تعرف علي طرق تقليل استهلاك الكهرباء في المنازل الذكية

يعد تقليل استهلاك الكهرباء لأجهزة المنازل الذكية داخل الشبكة الذكية تحديًا رئيسيًا لمزودي الكهرباء، خاصةً في فترات الذروة، نظرًا لتأثيره الكبير على استقرار النظام الكهربائي. لذلك، قدمت شركات الطاقة أنظمة التسعير الديناميكي التي تحدد أسعاراً أعلى خلال أوقات الذروة وأدنى خارجها. 

تعرف مشكلة جدولة الأجهزة المنزلية حسب جدول التسعير الديناميكي بـ Power Scheduling Problem in Smart Home (PSPSH)، وتهدف إلى تقليل استهلاك الكهرباء، الحفاظ على استقرار الشبكة بتقليل نسبة ذروة الطلب إلى المتوسط (Peak-to-Average Ratio)، وتحسين راحة المستخدم عبر تقليل وقت الانتظار. 

تراجع هذه الورقة أهم الدراسات التي تناولت PSPSH وتصنف خوارزميات الحل إلى: (أ) خوارزميات دقيقة، (ب) خوارزميات تقريبية-تحسينية (Metaheuristic) مثل البحث المحلي، البحث بالعشيرة، والخوارزميات الهجينة. كما تستعرض نقداً لأحدث الأساليب وتقترح اتجاهات مستقبلية.

متى بدأت الكهرباء والطاقة 

بدأ عصر الكهرباء عام 1896 بتوليد الطاقة من نياجارا، ثم دخلنا عصر الذرة بعد الحرب العالمية الثانية، واليوم نحن في عصر الطاقة حيث يتزايد الطلب بسبب كثرة الأجهزة. الشبكات القديمة تواجه صعوبة في تلبية هذا الطلب، لذا ظهرت الشبكات الذكية (Smart Grids) التي ترتكز على التواصل ثنائي الاتجاه بين شركات الطاقة والمستهلكين لتحسين الكفاءة والموثوقية، ودعم مصادر الطاقة المتجددة.

 الشبكات الذكية (Smart Grid – SG)

هي الجيل الحديث من الشبكات الكهربائية، تعزز بالكفاءة والأمان والمرونة بفضل التفاعل مع المستخدمين، واستخدام برامج ذكية وأجهزة تحكم. تدعم استخدام المصادر المتجددة وتقلل التلوث، بينما تستهدف تقليل ذروة الطلب وخفض تكلفة الإنتاج.

 المنازل الذكية (Smart Homes)

هي منازل مدمجة بتكنولوجيا ذكية لزيادة الراحة والأمان مع ضبط استهلاك الطاقة. يمكن للمستخدمين التحكم عن بعد من خلال أنظمة إدارة الطاقة (HEMS)، التي تجمع بيانات التشغيل وتوفر تحكمًا من الجوال أو السحابة.

مشكلة الجدولة في المنزل الذكي (PSPSH)

تعرف الجدولة بأنها تخصيص موارد خلال فترة زمنية لتقليل التكلفة الإجمالية. يهدف PSPSH إلى:

• تقليل فاتورة الكهرباء (Electricity Bill – EB)
• خفض نسبة الذروة إلى المتوسط (Peak-to-Average Ratio – PAR)
• رفع راحة المستخدم (User Comfort – UC)

بذلك، يتم اختيار أفضل توقيت لتشغيل الأجهزة ضمن إطار القيود والتسعير الديناميكي لـ تقليل استهلاك الكهرباء.

طرق تقليل استهلاك الكهرباء  

تنقسم الحلول إلى:

أ. الخوارزميات الدقيقة (Exact Algorithms)

مناسبة لمشاكل ذات حجم صغير يمكن تحليلها بدقة.

ب. الخوارزميات التقريبية والتحسينية (Metaheuristics)

• الفرعية: مثل Local Search
• العشائرية: Population-Based
• الهجينة: مزيج من الأساليب لتحقيق توازن بين الجودة والسرعة

قدم الاستعراض تحليل شامل للشبكات الذكية والمنازل الذكية وطرق جدولة الأجهزة، مع تصنيف الأدوات وتقنياتها بناءً على الأهداف (تخفيض التكلفة، ذروة الطلب، راحة المستخدم) وأنواع الخوارزميات. وأظهرت الدراسة بشكل عام أن الخوارزميات التحسينية مثل الخوارزميات الهجينة تتفوق في التوازن بين الأداء والجودة. 

وينبغي استمرار البحث لاستكشاف خوارزميات مبتكرة، تجارب واقعية، وشمول مصادر الطاقة المتجددة لتحقيق استدامة أكبر وكفاءة محسنة لـ تقليل استهلاك الكهرباء.

الوصف 

 أهم الأساليب والخوارزميات المستخدمة في تقليل استهلاك الكهرباء في المنازل الذكية ضمن شبكات الكهرباء الذكية.
تواصل مع شركة ديجي بوينتس من اجل تجربه فريده ومميزه