State-of-the-Art (SoTa) analysis των Home Energy Management Systems (HEMS)

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάλυση των Συστημάτων Διαχείρισης Ενέργειας Σπιτιού (Home Energy Management Systems - HEMS), τα οποία αποτελούν πυλώνα της σύγχρονης ενεργειακής τεχνολογίας. Τα HEMS έχουν σχεδιαστεί για να βελτιστοποιούν τη διαχείριση της κατανάλωσης ενέργειας στα οικιακά περιβάλλοντα, αξιοποιώντας προηγμένες τεχνολογίες, όπως το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT), η Τεχνητή Νοημοσύνη (AI) και τα ειδικά πρωτόκολλα επικοινωνίας (Zigbee, Z-Wave, Modbus, KNX). Η εργασία εξετάζει διεξοδικά τις βασικές αρχές και τις τεχνολογίες που ενσωματώνονται στα HEMS. Συγκεκριμένα, δίνεται έμφαση σε: Αρχιτεκτονικές Συστημάτων: Παρουσιάζονται οι σχεδιαστικές προσεγγίσεις που διέπουν τα HEMS, καθώς και ο τρόπος ενσωμάτωσής τους στις οικιακές δομές. Αναλύονται οι προκλήσεις και οι λύσεις που σχετίζονται με τη διαλειτουργικότητα των διαφόρων συστημάτων και την προσαρμοστικότητά τους σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Πρωτόκολλα Επικοινωνίας: Εξετάζονται οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση των έξυπνων συσκευών, δίνοντας έμφαση στη διασφάλιση της ασφάλειας, της αξιοπιστίας και της αποδοτικότητας των δεδομένων. Έξυπνες Συσκευές και Τεχνολογίες: Αναλύονται οι δυνατότητες των σύγχρονων έξυπνων συσκευών που υποστηρίζουν τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και της αυτοματοποίησης. Παράλληλα, παρουσιάζεται μια ενδελεχής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας, όπου αναλύονται τρέχουσες εξελίξεις, επιτυχημένα παραδείγματα εφαρμογής και εμπορικές λύσεις που σχετίζονται με τα HEMS. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, εντοπίζονται τα κενά στη γνώση και οι περιοχές που χρειάζονται περαιτέρω έρευνα. Επιπλέον, η εργασία εστιάζει στη σύνδεση των HEMS με τη μετάβαση προς τη βιώσιμη ενέργεια, αναδεικνύοντας το ρόλο τους στη μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος και στη δημιουργία "πράσινων" κατοικιών. Εξετάζονται επίσης ειδικές περιπτώσεις που αφορούν την προσαρμογή των HEMS σε ελληνικά δεδομένα, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες του ενεργειακού συστήματος της χώρας και των οικιακών καταναλωτικών μοτίβων. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας προσφέρουν μια σφαιρική εικόνα της τρέχουσας κατάστασης των HEMS και των δυνατοτήτων τους για το μέλλον. Με τον τρόπο αυτό, αναδεικνύεται η ανάγκη για περαιτέρω επενδύσεις σε έρευνα και ανάπτυξη στον τομέα, προκειμένου να καταστεί δυνατή η επίτευξη υψηλότερων επιπέδων ενεργειακής απόδοσης, εξοικονόμησης και βιωσιμότητας.