ניהול עומסים דינאמי בחניון משותף: הפתרון לקריסת רשת החשמל בבניין

הוספת עמדות טעינה בחניונים של בתים משותפים ומבני ציבור מייצרת עומס קשיח החורג מיכולת האספקה של השנאי הראשי.

שילוב מערכות טעינה בחניון מחייב עדכון של התחשיב ההנדסי, שכן פרופיל הצריכה של רכב חשמלי שונה מהותית מזה של צרכן ביתי סטנדרטי ומייצר עומס רציף לפרקי זמן ממושכים.

ניהול עומסים דינאמי המבוסס על טכנולוגיית אינטרנט של הדברים מבטיח חלוקת זרם חכמה. פתרון הנדסי זה מאפשר ניצול אופטימלי של התשתית הקיימת ושומר על רציפות תפקודית.

מגבלות תשתית החשמל במבני מגורים ופרויקטים חדשים

תכנון הנדסי של מערכות חשמל במבנים מודרניים נשען על הגדרות קיבולת סופיות. כאשר מהנדסי חשמל מתכננים בניין חדש, הם עושים שימוש בנתון הנדסי הנקרא "מקדם בו-זמניות".

מקדם זה נוצר מתוך הנחה סטטיסטית ופרקטית שלא כל הדיירים בבניין יפעילו את כל מכשירי החשמל שלהם בדיוק באותו הרגע ובאותה העוצמה.

בהתאם למקדם זה, חברת החשמל הארצית מספקת שנאי ראשי המותאם לעומס הממוצע הצפוי בתוספת מרווח ביטחון קבוע.

כניסת הרכבים החשמליים לחניונים דורשת היערכות מחודשת. עמדת טעינה דורשת משיכת זרם רציפה וגבוהה מאוד. מי שעורך השוואה בין התפוקות של סוגים שונים של עמדות טעינה מגלה כי עמדה טיפוסית צורכת בין 11 קילוואט ל-22 קילוואט.

דרישה זו שקולה להפעלת מספר מזגנים מיני-מרכזיים בכל דירה במקביל, לאורך שעות ארוכות ברציפות.

כאשר מספר הולך וגדל של דיירים מחברים את רכבם בשעות הערב, המקדם הבו-זמני עליו התבסס הפרויקט אינו רלוונטי עוד.

העומס על הפאזות גדל באופן דרמטי, המפסק הראשי של הבניין מתחמם, והתוצאה הישירה היא נפילת מתח או הפסקת חשמל כללית בכל המבנה.

גופי המדינה העוקבים אחר השפעת החשמול על הרשת מפרסמים נתונים בנושא זה תחת מסמכי מדיניות משרד האנרגיה והתשתיות המציגים את אתגרי אספקת הזרם.

עקרון הפעולה ההנדסי של ויסות זרמים בחניון

הפתרון הטכנולוגי לבעיית הקיבולת בבניינים קיימים וחדשים הוא מעבר ממערכות חשמל פסיביות למערכות חכמות ומנוהלות.

ניהול עומסים דינאמי (DLM – Dynamic Load Management) הוא מערך שלם המורכב מבקר חכם המותקן בלוח החשמל הראשי, אשר משדר נתונים בזמן אמת למערכת ניהול מבוססת ענן.

מערכת טעינה המבצעת ניהול עומסים דינאמי קוראת את הצריכה הכללית של הבניין ומווסתת את עוצמת הטעינה של הרכבים בהתאם לקיבולת הפנויה בכל רגע נתון.

הבקר המרכזי מבצע דגימה של הזרם הכללי של הבניין מספר פעמים בכל שנייה.

כאשר צריכת החשמל של הדירות מגיעה לשיא, בדרך כלל בין השעות 17:00 ל-22:00, המערכת מזהה את העומס המצטבר על השנאי ומפחיתה באופן אוטומטי את קצב הזרם המועבר לעמדות בחניון.

התקשורת הרציפה הזו מתאפשרת הודות לפריסה של קווי תשתית המבוססים על מערכות תקשורת מתקדמות המבטיחות סנכרון מלא ונטול השהיות בין הענן לבקרים המקומיים.

כאשר הפעילות הביתית דועכת בשעות הלילה וצריכת החשמל צונחת, המערכת מזהה מיד את הקיבולת שהתפנתה ברשת.

בשלב זה, היא מגבירה את עוצמת הזרם ומזרימה את מלוא ההספק בחזרה אל הרכבים, כך שתהליך הטעינה יושלם בהצלחה עד לשעות הבוקר.

הגדלת הקיבולת ללא דרישה לשדרוג השנאי המרכזי

היתרון המרכזי של מערך הניהול הדינאמי הוא הניצולת המקסימלית של המשאב החשמלי הקיים בבניין.

