאוחר.

בראשית שנות ה-80, כאשר הטכנולוגיה החלה לאפשר זאת, נחשפו המתכננים והיזמים בארה"ב לאפשרות ולצורך להקים במבנים גדולים מערכות לבקרת אנרגיה ולניהול מבנים, בפרט בתחום של "חשמל חכם" שמטרתו לנהל את הוצאות האנרגיה (להבדיל מ"בית חכם", שמטרתו לעשות לנו חיים נוחים). כמו כל דבר טוב, החלה הטכנולוגיה לזחול לאיטה גם לבתים הפרטיים, בעיקר של בעלי אמצעים.

בתוך שנים ספורות – בערך באמצע שנות ה-80 – החלה להתגבש ההבנה כי לא כל מה שטוב לגורד שחקים בשיקגו, טוב גם לבית פרטי של משפחה בניו-גרזי, ולהיפך. גורד שחקים נאלץ להתמודד עם הוצאות אנרגיה אדירות, ודורש אמינות מלאה; הן לא ייתכן שמערכת המיזוג תפסיק לעבוד סתם כך באמצע היום. לפיכך, מתכנן גורד שחקים מוכן ללכת להשקעות גדולות, כדי לחסוך בהוצאה שוטפת ולנהל את החשמל בבניין בתבונה, אמינות וחיסכון. משתלם לו לפרוש רשת חשמל מורכבת ביותר, המגיעה עם כבל נפרד מלוח החשמל הראשי לכל נקודה ונקודה בבניין. הוא אף מוכן לחיות עם מגבלות שונות בכתיבת תרחישים, למשל הצורך בפנייה לשירות כאשר נדרש שינוי, או היצמדות לתרחישים מונחי זמן (למשל – כיבוי המיזוג בשמונה בערב, הדלקת התאורה בחמש אחה"צ, וכן הלאה).

בבית פרטי, לעומת זאת, המצב הפוך לחלוטין. ההוצאות על אנרגיה אינן גדולות במיוחד, ואף אחד לא יהיה מוכן להשקיע הון גדול כדי לחסוך 150 ש"ח בחשבון החשמל החודשי. ומנגד – האמינות איננה קריטית. אם פקודה אחת מתוך 20 לא התבצעה כראוי, לא קרה שום אסון. הלקוח הפרטי ודאי יעדיף מערכת בית חכם זולה להתקנה, גמישה לשינויים ללא צורך בהרס קירות, וכמובן גמישה מאוד בכתיבת תרחישים תלויי אירועים (למשל, הדלקת המיזוג ומערכת הסטריאו כאשר נכנסים לבית).

הפיתרון לבתים פרטיים נמצא בדמות תקן X10 (כיום של חברת SmartHomeMFG. בתקן זה, אין צורך לפרוש רשת חשמל ייעודית לבית חכם. פשוט משתמשים בטכנולוגיה ייעודית, כדי להפוך את רשת החשמל בבית לרשת תקשורת חכמה להעברת פקודות ליחידות הקצה. למעשה, אין צורך לערוך שום שינוי משמעותי בבית: כל מה שצריך לעשות הוא להתקין "מוח" ליד לוח החשמל הראשי, ולהחליף את יחידת הקצה המבוקשת מיחידה "טיפשה" ליחידה "חכמה". ה"מוח" ויחידת הקצה יתחילו לדבר ביניהם באותו רגע ממש, כאילו נמתח ביניהם כבל מיוחד להם – למרות שבדרך עשויות להיות עוד עשרות יחידות קצה!

תקן X10 חולל מהפכה-זוטא בשוק הבית החכם. הגורם העיקרי לכך היה חברת SmartHome עצמה, בעלת התקן, שהחליטה להפוך את המפרט הטכני של X10 לקוד פתוח, ולהעבירו לכל דורש. משמעותה של החלטה זו הינה רבת-עוצמה: אלפי חברות כולל סימנס ו – IBM החלו לפתח מוצרים למערכות בית חכם בתקן X10. למעשה – רוב החברות היום מפתחות מערכות מבוססות תקן x10בגלל השימוש הנרחב שנעשה בו בעולם. התוצאה היא מבחר עצום של יחידות קצה מסוגים שונים – מיזוג, אזעקה, אינטרקום, טלפוניה, אינטרנט, השקיה, גקוזי, ומה לא – יחד עם ירידת מחירים רצופה, הנמשכת עד עכשיו.

בזכות שתי התפתחויות אלה, הפכה מערכת ניהול החשמל הביתית ל"בית חכם" מלא, שיכול להתארח בביתנו במחיר סביר לחלוטין. ואכן, בעלי בתים פרטיים הצביעו ברגליים ורכשו בהמוניהם מערכותX10 . עד היום נרכשו מערכות בתקן זה בלמעלה מ-10 מיליון בתי אב רק בארה"ב ובמספר לא מבוטל באירופה ובשאר העולם.

יחד עם זאת, לא הכל מושלם. מערכות X10 סבלו מבעיה אחת: אמינות. במלים פשוטות, המערכת לא תמיד עבדה: בערך ב-10% מן המקרים, הפקודה המבוקשת לא הצליחה להתבצע. שתי סיבות יכולות לגרום לכך: חולשה מסוימת באופן בו מוגדר פרוטוקול התקשורת בין יחידת הקצה לבין ה"מוח", ורגישות המערכת לרעשים ברשת החשמל.

