PRZEDMOWA
Ludzie przebyli długą drogę od odkrycia elektryczności do jej powszechnego zastosowania jako „elektryczności” i „energii elektrycznej”. Jednym z najbardziej uderzających jest „spór o trasy” między prądem zmiennym a stałym. Bohaterami są dwaj współcześni geniusze, Edison i Tesla. Co jednak ciekawe, z perspektywy coraz bardziej odmienionych ludzi XXI wieku, ta „debata” nie jest ani całkowicie wygrana, ani przegrana.

Chociaż obecnie wszystko, od źródeł energii po systemy transportu elektrycznego, jest zasadniczo zasilane prądem przemiennym, prąd stały jest wszechobecny w wielu urządzeniach elektrycznych i urządzeniach końcowych. W szczególności, system zasilania prądem stałym „całego domu”, który cieszy się w ostatnich latach dużą popularnością, łączy technologię inżynierii Internetu Rzeczy (IoT) i sztuczną inteligencję, zapewniając solidną gwarancję „inteligentnego życia w domu”. Obserwuj Charging Head Network poniżej, aby dowiedzieć się więcej o tym, czym jest prąd stały w całym domu.

WSTĘP

Prąd stały (DC) w całym domu to system elektryczny, który wykorzystuje energię prądu stałego w domach i budynkach. Koncepcja „całego domu DC” została zaproponowana w kontekście coraz bardziej oczywistych wad tradycyjnych systemów prądu przemiennego oraz rosnącej popularności koncepcji niskoemisyjności i ochrony środowiska.

TRADYCYJNY SYSTEM KLIMATYZACJI

Obecnie najpopularniejszym systemem zasilania na świecie jest system prądu przemiennego. System prądu przemiennego to system przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, który działa w oparciu o zmiany przepływu prądu spowodowane interakcją pól elektrycznego i magnetycznego. Oto główne etapy działania systemu prądu przemiennego:

GeneratorPunktem wyjścia systemu elektroenergetycznego jest generator. Generator to urządzenie, które przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Podstawową zasadą działania jest generowanie indukowanej siły elektromotorycznej poprzez przecinanie przewodów z wirującym polem magnetycznym. W systemach elektroenergetycznych prądu przemiennego zazwyczaj stosuje się generatory synchroniczne, a ich wirniki są napędzane energią mechaniczną (taką jak woda, gaz, para wodna itp.) w celu wytworzenia wirującego pola magnetycznego.

Generacja prądu przemiennegoObracające się pole magnetyczne w generatorze powoduje zmiany indukowanej siły elektromotorycznej w przewodnikach elektrycznych, generując w ten sposób prąd przemienny. Częstotliwość prądu przemiennego wynosi zazwyczaj 50 Hz lub 60 Hz na sekundę, w zależności od standardów systemów energetycznych w poszczególnych regionach.

Transformator podwyższający napięcie: Prąd przemienny przepływa przez transformatory w liniach przesyłowych. Transformator to urządzenie wykorzystujące zasadę indukcji elektromagnetycznej do zmiany napięcia prądu elektrycznego bez zmiany jego częstotliwości. W procesie przesyłu energii, prąd przemienny wysokiego napięcia jest łatwiejszy do przesyłania na duże odległości, ponieważ zmniejsza straty energii spowodowane rezystancją.

Przesyłanie i dystrybucjaPrąd przemienny wysokiego napięcia jest przesyłany do różnych punktów za pomocą linii przesyłowych, a następnie obniżany w transformatorach, aby zaspokoić potrzeby różnych odbiorców. Takie systemy przesyłu i dystrybucji umożliwiają efektywny przesył i wykorzystanie energii elektrycznej między różnymi odbiorcami i lokalizacjami.

Zastosowania zasilania prądem przemiennym:U użytkowników końcowych prąd przemienny jest dostarczany do domów, firm i zakładów przemysłowych. W tych miejscach prąd przemienny jest wykorzystywany do zasilania różnorodnych urządzeń, w tym oświetlenia, grzejników elektrycznych, silników elektrycznych, sprzętu elektronicznego i innych.

Ogólnie rzecz biorąc, systemy zasilania prądem przemiennym stały się powszechne pod koniec ubiegłego wieku ze względu na wiele zalet, takich jak stabilne i sterowalne systemy prądu przemiennego oraz niższe straty mocy w liniach. Jednak wraz z postępem nauki i technologii, problem równowagi kątowej mocy w systemach zasilania prądem przemiennym stał się dotkliwy. Rozwój systemów zasilania doprowadził do stopniowego rozwoju wielu urządzeń energetycznych, takich jak prostowniki (przekształcające prąd przemienny na prąd stały) i falowniki (przekształcające prąd stały na prąd przemienny). Technologia sterowania zaworami konwerterowymi również weszła w fazę rozwoju, a szybkość odłączania prądu stałego nie jest mniejsza niż w przypadku wyłączników nadprądowych prądu przemiennego.

Dzięki temu wiele niedociągnięć systemu prądu stałego stopniowo znika, a techniczne podstawy systemu prądu stałego obejmującego cały dom są gotowe.

EKONCEPCJA PRZYJAZNA DLA ŚRODOWISKA I NISKOEMISYJNA

W ostatnich latach, wraz z pojawieniem się globalnych problemów klimatycznych, zwłaszcza efektu cieplarnianego, kwestie ochrony środowiska zyskują coraz większą uwagę. Ponieważ systemy DC dla całego domu są lepiej kompatybilne z systemami energii odnawialnej, mają one wyjątkowe zalety w zakresie oszczędzania energii i redukcji emisji. Dlatego też cieszą się coraz większym zainteresowaniem.

Ponadto układ prądu stałego pozwala zaoszczędzić wiele komponentów i materiałów ze względu na strukturę obwodu „bezpośrednio-bezpośrednio”, a także jest zgodny z koncepcją „niskoemisyjności i przyjazności dla środowiska”.

