Serviços públicos testam IoT para aquecedores de água

Solução sem fio permite que empresas como a Portland General Electric capturem dados de aquecedores de água residenciais e os ligem e desligem remotamente

Claire Swedberg

Várias empresas de serviços públicos dos EUA estão testando uma solução baseada em Internet das Coisas (IoT, do inglês, Internet of Things), lançada recentemente, que lhes permite controlar melhor a carga de energia em sua rede, detectando a temperatura e a tensão de cada unidade de aquecimento de água e permitindo que as unidades sejam trocadas quando necessário, por meio de conectividade LAN celular ou proprietária de 2,4 GHz. A solução, fornecida pela Apricity, do Oregon, inclui controladores de aquecedor de água compatíveis com IoT, conhecidos como Aras. Cada Ara vem com um chip Nordic Semiconductor para transmitir dados sobre temperaturas e voltagens do aquecedor.

A Apricity fornece a conectividade e o software necessários para coletar e gerenciar dados do aquecedor de água, se uma concessionária solicitar isso. Os Aras são implantados em locais públicos e federais para testes, em quantidades inferiores a 100 unidades por teste. Cada entidade tem sua própria resposta de rotação da demanda e necessidades de monitoramento de dados, diz Apricity. Por sua natureza, o uso de energia na rede é desigual. Em determinados horários do dia, o consumo de energia atinge um pico. A abordagem tradicional das concessionárias de serviços públicos tem sido a construção de usinas elétricas suficientes para fornecer a capacidade de atender às demandas de pico, mas na maior parte do dia esse nível de energia não é necessário.

Uma alternativa é um programa de resposta à demanda pelo qual a empresa possa monitorar o consumo de energia e desativar dispositivos menos críticos para diminuir a carga durante o pico de uso. Os utilitários usam um programa de resposta à demanda para alterar o consumo de energia de um cliente para corresponder à demanda por energia em toda a rede. As empresas de energia continuam avançando em direção a modelos de resposta à demanda para reduzir a pressão na rede.

Funcionários da Portland General Electric fazem manutenção em linha de transmissão

Nos últimos seis meses, empresas de serviços públicos como a Portland General Electric têm usado o Aras em seus programas de resposta à demanda para desligar cada aquecedor de água de acordo com o pico de demanda e para saber quando as temperaturas do aquecedor de água caem o suficiente para que as unidades precisem ser ligadas. De volta. Ao saber automaticamente quando a temperatura de cada aquecedor de água cai abaixo de uma temperatura predefinida, o sistema pode reiniciar esse aquecedor, além de economizar o consumo de energia durante o tempo de inatividade da unidade.

Apricity é uma agência de engenharia e design de produtos. “Nossa equipe é apaixonada por criar produtos de qualidade que resistem ao teste do tempo”, diz Jacob C. Betcher, COO da empresa. A solução Ara foi projetada para ajudar os clientes a responder à demanda de energia, diz ele, acrescentando que “o consumo de energia na rede é muito desigual”. No entanto, muitas soluções de resposta à demanda são desafiadas com problemas de conectividade ao enviar dados de residências sem fio. Muitos aquecedores de água estão em porões, onde a conectividade celular é limitada. E enquanto algumas soluções usam o Wi-Fi como conectividade, isso geralmente requer a instalação de um ponto de acesso Wi-Fi, o que pode ser um desafio para a manutenção do utilitário.

A solução Ara, diz Betcher, é um sistema celular híbrido. Cada Ara emprega o SiP LTE-M / NB-IoT multimodo nórdico nRF9160, bem como um System-on-Chip (SoC) nRF52840 nórdico para fornecer conectividade dos aquecedores de água ao servidor central. NB-IoT é uma tecnologia LPWAN que permite que um dispositivo fale com o próximo em uma série, até que a transmissão alcance um dispositivo que tenha uma conexão LTE. O Apricity usa a conectividade celular LTE-M com um backup de malha proprietário para áreas com pouca cobertura celular.

Para a implantação de Portland, um dispositivo Ara é conectado a cada aquecedor de água dentro do prédio, e as unidades podem transmitir dados entre si via LPWAN, além de enviar informações por meio de uma conexão celular LTE, desde que esteja disponível. Uma vez instaladas, as unidades consomem energia diretamente da unidade de aquecimento de água e começam a transmitir. Se uma unidade no porão não possui uma conexão LTE, ela encaminha seus dados referentes à temperatura e voltagem para o próximo Ara, e assim por diante, até que as informações sejam recebidas por um dispositivo com uma conexão LTE, que encaminha todos os dados. O utilitário envia comandos baseados em celular para os aquecedores de água para desligar ou ligar e também exibe os dados recebidos de cada unidade.

Alguns utilitários podem querer usar os dados não apenas para ligar e desligar os aquecedores de água, mas também para coletar dados históricos que podem ajudá-los a entender melhor o uso de energia. Uma empresa de energia no Havaí, por exemplo, está usando a tecnologia para visualizar dados sobre o uso de cada unidade, bem como o impacto que ela tem no sistema como um todo em horários e dias específicos. Essa empresa de serviços públicos, que pediu para permanecer sem nome, está pilotando a solução para fornecer análises históricas também. O software captura dados sobre a temperatura do aquecedor de água, monitora os dados de energia e usa essas informações para configurar modelos para alterar as cargas de pico.

A Apricity diz que planeja fornecer uma versão mais inteligente do Ara no futuro. Atualmente, os Aras atuam como comutadores, enviando e recebendo dados, sem cérebro para ajustar os níveis de temperatura, por exemplo, sem uma solicitação específica da concessionária. “Estamos no processo de montar uma versão inteligente compatível com o CTA 2045”, diz Betcher, referindo-se a uma especificação técnica da interface de comunicação modular.

A solução inteligente tornaria um aquecedor de água interativo para que ele pudesse responder aos dados e ajustar automaticamente suas próprias configurações. Os pilotos do Ara começaram em setembro de 2019 e a solução está disponível comercialmente agora. A Apricity fabrica o dispositivo em suas instalações em Oregon.

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