נתעכב בקצרה על שני הגורמים. יחידות קצה הבנויות בתקן X10 שולחות למערכת פקודה לביצוע, אך אינן מקבלות כל חיווי חוזר מן המערכת, המאשר שהפקודה בוצעה או מודיע על כישלון. כתוצאה מכך, אתה עשוי לחשוב שכיבית את האור בקומה השנייה, בעוד בפועל האור כלל לא כבה – ולך, ליד המפסק, אין כל חיווי המספר לך על הכישלון ומורה לך ללחוץ שוב על המתג. במערכת X10 ישנה תקלות כאלה היו קורות על בסיס קבוע.

פרסום

הגורם השני הוא רגישותX10 לרעשים ברשת החשמל. כל מכשיר חשמלי בבית מייצר רעש סטטי ברמה מסוימת. חלק המכשירים הביתיים – למשל מיקסר, מאוורר או מייבש שיער – מייצרים רעש סטטי גבוה מאוד. רעשים אלה עלולים לפגוע בתקשורת בין יחידות הקצה לבין המערכת, וכתוצאה מכך פקודות המשתמש יכולות לא לעבור כלל או אפילו להשתבש.

במהלך השנים ניתנו פתרונות חלקיים לשתי הבעיות הנ"ל. חלק מהמערכות מעבירות היום כל פקודה פעמיים, על-מנת לוודא שהיא הגיעה ליעדה גם במקרה של שיבוש (מה שמקטין מאוד את מספר המקרים שבהם פקודה לא מגיעה כלל). וכדי להתמודד עם הרעש, משתמשים היום בפילטרים ייעודיים לסינון רעש המותקנים ליד המכשיר המייצר אותו.

האם הפתרונות הללו עזרו? כן. אך הם לא פתרו את הבעיה המהותית. עד 2003 עמד הצרכן בפני הבחירה בין מערכת אמינה מאוד אך יקרה מאוד ומוגבלת מאוד, לבין מערכת זולה וגמישה בעלת אמינות פחותה.

והיום? היום המצב שונה לגמרי. פתרונות חדשים הביאו רוח חדשה, וכמו שרמזנו בתחילת הכתבה – הלקוח של 2005 יכול לרכוש מערכת בית חכם לבית חדש או קיים, ליהנות מהתקנה בלתי מורגשת, גמישות מוחלטת ומחיר מצחיק, והעיקר – להיות שקט לחלוטין ביחס לאמינות המערכת. הבית החכם שלו יהיה אמין לפחות כמו מערכת בית חכם ייעודית, ולפעמים אפילו יותר. עובדה.

נספר על פתרונות אלה בכתבה הבאה.

אודות הכותב:
חברת סופיה-בית חכם הינה נציגת חברת HomeAuto העולמית והחברה היחידה בארץ המציעה לך לנהל את התאורה, מוצרי החשמל,המזגנים,מערכות הקולנוע הביתי והאינטרקום על בסיס רשת החשמל הקיימת בביתך ללא שבירת קירות או שינוי במבנה הבית והמשרד על בסיס המערכות האמינות ביותר בתחום הבית החכם ובקרת מבנים.
www.sophya.co.il

 

 

 

 

 

 

זוהר וינבוים הינו מהנדס יועץ שהתמחה בביצוע מדידת איכות חשמל

ותכנון פתרון לבעיות אלו.

Print Friendly, PDF & Email

תודה שאתם מבקרים בפורטל חשמלנט. חשמלנט היינו פורטל מקצועי ומקיף לתחום החשמל והתאורה .בחשמלנט תוכלו למצוא אינפורמציה מקצועית שחשובה לכם ומאגר ספקים גדול מתחום החשמל והתאורה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.

כתבות נוספות

אימוץ המודל הפיננסי שבו נעשה שימוש בתקופת הקמת המדינה יכול לסייע במימון פית...

11 ביוני 2024

כירי אינדוקציה: הדור הבא בבישול?

10 ביוני 2024

מונה חכם - מה כל כך חכם במונה החכם ?

10 במרץ 2024

הכנות לחירום: ישראל מתמודדת עם תרחיש מלחמה בחזית הצפונית

21 בפברואר 2024

איגוד ערים לסביבה שרון כרמל הגיש השגות לחידוש היתר הפליטה של תחנת הכוח "אור...
הטכנולוגיה של חברת TMC Transformers Italy בתחום חוות השרתים (Data Centers):...
אימוץ המודל הפיננסי שבו נעשה שימוש בתקופת הקמת המדינה יכול לסייע במימון פית...

11 ביוני 2024

כירי אינדוקציה: הדור הבא בבישול?

10 ביוני 2024

מונה חכם - מה כל כך חכם במונה החכם ?

10 במרץ 2024

הכנות לחירום: ישראל מתמודדת עם תרחיש מלחמה בחזית הצפונית

21 בפברואר 2024

תמיד לדעת לפני כולם

השארו מעודכנים

השאירו פרטים לקבלת עידכונים למייל

בחרו תחום