KONCEPCJA INTELIGENCJI CAŁEGO DOMU

Podstawą zastosowania systemów DC w całym domu jest wdrożenie i promowanie inteligencji całego domu. Innymi słowy, zastosowanie systemów DC w pomieszczeniach opiera się zasadniczo na inteligencji i jest ważnym sposobem na wzmocnienie „inteligencji całego domu”.

Inteligentny Dom to połączenie różnych urządzeń, sprzętów AGD i systemów domowych za pomocą zaawansowanych technologii i inteligentnych systemów, co pozwala na scentralizowaną kontrolę, automatyzację i zdalny monitoring, zwiększając tym samym wygodę, komfort i komfort życia w domu. Bezpieczeństwo i efektywność energetyczna.

PODSTAWOWY

Zasady wdrażania inteligentnych systemów obejmujących cały dom obejmują wiele kluczowych aspektów, w tym technologię czujników, inteligentne urządzenia, komunikację sieciową, inteligentne algorytmy i systemy sterowania, interfejsy użytkownika, bezpieczeństwo i ochronę prywatności oraz aktualizacje i konserwację oprogramowania. Aspekty te omówiono szczegółowo poniżej.

Technologia czujników

Podstawą inteligentnego systemu obejmującego cały dom jest szereg czujników monitorujących środowisko domowe w czasie rzeczywistym. Czujniki środowiskowe obejmują czujniki temperatury, wilgotności, światła i jakości powietrza, które mierzą warunki panujące w pomieszczeniach. Czujniki ruchu oraz magnetyczne czujniki drzwi i okien służą do wykrywania ruchu osób oraz stanu drzwi i okien, dostarczając podstawowych danych do systemów bezpieczeństwa i automatyzacji. Czujniki dymu i gazu służą do monitorowania pożarów i obecności szkodliwych gazów, co poprawia bezpieczeństwo w domu.

Inteligentne urządzenie

Różnorodne inteligentne urządzenia stanowią rdzeń inteligentnego systemu obejmującego cały dom. Inteligentne oświetlenie, sprzęt AGD, zamki do drzwi i kamery – wszystkie te urządzenia posiadają funkcje, którymi można sterować zdalnie przez internet. Urządzenia te są połączone w ujednoliconą sieć za pomocą technologii komunikacji bezprzewodowej (takich jak Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee), umożliwiając użytkownikom sterowanie i monitorowanie urządzeń domowych przez internet, w dowolnym czasie i miejscu.

Telekomunikacja

Urządzenia inteligentnego systemu obejmującego cały dom są połączone przez internet, tworząc inteligentny ekosystem. Technologia komunikacji sieciowej zapewnia bezproblemową współpracę urządzeń, zapewniając jednocześnie wygodę zdalnego sterowania. Dzięki usługom w chmurze użytkownicy mogą zdalnie uzyskiwać dostęp do systemów domowych, monitorować i kontrolować stan urządzeń.

Inteligentne algorytmy i systemy sterowania

Wykorzystując sztuczną inteligencję i algorytmy uczenia maszynowego, inteligentny system obejmujący cały dom może inteligentnie analizować i przetwarzać dane zbierane przez czujniki. Algorytmy te pozwalają systemowi uczyć się nawyków użytkownika, automatycznie dostosowywać stan pracy urządzenia oraz podejmować inteligentne decyzje i sterować nim. Ustawianie zaplanowanych zadań i warunków wyzwalania umożliwia systemowi automatyczne wykonywanie zadań w określonych sytuacjach i zwiększa poziom automatyzacji.

Interfejs użytkownika

Aby umożliwić użytkownikom wygodniejszą obsługę inteligentnego systemu obejmującego cały dom, udostępniono różnorodne interfejsy użytkownika, w tym aplikacje mobilne, tablety i interfejsy komputerowe. Za ich pomocą użytkownicy mogą wygodnie sterować i monitorować urządzenia domowe zdalnie. Ponadto sterowanie głosowe pozwala użytkownikom sterować inteligentnymi urządzeniami za pomocą komend głosowych, korzystając z asystentów głosowych.

ZALETY CAŁKOWITEGO DOSTĘPU DOMOWEGO

Instalacja systemów prądu stałego w domach niesie ze sobą wiele korzyści, które można podsumować w trzech aspektach: wysoka efektywność przesyłu energii, wysoki poziom integracji odnawialnych źródeł energii oraz wysoka kompatybilność urządzeń.

EFEKTYWNOŚĆ

Przede wszystkim, w obwodach wewnętrznych urządzenia zasilające często pracują przy niskim napięciu, a zasilanie prądem stałym nie wymaga częstej transformacji napięcia. Ograniczenie stosowania transformatorów może skutecznie zmniejszyć straty energii.

Po drugie, straty w przewodach i przewodnikach podczas przesyłu prądu stałego są stosunkowo niewielkie. Ponieważ straty rezystancji prądu stałego nie zmieniają się wraz z kierunkiem przepływu prądu, można je skuteczniej kontrolować i redukować. Dzięki temu prąd stały charakteryzuje się wyższą efektywnością energetyczną w niektórych specyficznych sytuacjach, takich jak przesył energii na krótkie odległości i lokalne systemy zasilania.

Wreszcie, wraz z rozwojem technologii, wprowadzono nowe konwertery elektroniczne i technologie modulacji, aby poprawić efektywność energetyczną systemów prądu stałego. Wydajne konwertery elektroniczne mogą zmniejszyć straty energii w procesie konwersji i dodatkowo poprawić ogólną efektywność energetyczną systemów zasilania prądem stałym.

INTEGRACJA ENERGII ODNAWIALNEJ

W inteligentnym systemie obejmującym cały dom, energia odnawialna będzie również wprowadzana i przetwarzana na energię elektryczną. Pozwala to nie tylko na realizację koncepcji ochrony środowiska, ale także na pełne wykorzystanie konstrukcji i przestrzeni domu w celu zapewnienia dostaw energii. Z kolei systemy prądu stałego (DC) łatwiej jest zintegrować z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak energia słoneczna i wiatrowa.