באמצעות חלוקת הזרם הזמין באופן דינמי בין המטענים, המערך מאפשר הגדלת שימוש על גבי התשתית הקיימת עד פי 20 מתכנונה המקורי.

חשוב להבין כי הקצאת המשאבים משמעותה חלוקה של הזרם הפנוי.

בשעות העומס המקסימלי במבנה, קצב הטעינה של רכבים בודדים עשוי לרדת זמנית, אך מערכת הניהול תבטיח שכלל הרכבים המחוברים יקבלו את מירב האנרגיה הנדרשת להם עד שעות הבוקר, ללא חריגה ממעטפת ההספק המותרת.

המשמעות הפרקטית היא שניתן לחבר עשרות עמדות לחניון בבניין שבעבר היה מסוגל להכיל עמדות טעינה בודדות בלבד.

יישום פתרון טכנולוגי זה מייתר במרבית המקרים את הצורך בפנייה לחברת החשמל לשם הגדלת החיבור הראשי של הפרויקט. תהליך הגדלת חיבור הוא הליך מורכב הכרוך בעלויות כבדות, עבודות תשתית חיצוניות ובירוקרטיה סבוכה.

בנייה של מערכת המגנה על הרשת חוסכת את ההוצאה ההונית הזו ומונעת את הצורך להישען על גיבוי של מערכי גנרטורים לחירום כתוצאה מנפילות מתח תדירות.

תזמון חכם והוזלת עלויות דרך תעריפי רשת משתנים

מערכות אנרגיה מודרניות נבחנות ביעילות הכלכלית שהן מניבות לאורך זמן.

חיבורים פרטיים פשוטים אל הלוח הדירתי אינם מסוגלים להבחין בין שעות צריכה יקרות לזולות, והם צורכים אנרגיה בתעריף המקסימלי באותה השעה בדיוק שבה הרשת הארצית עמוסה.

לעומת זאת, הפתרון של חטיבת ה-EV משלב טכנולוגיית ניהול מובילה בענף הכוללת מתזמן דיגיטלי חכם.

הפעלה של תזמון טעינה דיגיטלי מאפשרת הפחתה של עד שישים אחוזים בעלויות צריכת החשמל לעומת טעינה בשעות הפסגה, בהתאם לפערי התמחור הקבועים ברשת החשמל הארצית.

תעריף עומס וזמן (תעו"ז) הוא מודל תמחור הקובע כי מחיר החשמל משתנה בהתאם לשעות היממה ולעונות השנה.

התוכנה מתוכנתת להשהות את הזרמת האנרגיה בשעות שבהן תעריף החשמל נמצא בשיאו, ולהפעיל את הטעינה במלוא העוצמה החל  מ-22:00 בלילה, כאשר התעריף יורד משמעותית. מידע רשמי על מבנה מחירים זה מפורסם בתוך מסמך תעריפי תעוז של חברת החשמל.

משתמשים הבוחנים את היתרונות בעמדות טעינה חכמות, מוצאים כי השליטה הדיגיטלית בתעריפים מייצרת חיסכון פיננסי שוטף.

ביצוע פרויקטים באמצעות קבלן רשום וללא קבלני משנה

התקנת מערכות המנהלות עומסי זרם גבוהים מחייבת רמת ביצוע חסרת פשרות ועמידה בתקנים מחמירים. תחום עבודות החשמל בישראל מוסדר רגולטורית, וביצוע תשתיות בהיקפים של בניין שלם דורש הסמכות קבלניות מתאימות.

חברת קורן מבנים ומערכות בע"מ מחזיקה ברישיון קבלן חשמל רשום 160 א' מטעם משרד הבינוי והשיכון, וכן מחזיקה ברישיון 'קבלן שירות' מטעם משרד העבודה והרווחה.

אימות מעמד מקצועי מתבצע על ידי עיון בתוך פנקס הקבלנים הרשמי הפתוח לעיון הציבור.

היבט תפעולי קריטי המשפיע על תוצאות הפרויקט הוא מודל ההעסקה. כל עבודות הקמת הפרויקט, לרבות פריסת תשתיות חשמל ותאורה לאורך התוואי, מתבצעות אך ורק על ידי צוותים אורגניים של החברה.

היעדר תלות בקבלני משנה חיצוניים מבטיח שליטה מלאה בלוחות הזמנים, איכות עבודה אחידה ואחריות ברורה לכל תקלה ללא גלגול אחריות.

מודל זה מספק לנציגות הבניין כתובת אחת אמינה משלב התכנון ועד שלב התחזוקה.

דרישות בטיחות טרם התקנה

לפני פריסת מערכת ניהול עומסים, צוותי ההנדסה מבצעים הליך של בדיקה מקיפה של לוחות חשמל קיימים בחזית המבנה. הבדיקות כוללות סריקות תרמו-גרפיות לאיתור התחממות מגעים ובחינה של מהדקי הלוח ועמידות המוליכים.

