EnOcean - Sürdürülebilir Binalarda Pilsiz Kablosuz Algılama

Andreas Schneider

Kablosuz sensörler binaların kontrolünde yıllardır kullanılmaktadır, ancak bakım için pil değiştirme işlemi profesyonel bina algılama çözümleri için oldukça maliyetlidir. Günümüzde, kinetik enerji, ışık veya sıcaklık farkı ile çalışan pilsiz kablosuz çözümleri uygulamak mümkündür. Milyonlarca kablosuz ve pilsiz sensör, data ölçümü ve akıllı sistemlerin haberleşmesinde tüm dünyada bir çok binada kullanılmaktadır. Ayrıca bu sistem %40’a varan oranlarda enerji ve önemli oranda da kurulum maliyeti tasarrufu sağlamaktadır.
Elektrik fiyatları yükselmeye devam ettikçe, binalarda enerji yönetimine duyulan ihtiyaç daha kritik bir hale gelmektedir. Buna ek olarak, artan miktarda enerji yenilenebilir kaynaklardan temin edilmektedir ki bu durum, enerji kullanımı için daha verimli yöntemlere ihtiyaç duyulduğu anlamına gelmektedir. Binalar enerjiyi yüksek düzeyde tükettiği için, önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayan, kolayca kurulabilen ve hızlı bir yatırım getirisi (ROI) olan yenilikçi teknolojilerin entegre edilmesi konusunda bir talep vardır. Son derece esnek özellikleri nedeniyle, kablosuz otomasyon çözümlerinin uyarlanması inşaat sektöründe gittikçe artan bir değer kazanmaktadır.

Piller için bedel ödemek
Kablosuz bina çözümleri ile ilgili ticari olarak mevcut olan farklı seçenekler bulunmaktadır. Örneğin ZigBee, fiziksel ve MAC katmanlarını tanımlayan IEEE standardı IEEE 802.15.4 üzerine inşa edilmiş olan açık bir standarttır. Bu standart, elektrik şebekesinden beslenen mesh- network sistemleri için uygundur. Bu sistem, WiFi, Bluetooth, telsiz ve mikrodalga fırınlar da dâhil olmak üzere diğer teknolojiler gibi 2,4 GHz frekansında çalışır. Yüksek esneklik amacıyla, şebeke elektrik bağlantısı olmadan çalışması için pil kullanan kablosuz cihazlar da vardır. Fakat bu durumda da bakım yapmak, zaman kaybına yol açmaktadır. 1000'in üzerinde pil kullanılan kablosuz sensör ve anahtarla donatılmış bir otel düşünün. Pillerin doğru bir şekilde değiştirilmesi ve bertaraf edilmesi de dikkate alındığında pil ile çalışan kablosuz çözümlerin uygulamaya alınması kayda değer bir masrafa neden olacaktır.
ON World, kablosuz sensörlerde pilleri değiştirmek için işçilik maliyetinin önümüzdeki birkaç yıl içinde 1 milyar dolardan daha fazla olacağı tahmin etmektedir*. Pil değişimi ile ilgili bu maliyetler, kablosuz, pille çalışan sensör ağlarının büyümesi hususunda önemli bir dezavantajdır ve enerji toplayan kablosuz teknolojinin kapısını açmaktadır.

Kablosuz iletişim için havadan enerji
Enerji toplayan kablosuz modüller, kendisini çevreleyen ortamdan güçlerini kazanırlar ve dolayısıyla pilsiz çalışabilirler. Bu konuda çeşitli kaynaklar mevcuttur: bir elektro-dinamik enerji dönüştürücü mekanik hareketi kullanır, ya da bir minyatür solar modül iç ortam ışığından enerji üretir. Bir DC/ DC dönüştürücüsü ile birlikte kullanılan bir termoelektrik dönüştürücü, bir enerji kaynağı olarak ısıyı kullanır. Bu küçük miktarlarda toplanan enerji, bir kablosuz sinyalin iletimi ve çok sayıda bakım gerektirmeyen sensör ve anahtar birimlerinin çalışmasını sağlamak için yeterlidir. Bu ekipmanlara, pilsiz anahtarlar, akıllı pencere kolları, sıcaklık, nem ve ışık sensörleri ve ayrıca, doluluk sensörleri, röle alıcıları ve kontrol merkezleri de dâhildir.

EnOcean radyo protokolü, 1 GHz altı radyo dalgaları bina içinde ideal bir giriş sağladığı için 868 MHz frekans bandını kullanır. Kablosuz sinyallerin süresinin sadece 0,7 milisaniye olması ve sinyal kaybı yaşanmaması için birden fazla sinyal iletilmesi ile RF güvenilirlik sağlanmış olur. Enerji toplayan kablosuz sensörlerin mesafesi binaların yapısına bağlı olarak binalarda 10-50m iken havada yaklaşık 100-300 m civarındadır.
868 MHz modülleri, çok küçük ürün muhafazası içine entegrasyona olanak sağlar. Balastlar ve LED sürücüler gibi ortak yerleştirilmiş aygıtlardan etkileşim minimum seviyededir. Bu durum bina otomasyon sektörü uygulamaları için etkili ve güçlü kablosuz platform sağlar. Her bir modül, diğer kablosuz sensörler ile herhangi bir örtüşme olasılığını bertaraf etmek ve basit kurulum için benzersiz bir 32-bit kimliğe sahiptir.