ZGODNOŚĆ URZĄDZENIA

System DC charakteryzuje się lepszą kompatybilnością z urządzeniami elektrycznymi w pomieszczeniach. Obecnie wiele urządzeń, takich jak oświetlenie LED, klimatyzatory itp., jest wyposażonych w napędy DC. Oznacza to, że systemy zasilania DC są łatwiejsze w inteligentnym sterowaniu i zarządzaniu. Dzięki zaawansowanej technologii elektronicznej możliwe jest dokładniejsze sterowanie pracą urządzeń DC i inteligentne zarządzanie energią.

OBSZARY ZASTOSOWAŃ

Liczne zalety systemu DC, o których właśnie wspomniałem, mogą być doskonale odzwierciedlone jedynie w niektórych konkretnych obszarach. Obszary te to środowisko wewnętrzne, dlatego system DC obejmujący cały dom może z powodzeniem funkcjonować w dzisiejszych wnętrzach.

BUDYNEK MIESZKALNY

W budynkach mieszkalnych systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu mogą efektywnie zasilać wiele urządzeń elektrycznych. Systemy oświetleniowe stanowią istotny obszar zastosowań. Systemy oświetlenia LED zasilane prądem stałym (DC) mogą zmniejszyć straty energii w procesie konwersji i poprawić efektywność energetyczną.

Ponadto prąd stały można wykorzystać również do zasilania domowych urządzeń elektronicznych, takich jak komputery, ładowarki do telefonów komórkowych itp. Urządzenia te same w sobie są urządzeniami prądu stałego i nie wymagają dodatkowych etapów przetwarzania energii.

BUDYNEK KOMERCYJNY

Biura i obiekty komercyjne w budynkach komercyjnych również mogą skorzystać z systemów zasilania prądem stałym obejmujących cały dom. Zasilanie prądem stałym urządzeń biurowych i systemów oświetleniowych pomaga poprawić efektywność energetyczną i zmniejszyć straty energii.

Niektóre urządzenia i sprzęt komercyjny, zwłaszcza te wymagające zasilania prądem stałym, mogą również pracować wydajniej, poprawiając tym samym ogólną efektywność energetyczną budynków komercyjnych.

ZASTOSOWANIA PRZEMYSŁOWE

W przemyśle systemy zasilania prądem stałym (DC) obejmujące cały dom mogą być stosowane w urządzeniach linii produkcyjnych i warsztatach elektrycznych. Niektóre urządzenia przemysłowe wykorzystują prąd stały. Wykorzystanie prądu stałego może poprawić efektywność energetyczną i zmniejszyć straty energii. Jest to szczególnie widoczne w przypadku elektronarzędzi i sprzętu warsztatowego.

SYSTEMY ŁADOWANIA POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH I MAGAZYNOWANIA ENERGII

W transporcie systemy zasilania prądem stałym mogą być wykorzystywane do ładowania pojazdów elektrycznych, co zwiększa efektywność ładowania. Ponadto, systemy zasilania prądem stałym dla całego domu można zintegrować z systemami magazynowania energii w akumulatorach, aby zapewnić gospodarstwom domowym wydajne rozwiązania w zakresie magazynowania energii i jeszcze bardziej zwiększyć efektywność energetyczną.

TECHNOLOGIE INFORMATYCZNE I KOMUNIKACJA

W dziedzinie technologii informatycznych i komunikacji, centra danych i stacje bazowe stanowią idealne scenariusze zastosowań dla systemów DC obejmujących cały dom. Ponieważ wiele urządzeń i serwerów w centrach danych korzysta z zasilania prądem stałym, systemy zasilania prądem stałym pomagają poprawić wydajność całego centrum danych. Podobnie, stacje bazowe i urządzenia komunikacyjne również mogą wykorzystywać zasilanie prądem stałym, aby poprawić efektywność energetyczną systemu i zmniejszyć zależność od tradycyjnych systemów zasilania.

KOMPONENTY SYSTEMU DC CAŁEGO DOMU

Jak więc skonstruować system prądu stałego dla całego domu? Podsumowując, system prądu stałego dla całego domu można podzielić na cztery części: źródło prądu stałego, system magazynowania energii elektrycznej, system dystrybucji prądu stałego oraz urządzenia elektryczne dla całego domu.

DC ŹRÓDŁO ZASILANIA

W systemie prądu stałego punktem wyjścia jest źródło zasilania prądem stałym. W przeciwieństwie do tradycyjnego systemu prądu przemiennego, źródło zasilania prądem stałym dla całego domu zazwyczaj nie opiera się całkowicie na falowniku do konwersji prądu przemiennego na prąd stały, lecz korzysta z zewnętrznych źródeł energii odnawialnej, jako jedynego lub podstawowego źródła energii.

Na przykład, na zewnętrznej ścianie budynku zostanie umieszczona warstwa paneli słonecznych. Światło będzie przetwarzane przez panele na prąd stały, a następnie magazynowane w systemie dystrybucji prądu stałego lub przesyłane bezpośrednio do urządzeń końcowych; może być również zainstalowane na zewnętrznej ścianie budynku lub pomieszczenia. Zbuduj na niej małą turbinę wiatrową i przekształć ją w prąd stały. Energia wiatrowa i słoneczna są obecnie najpopularniejszymi źródłami prądu stałego. W przyszłości mogą pojawić się inne, ale wszystkie wymagają przetwornic do konwersji na prąd stały.

DC SYSTEM MAGAZYNOWANIA ENERGII

Ogólnie rzecz biorąc, prąd stały generowany przez źródła prądu stałego nie będzie przesyłany bezpośrednio do urządzeń końcowych, lecz magazynowany w systemie magazynowania energii prądu stałego. Gdy urządzenie będzie potrzebowało energii elektrycznej, prąd zostanie uwolniony z systemu magazynowania energii prądu stałego. Zasilanie należy zapewnić w pomieszczeniu.