מעבר לבדיקות התרמו-גרפיות, הפעלת תשתית טעינה מרכזית בחניון תת-קרקעי כפופה להשלמת סקר סיכונים וקבלת אישור בטיחות אש עדכני. הליך זה מוודא כי אמצעי הגילוי, הכיבוי ושחרור העשן במבנה מותאמים לתוספת העומס האנרגטי בחניון.

ניהול פיננסי אוטומטי ותקני מדידה מחמירים

אחד החסמים העיקריים המונעים מוועדי בתים לאשר שדרוג מערכות אנרגיה הוא החשש מהעומס התפעולי הנדרש. ועדי בתים נמנעים מלקחת על עצמם את ההתעסקות עם הגבייה, הפקת החשבונות וההתנהלות מול דיירים שצורכים כמויות חשמל משתנות.

הפתרון שפותח תחת חטיבת הרכבים החשמליים מנתק לחלוטין את הועד ממעגל הגבייה ומתהליך החיוב, והופך את ניהול העמדות לפעולה ממוחשבת.

מערכת הגבייה מבצעת חיוב חודשי ומסודר ישירות מבעלי הרכבים החשמליים, ומעבירה את התשלום המרוכז אל קופת ועד הבית.

כך מובטח כי עלויות הצריכה חלות אך ורק על המשתמשים בתשתית בפועל.

כדי להעניק בסיס חוקי אמין למדידת החשמל, החומרה משתמשת במוני חשמל שעברו תקינה לפי תקן מדידה אירופאי מסוג MID. תקן זה מחייב דיוק מקסימלי בחישוב הצריכה ומעניק תוקף משפטי לנתוני הגבייה.

כיוון שמערכת הניהול אוגרת נתוני צריכה וזמני חיבור של משתמשים פרטיים, פתרון התוכנה מחויב לעמוד בתקני אבטחת מידע מחמירים. הצפנת הנתונים בענן מבטיחה את הגנת הפרטיות של הדיירים ומונעת זליגת מידע אישי או פיננסי.

התנהלות זו מיישמת בפועל שורה של טיפים לניהול ועד הבית הנוגעים לחשיבותן של שקיפות פיננסית והפרדת חשבונות.

יישום מודל ההפעלה במרכזים מרובי חניות

תכנון הנדסי מבוסס עומסים דינאמיים מתאים במיוחד לפרויקטים בקנה מידה רחב ולניהול מבנים מודרניים. כדי למנוע נעילת ספק ולאפשר תחרות, המערכת עובדת בתצורה פתוחה מול פרוטוקול תקשורת מסוג OCPP 1.

6 ומעלה (Open Charge Point Protocol). פתיחות זו מאפשרת לבניין לשלב בעתיד עמדות שונות של מגוון יצרנים תחת אותה פלטפורמת ניהול. ארגונים עסקיים המעוניינים ללמוד על ארכיטקטורת הפרוטוקול נעזרים במסמכי הארגון הרשמי של Open Charge Alliance.

יכולת שילוב מערכות מבוקשת במיוחד כאשר מבצעים תכנון של אחזקת מבנים מסחריים או בנייני משרדים, שם קיים צורך לאזן עומסים של עשרות עובדים המטעינים את רכבם בו-זמנית.

המערכת מגובה במוקד תמיכה הפעיל 24/7 ומקושר למערכות SLA מתקדמות. בנוסף, הסכמי השירות מוצעים לתקופה קצרה של החל משלוש שנים, דבר המהווה יתרון משמעותי מול חברות בשוק הדורשות התחייבות חוזית ארוכה של עשור ויותר.

טבלת השוואה הנדסית לניהול תשתית החשמל בחניון

סיכום הפתרון ההנדסי לניהול אנרגיה במבנה

פיתוח תשתיות טעינה בחניונים של מבני מגורים ומסחר אינו מקום להתקנות מאולתרות, אלא אתגר הנדסי של ניהול עומסים מבוקר ושמירה על יציבות מערכת החשמל.

הטמעת מערכת ניהול עומסים דינאמי מבטיחה את שרידות רשת החשמל של המבנה, חוסכת השקעות הון כבדות של הגדלת חיבורים, ומספקת לדיירים חוויית טעינה זולה, הוגנת ורציפה.

הבחירה בקבלן חשמל רשום הפועל באמצעות צוותים ישירים וללא קבלני משנה מעניקה לבניין ביטחון וכתובת אחת משלב התכנון ועד לתחזוקה השוטפת.

לאפיון הנדסי של נתוני החניון ולתכנון תשתית מתקדמת, פנו אלינו, קורן מבנים ומערכות בע"מ ובנו פתרון אנרגיה חכם ויציב.