Yüksek tasarruf potansiyelini hayata geçirmek
Bu enerji toplayan kablosuz teknoloji esas alınarak, otomatik termostatlar, kablosuz havalandırma, pencere kontakları, nem sensörleri, doluluk sensörleri ve CO2 sensörleri gibi bileşenler bir araya getirilerek akıllı otomatik sistem hayata geçirilebilir. Bunlar sadece bina iklim kontrolünü sağlamak için mevcut ürünlerin birkaçıdır. Bir akıllı otomasyon sisteminde, örneğin, bir oda kontrolörü ilgili sensörlerden gelen sıcaklık, nem, pencere konumu veya CO2 ile ilgili bilgileri alır ve bir odaya sıcak ve soğuk hava dağıtımı kontrolünü sağlar. Aynı zamanda, oda kontrolörü bina denetleyicisine bilgi gönderir. Bu otomasyon enerji üretimini kontrol etmek için dış sıcaklık ve akış sıcaklığının bir fonksiyonu olarak talebi hesaplar.
Oturanların doğrudan enerji faturasını ödemediği binalarda - oteller, hastaneler, okullar, ofisler, kamu binaları, sanayi binaları - enerji israfı maksimum seviyededir ve bu nedenle en yüksek tasarruf potansiyeli ve en düşük yatırım maliyeti sağlanmalıdır. Başka şekilde söylemek gerekirse, hareket esaslı HVAC ve aydınlatma kontrolü ve enerji toplayan kablosuz teknolojisi ile entegre izleme sistemleri, genellikle üç yıl veya daha kısa sürede bir yatırım getirisi ile tesislerde yüzde 20 ila yüzde 40’lara varan oranlarda enerji tüketimini azaltmaya yardım etmenin yanı sıra, yeni inşaatlarda yüzde 30’dan fazla, retrofit işlerde ise yüzde 70 kadar kurulum maliyetlerinden tasarruf sağlar.
Örnek olarak, eğer bir sensör odada veya bir alanda kimse olmadığını algılarsa ışıklar otomatik olarak kapatılabilir ve HVAC sistemleri otomatik olarak önceden tanımlanmış değer getirilebilir. Bu sayede otomatik olmayan bir sisteme göre ortalama yüzde 30 enerji tasarrufu sağlanır. Alternatif olarak, bir odaya yeterince günışığı giriyorsa ışıkların otomatik olarak kısılmasına veya tamamen kapatılmasına imkân verecek şekilde programlama yapılabilir. Tipik bir bina senaryosunda, özellikle otellerde açık bir balkon veya pencereyi tespit etmek için pencere/balkon kapı sensörü kullanılır. Algılamanın ardından bir sinyal otomatik olarak ısıtma veya soğutma azaltmak, ya da pencere kapatılıncaya kadar havalandırmayı tamamen kapatmak için havalandırma ünitesine gönderilir. Her oda ya da ortak alan sıcaklığı izleme ve kontrol sisteminin kurulması tek başına HVAC enerji tüketiminde yüzde 30’a kadar tasarruf sağlayabilir.

Standartlarla uyumlu esnek çözümler
EnOcean Alliance, sürdürülebilir binalar için dünya çapında standart olarak pilsiz teknolojisini oluşturmak için enerji toplayan kablosuz çözümler ile nihai ürünleri kapsayan 350'den fazla üye şirketlerden oluşan bir ekosistem yarattı. EnOcean Alliance farklı üreticilerin cihazlarının sistemde birlikte çalışabilir olmasını sağlamak amacıyla standart uygulama profillerini geliştirmiştir (EnOcean Ekipmanları Profilleri, EEP).
Buna ek olarak, pilsiz çözümler Ethernet / IP, KNX, BACnet veya LON üzerinden de gateway üzerinden ve kolayca WiFi iletişim üzerinden tüm sistemlere bağlanabilir. Enerji toplayan kablosuz çözümler, bağımsız gereksinimler için optimize edilmiş bir sistemi sağlamak amacıyla diğer protokoller ile de kombine edilebilir. Bu iki veya daha fazla sistemin avantajlarını bir araya getirir ve enerji toplayan kablosuz çözümlerin çeşitli binalardaki otomasyon sistemleri ile birlikte çalışmasına imkân sağlar.
Enerji toplayan kablosuz çözümler, uzun erimli kablosuz ağlar ile iletişim kurabilen giderek artan sayıdaki bireysel kablosuz bağlantı noktaları ya da sensörlerin bağlanmasına izin verir. Bu şekilde, kullanıcılar diğer mevcut, belirlenen standartların faydaları ile birlikte pilsiz cihazların sıfır bakım ve esneklik avantajlarını birleştirebilir.
* ON World: “İşçilik Maliyetinde 1 milyar $ Tasarruf Etmek İçin Kalıcı Enerji Çözümleri”, Ekim 2008,
www.onworld.com/html/newsperpower.htm



EnOcean - Sürdürülebilir binalarda pilsiz kablosuz algılama  sunum dosyası...EnOcean_Alliance_Installer_EN_v1.0_TR S.G. R.1