System magazynowania energii prądu stałego działa jak zbiornik, który przyjmuje energię elektryczną przetworzoną ze źródła prądu stałego i w sposób ciągły dostarcza ją do urządzeń końcowych. Warto wspomnieć, że przesył prądu stałego odbywa się między źródłem prądu stałego a systemem magazynowania energii prądu stałego, co pozwala ograniczyć użycie falowników i wielu innych urządzeń, co nie tylko obniża koszty projektowania obwodów, ale także poprawia stabilność systemu.

Dlatego system magazynowania energii prądu stałego obejmujący cały dom jest bliższy modułowi ładowania prądem stałym pojazdów elektrycznych niż tradycyjny „system solarny sprzężony prądem stałym”.

Jak pokazano na powyższym rysunku, tradycyjny „system fotowoltaiczny sprzężony prądem stałym” wymaga przesyłu prądu do sieci elektroenergetycznej, dlatego posiada dodatkowe moduły inwerterów słonecznych, natomiast „system fotowoltaiczny sprzężony prądem stałym” z zasilaniem całego domu prądem stałym nie wymaga inwertera ani wzmacniacza. Transformatory i inne urządzenia zapewniają wysoką sprawność i energooszczędność.

DC SYSTEM DYSTRYBUCJI MOCY

Sercem systemu zasilania prądem stałym (DC) obejmującego cały dom jest system dystrybucji prądu stałego, który odgrywa kluczową rolę w domu, budynku lub innym obiekcie. System ten odpowiada za dystrybucję energii elektrycznej ze źródła do różnych urządzeń końcowych, zapewniając zasilanie wszystkich części domu.

EFEKT

Dystrybucja energii: System dystrybucji prądu stałego odpowiada za dystrybucję energii elektrycznej ze źródeł energii (takich jak panele słoneczne, systemy magazynowania energii itp.) do różnych urządzeń elektrycznych w domu, w tym oświetlenia, urządzeń AGD, sprzętu elektronicznego itp.

Poprawa efektywności energetycznej: Dzięki dystrybucji prądu stałego można zmniejszyć straty energii w procesie konwersji, co przekłada się na poprawę efektywności energetycznej całego systemu. Zwłaszcza po integracji z urządzeniami prądu stałego i odnawialnymi źródłami energii, energia elektryczna może być wykorzystywana efektywniej.

Obsługa urządzeń prądu stałego: Jednym z kluczowych elementów systemu zasilania prądem stałym w całym domu jest obsługa zasilania urządzeń prądu stałego, co pozwala uniknąć strat energii związanych z zamianą prądu przemiennego na prąd stały.

STANOWIĆ

Panel rozdzielczy prądu stałego: Panel rozdzielczy prądu stałego to kluczowe urządzenie, które dystrybuuje energię z paneli słonecznych i systemów magazynowania energii do różnych obwodów i urządzeń w domu. Zawiera on takie elementy, jak wyłączniki obwodu prądu stałego i stabilizatory napięcia, aby zapewnić stabilną i niezawodną dystrybucję energii elektrycznej.

Inteligentny system sterowania: Aby zapewnić inteligentne zarządzanie i kontrolę energii, systemy DC dla całego domu są zazwyczaj wyposażone w inteligentne systemy sterowania. Mogą one obejmować takie funkcje, jak monitorowanie zużycia energii, zdalne sterowanie i automatyczne konfigurowanie scenariuszy, co poprawia ogólną wydajność systemu.

Gniazda i przełączniki prądu stałego: Aby zapewnić kompatybilność z urządzeniami zasilanymi prądem stałym, gniazdka i przełączniki w domu muszą być zaprojektowane z przyłączami prądu stałego. Gniazda i przełączniki te mogą być używane z urządzeniami zasilanymi prądem stałym, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo i wygodę.

DC SPRZĘT ELEKTRYCZNY

Istnieje tak wiele urządzeń zasilanych prądem stałym, że nie sposób wymienić ich wszystkich, a jedynie dokonać ich przybliżonej klasyfikacji. Zanim to zrobimy, musimy najpierw zrozumieć, jakie urządzenia wymagają zasilania prądem przemiennym, a jakie prądem stałym. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia elektryczne dużej mocy wymagają wyższego napięcia i są wyposażone w silniki o dużej mocy. Takie urządzenia elektryczne, jak lodówki, klimatyzatory, pralki, okapy kuchenne itp., są zasilane prądem przemiennym.

Istnieją również urządzenia elektryczne, które nie wymagają napędu silników o dużej mocy, a precyzyjne układy scalone mogą działać wyłącznie przy średnim i niskim napięciu oraz zasilaniu prądem stałym, np. telewizory, komputery i magnetofony.

Oczywiście powyższe rozróżnienie nie jest zbyt obszerne. Obecnie wiele urządzeń dużej mocy może być również zasilanych prądem stałym. Na przykład, pojawiły się klimatyzatory DC o zmiennej częstotliwości, wykorzystujące silniki prądu stałego, które charakteryzują się cichszą pracą i większą oszczędnością energii. Ogólnie rzecz biorąc, kluczem do tego, czy urządzenie elektryczne jest zasilane prądem przemiennym, czy stałym, jest jego wewnętrzna struktura.

PPRAKTYCZNY PRZYPADEK CAŁEGO DOMU DC

Oto kilka przykładów „całościowego prądu stałego” z całego świata. Okazuje się, że są to zasadniczo rozwiązania niskoemisyjne i przyjazne dla środowiska, co pokazuje, że główną siłą napędową „całościowego prądu stałego” jest nadal koncepcja ochrony środowiska, a inteligentne systemy prądu stałego mają jeszcze długą drogę przed sobą.

Dom Zero Emisji w Szwecji

Projekt budowy nowego budynku energetycznego w strefie demonstracyjnej Zhongguancun

Projekt Budynku Nowej Energii Zhongguancun to projekt demonstracyjny promowany przez władze dystryktu Chaoyang w Pekinie w Chinach, mający na celu promowanie ekologicznego budownictwa i wykorzystania energii odnawialnej. W ramach tego projektu niektóre budynki wykorzystują systemy prądu stałego dla całego domu, które są połączone z panelami słonecznymi i systemami magazynowania energii, aby zapewnić zasilanie prądem stałym. Celem tego przedsięwzięcia jest zmniejszenie wpływu budynku na środowisko i poprawa efektywności energetycznej poprzez integrację zasilania prądem stałym i energią odnawialną.

