Internet of Things (IoT) thay đổi cách chúng ta quản lý năng lượng

Internet of Things (IoT) thay đổi cách quản lý năng lượng bằng một nguyên lý đơn giản: đo được thì mới quản lý được. Khi công tơ, cảm biến, thiết bị điện đều gửi số liệu theo thời gian thực, con người và phần mềm có thể biết chính xác điện đang được dùng ở đâu, lúc nào, rồi tự động điều chỉnh: tắt thiết bị khi không ai dùng, dời phụ tải sang giờ thấp điểm, tận dụng điện mặt trời khi nắng tốt. Từ hộ gia đình, tòa văn phòng đến nhà máy và lưới điện, IoT biến việc tiết kiệm điện từ thói quen cá nhân thành một hệ thống có dữ liệu.

Từ hóa đơn cuối tháng đến dữ liệu từng phút

Trước đây, hầu hết gia đình chỉ biết mình dùng bao nhiêu điện khi nhận hóa đơn. Con số tổng không cho biết bình nóng lạnh hay máy lạnh mới là thủ phạm, càng không cho biết điện bị lãng phí lúc nào. IoT đưa ra ba lớp dữ liệu mới:

• Đo tổng: công tơ điện tử đo xa, thiết bị đo điện gắn tủ điện cho biết lượng tiêu thụ theo giờ.
• Đo từng thiết bị: ổ cắm thông minh có đo điện, công tắc thông minh, thiết bị gia dụng có kết nối.
• Đo bối cảnh: cảm biến hiện diện, nhiệt độ, ánh sáng cho biết có cần dùng điện hay không.

Ở Việt Nam, ngành điện đã và đang triển khai công tơ điện tử đo xa ở nhiều khu vực, giúp ghi chỉ số tự động và cho phép khách hàng tra cứu sản lượng qua ứng dụng chăm sóc khách hàng của điện lực. Đây là bước nền tảng cho việc quản lý năng lượng dựa trên dữ liệu.

Trong gia đình: tiết kiệm có chủ đích

Với hộ gia đình, IoT giúp nhiều nhất ở những thiết bị tiêu thụ lớn hoặc chạy âm thầm:

• Máy lạnh: bộ điều khiển thông minh hẹn giờ, chỉnh nhiệt độ theo người có mặt, tắt khi cửa sổ mở.
• Bình nóng lạnh: hẹn giờ chỉ đun trước giờ tắm.
• Điện chờ: ngắt cụm thiết bị giải trí khi không dùng.
• Chiếu sáng: cảm biến tự tắt đèn khu vực không người.

Bước khởi đầu đơn giản và rẻ nhất là ổ cắm có đo điện; hướng dẫn chi tiết có trong bài dùng ổ cắm thông minh tiết kiệm điện.

Điện mặt trời áp mái và lưu trữ

Điện mặt trời áp mái là nơi IoT phát huy rõ nhất. Bộ inverter hiện đại kết nối Internet, cho biết sản lượng phát theo thời gian thực, lượng điện nhà dùng, lượng điện dư. Khi kết hợp pin lưu trữ, hệ thống quyết định lúc nào sạc pin, lúc nào xả, lúc nào lấy điện lưới.

Tự động hóa có thể đi xa hơn: chạy máy giặt, máy bơm nước, sạc xe máy điện vào buổi trưa nắng để dùng điện mặt trời tại chỗ thay vì đẩy lên lưới hoặc lưu vào pin. Chính sách về điện mặt trời áp mái tự sản tự tiêu và bán điện dư lên lưới tại Việt Nam có những quy định riêng và đã thay đổi qua các năm, nên hãy tìm hiểu quy định hiện hành trước khi đầu tư.

Lưu trữ năng lượng cũng đang có nhiều hướng đi mới ngoài pin lithium. Một ví dụ thú vị là công nghệ pin cát lưu trữ nhiệt của một startup Việt, cho thấy lĩnh vực này còn nhiều dư địa sáng tạo.

Trong tòa nhà và văn phòng

Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) kết nối điều hòa trung tâm, chiếu sáng, thang máy, bơm nước với cảm biến khắp tòa nhà. Một số ứng dụng phổ biến:

Trong công nghiệp

Nhà máy dùng cảm biến IoT gắn trên động cơ, máy nén khí, lò hơi để theo dõi tiêu thụ năng lượng và tình trạng thiết bị. Một máy nén khí rò rỉ, một động cơ chạy non tải lâu ngày đều là lãng phí lớn mà trước đây khó phát hiện. Dữ liệu IoT còn hỗ trợ bảo trì dự đoán: sửa trước khi hỏng, tránh dừng chuyền đột ngột.

Ở quy mô lưới điện

Khi hàng triệu thiết bị đo và điều khiển được kết nối, lưới điện có thể trở nên "thông minh" hơn:

• Điều chỉnh phụ tải (demand response): trong giờ cao điểm, khách hàng tham gia chương trình có thể được khuyến khích giảm hoặc dời việc dùng điện.
• Tích hợp năng lượng tái tạo: điện mặt trời, điện gió biến động theo thời tiết; dữ liệu thời gian thực giúp cân bằng cung cầu.
• Phát hiện sự cố: xác định nhanh vị trí mất điện, giảm thời gian khắc phục.

Rủi ro và thách thức

• An ninh mạng: thiết bị IoT kém bảo mật có thể bị chiếm quyền, bị dùng để tấn công hệ thống khác. Với hệ thống năng lượng, rủi ro càng nghiêm trọng.
• Quyền riêng tư: dữ liệu tiêu thụ điện theo giờ có thể tiết lộ thói quen sinh hoạt, lúc nào nhà vắng người.
• Tương thích: thiết bị nhiều hãng, nhiều giao thức khó kết nối với nhau; các chuẩn như Matter đang cải thiện ở mảng gia dụng.
• Chi phí và lợi ích: không phải khoản đầu tư nào cũng hoàn vốn; cần tính toán dựa trên dữ liệu thực tế.
• Tiêu thụ của chính thiết bị IoT: mỗi thiết bị cũng dùng điện; cần thiết kế để phần tiết kiệm lớn hơn phần tiêu hao.

Bắt đầu từ đâu

1. Theo dõi sản lượng điện của nhà mình qua ứng dụng điện lực, nếu khu vực đã có công tơ đo xa.
2. Dùng một ổ cắm đo điện để "kiểm toán" lần lượt các thiết bị nghi ngờ.
3. Tự động hóa thiết bị tiêu thụ lớn trước: máy lạnh, bình nóng lạnh.
4. Chọn thiết bị hỗ trợ điều khiển cục bộ, chuẩn mở, cập nhật bảo mật.
5. Khi đã quen, cân nhắc mở rộng sang điện mặt trời, lưu trữ, tích hợp vào hệ sinh thái nhà thông minh; bức tranh tổng thể có trong bài tương lai không gian sống tự động hóa.