Zrównoważony projekt mieszkaniowy na Expo 2020 w Dubaju, ZEA

Na targach Expo 2020 w Dubaju zaprezentowano kilka projektów domów energooszczędnych, wykorzystujących energię odnawialną i systemy DC dla całego domu. Projekty te mają na celu poprawę efektywności energetycznej poprzez innowacyjne rozwiązania energetyczne.

Japoński eksperymentalny projekt mikrosieci prądu stałego

W Japonii niektóre eksperymentalne projekty mikrosieci zaczęły wdrażać domowe systemy prądu stałego. Systemy te są zasilane energią słoneczną i wiatrową, a jednocześnie dostarczają prąd stały do ​​urządzeń i sprzętu w domu.

Dom Centrum Energetycznego

Projekt, będący efektem współpracy Uniwersytetu London South Bank i brytyjskiego Narodowego Laboratorium Fizycznego, ma na celu stworzenie domu o zerowym zużyciu energii. Dom wykorzystuje energię elektryczną prądu stałego w połączeniu z ogniwami fotowoltaicznymi i systemami magazynowania energii, co zapewnia efektywne wykorzystanie energii.

RWAŻNE STOWARZYSZENIA BRANŻOWE

Technologia inteligentnego zarządzania całym domem została już Państwu przedstawiona. Co więcej, technologia ta jest wspierana przez niektóre stowarzyszenia branżowe. Charging Head Network zrzesza odpowiednie stowarzyszenia branżowe. Poniżej przedstawimy Państwu stowarzyszenia związane z inteligentnym zarządzaniem całym domem.

OPŁATA 

FCA

FCA (Fast Charging Alliance), chińska nazwa to „Guangdong Terminal Fast Charging Industry Association”. Guangdong Terminal Fast Charging Industry Association (dalej jako Terminal Fast Charging Industry Association) zostało założone w 2021 roku. Technologia szybkiego ładowania terminali to kluczowy element napędzający masowe zastosowanie nowej generacji branży elektronicznej informacji (w tym 5G i sztucznej inteligencji). W ramach globalnego trendu rozwoju neutralności węglowej, szybkie ładowanie terminali pomaga zmniejszyć ilość odpadów elektronicznych i energii oraz osiągnąć ekologiczną ochronę środowiska i zrównoważony rozwój branży, zapewniając bezpieczniejsze i bardziej niezawodne ładowanie setkom milionów konsumentów.

Aby przyspieszyć standaryzację i industrializację technologii szybkiego ładowania terminali, Akademia Technologii Informatycznych i Komunikacyjnych (KITI), Huawei, OPPO, Vivo i Xiaomi przejęły inicjatywę, inicjując wspólny projekt ze wszystkimi podmiotami działającymi w branży szybkiego ładowania terminali, takimi jak wewnętrzne kompletne maszyny, układy scalone, instrumenty, ładowarki i akcesoria. Przygotowania rozpoczną się na początku 2021 roku. Utworzenie stowarzyszenia pomoże zbudować wspólnotę interesów w branży, stworzyć bazę przemysłową dla projektowania, badań i rozwoju, produkcji, testowania i certyfikacji szybkiego ładowania terminali, stymulować rozwój kluczowych komponentów elektronicznych, zaawansowanych układów scalonych, kluczowych materiałów podstawowych i innych dziedzin, a także dążyć do budowy terminali światowej klasy. Innowacyjne klastry przemysłowe Kuaihong mają kluczowe znaczenie.

FCA promuje przede wszystkim standard UFCS. Pełna nazwa UFCS to Universal Fast Charging Specification, a jego chińska nazwa to Fusion Fast Charging Standard. Jest to nowa generacja zintegrowanego protokołu szybkiego ładowania, opracowana przez Akademię Technologii Informatycznych i Komunikacyjnych (Academy of Information and Communications Technology), Huawei, OPPO, Vivo i Xiaomi, przy wspólnym wysiłku wielu producentów terminali, układów scalonych i partnerów branżowych, takich jak Silicon Power, Rockchip, Lihui Technology i Angbao Electronics. Celem porozumienia jest opracowanie zintegrowanych standardów szybkiego ładowania dla terminali mobilnych, rozwiązanie problemu braku kompatybilności między urządzeniami szybkiego ładowania oraz stworzenie szybkiego, bezpiecznego i kompatybilnego środowiska ładowania dla użytkowników końcowych.

Obecnie UFCS zorganizowało drugą konferencję testową UFCS, podczas której zakończono „Wstępny test zgodności funkcji przedsiębiorstwa członkowskiego” oraz „Test kompatybilności producenta terminala”. Poprzez testy i wymianę podsumowań, łączymy teorię z praktyką, dążąc do rozwiązania problemu braku kompatybilności szybkiego ładowania, wspólnie promując zdrowy rozwój szybkiego ładowania terminali oraz współpracując z wieloma wysokiej jakości dostawcami i usługodawcami w łańcuchu dostaw, aby wspólnie promować standardy technologii szybkiego ładowania. Postęp industrializacji UFCS.

USB-IF

W 1994 roku międzynarodowa organizacja normalizacyjna, założona przez firmy Intel i Microsoft, znana jako „USB-IF” (pełna nazwa: USB Implementers Forum), jest organizacją non-profit założoną przez grupę firm, które opracowały specyfikację uniwersalnej magistrali szeregowej (Universal Serial Bus). USB-IF powstało w celu zapewnienia wsparcia i forum dla rozwoju i wdrażania technologii URS (Universal Serial Bus). Forum promuje rozwój wysokiej jakości kompatybilnych urządzeń peryferyjnych USB oraz zalety USB i jakość produktów, które przechodzą testy zgodności.ng.

Technologia wprowadzona przez USB-IF USB ma obecnie wiele wersji specyfikacji technicznych. Najnowsza wersja specyfikacji to USB4 2.0. Maksymalna prędkość transmisji w tym standardzie została zwiększona do 80 Gb/s. Zastosowano w niej nową architekturę danych, standard szybkiego ładowania USB PD, interfejs USB typu C oraz standardy kabli, które zostaną jednocześnie zaktualizowane.

WPC

Pełna nazwa WPC to Wireless Power Consortium, a jej chińska nazwa to „Wireless Power Consortium”. Organizacja została założona 17 grudnia 2008 roku. Jest to pierwsza na świecie organizacja normalizacyjna promująca technologię ładowania bezprzewodowego. W maju 2023 roku WPC zrzeszało łącznie 315 członków. Członkowie sojuszu współpracują ze sobą, mając wspólny cel: osiągnięcie pełnej kompatybilności wszystkich ładowarek bezprzewodowych i bezprzewodowych źródeł zasilania na całym świecie. W tym celu opracowali wiele specyfikacji dotyczących technologii szybkiego ładowania bezprzewodowego.

Wraz z ciągłym rozwojem technologii ładowania bezprzewodowego, zakres jej zastosowań rozszerzył się z urządzeń przenośnych dla konsumentów na wiele nowych obszarów, takich jak laptopy, tablety, drony, roboty, Internet Pojazdów (IoT) i inteligentne kuchnie bezprzewodowe. Firma WPC opracowała i utrzymuje szereg standardów dla różnych zastosowań ładowania bezprzewodowego, w tym:

Standard Qi dla smartfonów i innych przenośnych urządzeń mobilnych.

Standard bezprzewodowy Ki dla urządzeń kuchennych obsługuje moc ładowania do 2200W.

Norma lekkich pojazdów elektrycznych (LEV) sprawia, że ​​bezprzewodowe ładowanie lekkich pojazdów elektrycznych, takich jak rowery elektryczne i hulajnogi, w domu i w podróży, staje się szybsze, bezpieczniejsze, inteligentniejsze i wygodniejsze.

Standard przemysłowego ładowania bezprzewodowego zapewniający bezpieczne i wygodne bezprzewodowe przesyłanie energii do ładowania robotów, pojazdów AGV, dronów i innych urządzeń automatyki przemysłowej.

Na rynku dostępnych jest obecnie ponad 9000 produktów do ładowania bezprzewodowego z certyfikatem Qi. WPC weryfikuje bezpieczeństwo, interoperacyjność i przydatność produktów poprzez sieć niezależnych, autoryzowanych laboratoriów testowych na całym świecie.

KOMUNIKACJA

CSA

Connectivity Standards Alliance (CSA) to organizacja opracowująca, certyfikująca i promująca standardy inteligentnego domu Matter. Jej poprzednikiem jest Zigbee Alliance, założona w 2002 roku. W październiku 2022 roku liczba firm zrzeszonych w sojuszu przekroczy 200.

CSA zapewnia standardy, narzędzia i certyfikaty dla innowatorów w dziedzinie Internetu Rzeczy (IoT), aby uczynić go bardziej dostępnym, bezpiecznym i użytecznym1. Organizacja zajmuje się definiowaniem i zwiększaniem świadomości branżowej oraz ogólnym rozwojem najlepszych praktyk bezpieczeństwa dla chmury obliczeniowej i technologii cyfrowych nowej generacji. CSA-IoT zrzesza wiodące firmy na świecie w celu tworzenia i promowania wspólnych otwartych standardów, takich jak Matter, Zigbee, IP itp., a także standardów w takich obszarach jak bezpieczeństwo produktów, prywatność danych, inteligentna kontrola dostępu i inne.

Zigbee to standard połączeń IoT (Internetu Rzeczy) wprowadzony przez CSA Alliance. Jest to protokół komunikacji bezprzewodowej przeznaczony do zastosowań w sieciach czujników bezprzewodowych (WSN) i Internecie Rzeczy (IoT). Wykorzystuje standard IEEE 802.15.4, działa w paśmie częstotliwości 2,4 GHz i koncentruje się na niskim zużyciu energii, niskiej złożoności i komunikacji krótkiego zasięgu. Protokół, promowany przez CSA Alliance, jest szeroko stosowany w inteligentnych domach, automatyce przemysłowej, opiece zdrowotnej i innych dziedzinach.

Jednym z celów projektowych Zigbee jest zapewnienie niezawodnej komunikacji między dużą liczbą urządzeń przy jednoczesnym zachowaniu niskiego zużycia energii. Jest on odpowiedni dla urządzeń wymagających długotrwałej pracy i zasilania bateryjnego, takich jak węzły sensorowe. Protokół oferuje różne topologie, w tym gwiazdę, siatkę i drzewo klastrów, dzięki czemu można go dostosować do sieci o różnych rozmiarach i potrzebach.

Urządzenia Zigbee mogą automatycznie tworzyć samoorganizujące się sieci, są elastyczne i adaptowalne oraz dynamicznie dostosowują się do zmian w topologii sieci, takich jak dodawanie lub usuwanie urządzeń. Dzięki temu Zigbee jest łatwiejsze we wdrażaniu i utrzymaniu w praktycznych zastosowaniach. Ogólnie rzecz biorąc, Zigbee, jako otwarty standard protokołu komunikacji bezprzewodowej, zapewnia niezawodne rozwiązanie do łączenia i sterowania różnymi urządzeniami IoT.

Bluetooth SIG

W 1996 roku firmy Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM i Intel planowały utworzenie stowarzyszenia branżowego. Organizacja ta nosiła nazwę „Bluetooth Technology Alliance”, znanego również jako „Bluetooth SIG”. Wspólnie opracowali technologię łączności bezprzewodowej krótkiego zasięgu. Zespół programistów miał nadzieję, że ta technologia komunikacji bezprzewodowej pozwoli skoordynować i ujednolicić pracę w różnych dziedzinach przemysłu, takich jak Bluetooth King. Dlatego technologię tę nazwano Bluetooth.

Bluetooth (technologia Bluetooth) to bezprzewodowy standard komunikacyjny krótkiego zasięgu i niskiego poboru mocy, przeznaczony do łączenia różnych urządzeń i przesyłania danych, z prostym parowaniem, połączeniem wielopunktowym i podstawowymi funkcjami bezpieczeństwa.

Bluetooth (technologia Bluetooth) umożliwia bezprzewodowe połączenie urządzeń w domu i stanowi ważny element technologii komunikacji bezprzewodowej.

STOWARZYSZENIE SPARKLINK

22 września 2020 roku oficjalnie powstało Stowarzyszenie Sparklink. Spark Alliance to sojusz branżowy zaangażowany w globalizację. Jego celem jest promowanie innowacji i ekologii przemysłowej nowej generacji technologii bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu SparkLink oraz wdrażanie dynamicznie rozwijających się nowych zastosowań, takich jak inteligentne samochody, inteligentne domy, inteligentne terminale i inteligentna produkcja, a także zaspokajanie potrzeb w zakresie ekstremalnych wymagań wydajnościowych. Obecnie stowarzyszenie zrzesza ponad 140 członków.

Technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu promowana przez Sparklink Association nosi nazwę SparkLink, a jej chińska nazwa to Star Flash. Charakteryzuje się ona ultraniskim opóźnieniem i ultrawysoką niezawodnością. Wykorzystując ultrakrótką strukturę ramki, kodek Polar i mechanizm retransmisji HARQ, SparkLink może osiągnąć opóźnienie 20,833 mikrosekundy i niezawodność 99,999%.

WI-FSojusz

Wi-Fi Alliance to międzynarodowa organizacja zrzeszająca szereg firm technologicznych, której celem jest promowanie i wspieranie rozwoju, innowacji i standaryzacji technologii sieci bezprzewodowych. Organizacja została założona w 1999 roku. Jej głównym celem jest zapewnienie wzajemnej kompatybilności urządzeń Wi-Fi różnych producentów, a tym samym promowanie popularności i wykorzystania sieci bezprzewodowych.

Technologia Wi-Fi (Wireless Fidelity) to technologia promowana głównie przez Wi-Fi Alliance. Jako technologia bezprzewodowej sieci LAN, służy do przesyłania danych i komunikacji między urządzeniami elektronicznymi za pośrednictwem sygnałów bezprzewodowych. Umożliwia ona urządzeniom (takim jak komputery, smartfony, tablety, inteligentne urządzenia domowe itp.) wymianę danych w ograniczonym zasięgu bez konieczności fizycznego połączenia.

Technologia Wi-Fi wykorzystuje fale radiowe do nawiązywania połączeń między urządzeniami. Ta bezprzewodowa natura eliminuje potrzebę fizycznych połączeń, umożliwiając urządzeniom swobodne przemieszczanie się w zasięgu, przy jednoczesnym zachowaniu łączności sieciowej. Technologia Wi-Fi wykorzystuje różne pasma częstotliwości do przesyłania danych. Najczęściej używane pasma to 2,4 GHz i 5 GHz. Pasma te są podzielone na wiele kanałów, w których urządzenia mogą się komunikować.

Prędkość technologii Wi-Fi zależy od standardu i pasma częstotliwości. Wraz z ciągłym rozwojem technologii, prędkość Wi-Fi stopniowo rosła, od początkowych setek kb/s (kilobitów na sekundę) do obecnych kilku Gb/s (gigabitów na sekundę). Różne standardy Wi-Fi (takie jak 802.11n, 802.11ac, 802.11ax itp.) obsługują różne maksymalne prędkości transmisji. Dodatkowo, transmisje danych są chronione za pomocą szyfrowania i protokołów bezpieczeństwa. Wśród nich, WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) i WPA3 to popularne standardy szyfrowania stosowane do ochrony sieci Wi-Fi przed nieautoryzowanym dostępem i kradzieżą danych.

SSTANDARYZACJA I PRZEPISY BUDOWLANE

Główną przeszkodą w rozwoju systemów zasilania prądem stałym (DC) obejmujących cały dom jest brak globalnie spójnych norm i przepisów budowlanych. Tradycyjne systemy elektryczne w budynkach zazwyczaj działają w oparciu o prąd przemienny, dlatego systemy zasilania prądem stałym obejmujące cały dom wymagają nowego zestawu norm dotyczących projektowania, instalacji i eksploatacji.

Brak standaryzacji może prowadzić do braku kompatybilności między różnymi systemami, zwiększać złożoność doboru i wymiany sprzętu, a także hamować rozwój rynku i jego popularyzację. Brak możliwości dostosowania do przepisów budowlanych stanowi również wyzwanie, ponieważ branża budowlana często opiera się na tradycyjnych projektach klimatyzacji. Dlatego wprowadzenie systemu DC dla całego domu może wymagać dostosowań i redefinicji przepisów budowlanych, co będzie czasochłonne i wymagać skoordynowanego wysiłku.

EKOSZTY EKONOMICZNE I ZMIANA TECHNOLOGII

Wdrożenie systemu DC obejmującego cały dom może wiązać się z wyższymi kosztami początkowymi, w tym z koniecznością zakupu bardziej zaawansowanego sprzętu DC, akumulatorowych systemów magazynowania energii oraz urządzeń przystosowanych do prądu stałego. Te dodatkowe koszty mogą być jednym z powodów, dla których wielu konsumentów i deweloperów waha się przed wdrożeniem systemów DC obejmujących cały dom.

Ponadto, tradycyjne urządzenia i infrastruktura prądu przemiennego są tak zaawansowane i rozpowszechnione, że przejście na system prądu stałego obejmujący cały dom wymaga szeroko zakrojonej konwersji technologicznej, która obejmuje przeprojektowanie układu elektrycznego, wymianę sprzętu i przeszkolenie personelu. Taka zmiana może wiązać się z dodatkowymi kosztami inwestycji i robocizny w istniejących budynkach i infrastrukturze, ograniczając tempo wdrażania systemów prądu stałego obejmujących cały dom.

DKOMPATYBILNOŚĆ URZĄDZEŃ I DOSTĘP DO RYNKU

Systemy zasilania prądem stałym (DC) obejmujące cały dom muszą być kompatybilne z większą liczbą urządzeń dostępnych na rynku, aby zapewnić płynną pracę różnych urządzeń, oświetlenia i innych urządzeń w domu. Obecnie wiele urządzeń na rynku nadal działa w oparciu o prąd przemienny, a promocja systemów zasilania prądem stałym (DC) obejmująca cały dom wymaga współpracy z producentami i dostawcami, aby wprowadzić na rynek więcej urządzeń kompatybilnych z prądem stałym.

Konieczna jest również współpraca z dostawcami energii i sieciami elektroenergetycznymi w celu zapewnienia efektywnej integracji energii odnawialnej i połączeń z tradycyjnymi sieciami. Kwestie kompatybilności urządzeń i dostępu do rynku mogą mieć wpływ na powszechne stosowanie systemów prądu stałego w całym domu, co wymaga większego konsensusu i współpracy w łańcuchu dostaw.

SMART I ZRÓWNOWAŻONY

Jednym z przyszłych kierunków rozwoju systemów DC dla całego domu jest położenie większego nacisku na inteligencję i zrównoważony rozwój. Dzięki integracji inteligentnych systemów sterowania, systemy DC dla całego domu mogą dokładniej monitorować i zarządzać zużyciem energii, umożliwiając opracowanie spersonalizowanych strategii zarządzania energią. Oznacza to, że system może dynamicznie dostosowywać się do zapotrzebowania gospodarstw domowych, cen energii elektrycznej i dostępności energii odnawialnej, aby maksymalizować efektywność energetyczną i obniżać koszty energii.

Jednocześnie, zrównoważony rozwój systemów prądu stałego dla całego domu obejmuje integrację szerszego spektrum odnawialnych źródeł energii, w tym energii słonecznej, energii wiatrowej itp., a także bardziej efektywnych technologii magazynowania energii. Pomoże to w budowie bardziej ekologicznego, inteligentniejszego i zrównoważonego domowego systemu zasilania oraz będzie promować przyszły rozwój systemów prądu stałego dla całego domu.

SSTANDARYZACJA I WSPÓŁPRACA PRZEMYSŁOWA

Aby promować szersze zastosowanie systemów DC dla całego domu, kolejnym kierunkiem rozwoju jest wzmocnienie standaryzacji i współpracy przemysłowej. Ustanowienie globalnie ujednoliconych norm i specyfikacji może obniżyć koszty projektowania i wdrażania systemów, poprawić kompatybilność urządzeń, a tym samym promować ekspansję rynkową.

Ponadto, współpraca przemysłowa jest kluczowym czynnikiem promującym rozwój systemów prądu stałego obejmujących całe domy. Uczestnicy ze wszystkich sektorów, w tym budowniczowie, inżynierowie elektrycy, producenci sprzętu i dostawcy energii, muszą ze sobą współpracować, aby stworzyć kompleksowy ekosystem przemysłowy. Pomaga to w zapewnieniu kompatybilności urządzeń, poprawie stabilności systemu i napędzaniu innowacji technologicznych. Oczekuje się, że dzięki standaryzacji i współpracy przemysłowej, systemy prądu stałego obejmujące całe domy będą płynniej integrowane z głównymi budynkami i systemami energetycznymi oraz będą mogły znaleźć szersze zastosowanie.

SPODSUMOWANIE

Systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu to rozwijający się system dystrybucji energii, który w przeciwieństwie do tradycyjnych systemów prądu przemiennego (AC) dostarcza prąd stały do ​​całego budynku, obejmując wszystko, od oświetlenia po sprzęt elektroniczny. Systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu oferują pewne unikalne zalety w porównaniu z systemami tradycyjnymi, w zakresie efektywności energetycznej, integracji z odnawialnymi źródłami energii oraz kompatybilności urządzeń. Po pierwsze, poprzez redukcję liczby etapów konwersji energii, systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu mogą poprawić efektywność energetyczną i zmniejszyć straty energii. Po drugie, zasilanie prądem stałym jest łatwiejsze do zintegrowania z urządzeniami wykorzystującymi energię odnawialną, takimi jak panele słoneczne, co zapewnia bardziej zrównoważone rozwiązanie energetyczne dla budynków. Ponadto, w przypadku wielu urządzeń prądu stałego, wdrożenie systemu zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu może zmniejszyć straty energii oraz zwiększyć wydajność i żywotność urządzeń.

Obszary zastosowań systemów zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu obejmują wiele dziedzin, w tym budynki mieszkalne, budynki komercyjne, zastosowania przemysłowe, systemy energii odnawialnej, transport elektryczny itp. W budynkach mieszkalnych systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu mogą być wykorzystywane do efektywnego zasilania oświetlenia i urządzeń, poprawiając efektywność energetyczną domu. W budynkach komercyjnych zasilanie prądem stałym (DC) urządzeń biurowych i systemów oświetleniowych pomaga zmniejszyć zużycie energii. W sektorze przemysłowym systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu mogą poprawić efektywność energetyczną urządzeń linii produkcyjnej. Spośród systemów energii odnawialnej, systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu są łatwiejsze do integracji z urządzeniami takimi jak energia słoneczna i wiatrowa. W transporcie elektrycznym systemy dystrybucji energii prądu stałego (DC) mogą być wykorzystywane do ładowania pojazdów elektrycznych w celu poprawy efektywności ładowania. Ciągły rozwój tych obszarów zastosowań wskazuje, że systemy zasilania prądem stałym (DC) dla całego domu staną się w przyszłości realną i wydajną opcją w budownictwie i systemach elektrycznych.

For more information, pls. contact “maria.tian@keliyuanpower.com”.