化被動為主動,我家也是能源之星
智慧能源:從隨手關燈到隨時節能
撰文/工研院 IEK 黃雅琪
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導入物聯網技術後,可改善過去電力市場資訊不透明問題,進一步結合雲端運算及巨量資料分析應用,將使能源管理產品不只是資料的收集,更可創造更多應用價值。消費者並不真正在意節能是市場發展的最大阻礙,為了跨越此一市場障礙,廠商發展出「尋找其他人為消費者買單能源管理產品」,以及「結合其他應用創造新的價值訴求」兩種策略思維。單以節能為訴求難以吸引消費者購買,能源管理產品要能與安全、健康、影音娛樂等其他服務串聯,才能創造更多附加價值。另外,使用者購買產品不用付費,相關成本由第三方廠商吸收,為家庭能源管理市場較具可行性的商業模式。藉由能源管理產品所匯集的龐大的資料,對消費者吸引力有限,卻可能為電力公司、建商、再生能源系統商、保全等第三方廠商,提供更多的附加價值。
面對氣候變遷、全球暖化日趨嚴重的現實壓力,全球正興起一場新能源革命,在此大環境下,發展「智慧節能」已成為世界趨勢,並開始延伸至家庭中。相較於傳統電力系統電業單向供電模式,將物聯網概念應用於家庭能源管理系統(Home Energy Management System,HEMS),可讓電力公司及消費者進行即時聯繫與雙向互動,從而有效管理與控制居家能源使用,以實現節約能源目的。
電力需求持續增加,是現今全球電力公司共同面臨的問題,以臺灣為例,臺灣電力公司預估,2012–2022 年間全國總用電量年複合成長率達 2.34%。過去電力公司解決供電不足的方法,就是再蓋電廠,但近年面臨環保壓力,電力公司逐漸轉向由管理需求面來舒緩供電壓力。發展電力需求面管理(Demand Side Management,DSM)措施,成為電力公司和用戶端達到雙贏的新思維,而且推動重心已開始由工業與商業部門,推廣至家庭。
傳統的電力需求面管理,係指電力公司藉由鼓勵和價格誘因措施,如尖離峰電價差別費率,進而提高終端用戶用電效率、改變用電方式和抑低尖峰電力需求所進行的管理活動。然而,家庭用戶具有「用電量少、用戶數多、組成複雜」之特性,使電力需求面管理措施不易推廣。對於電力公司而言,電力需求面管理不易實施且效益難以彰顯。另一方面,用戶只能在每個月收到電費帳單時得知用電量,即使有心要配合調整用電方式,在有限資訊下也難以下手,再加上電力需求面管理方案內容複雜一般民眾難以瞭解,可節省的電費支出也有限,進而影響一般用戶參與意願。
物聯網創造智慧能源新價值
隨著家庭區域網路(Home Area Network)及智慧行動裝置普及,加上物聯網應用快速發展,使得智慧家庭能源管理產品變得更親民且功能更強大,大幅降低一般家庭參與電力需求面管理的進入門檻與成本。此外,在導入物聯網技術,以及配合雲端運算及巨量資料分析應用後,使能源管理產品將不只是資料的收集,更重要的是收集分析資料後,所能創造的應用價值。
智慧電表即是物聯網在家庭能源管理應用的典範案例,與傳統電表相比,電表不再只是計算電費的工具,智慧電表會密集紀錄用電資訊,並將用電資料即時傳送給電力公司、用戶,甚至是能源服務業者。智慧電表可協助電力公司更精確掌握電力需求動向,提高電網預測與調度能力;消費者則可掌握即實用電變化,並配合電價變動調整用電行為,使民眾從被動式能源消費者,轉為主動參與者,進而節省電費支出。
而完整的 HEMS,可進一步結合智慧電表、家庭區域網路、智慧插座、家庭能源閘道器、智慧家電、再生能源與儲能等設備,透過能源管理應用平台,分析家中哪些設備耗費情況提供節能建議、設定節能目標、提供能源預警等服務。也可協助用戶在兼顧舒適性下進行主動用電調,例如在電費較昂貴的尖峰時段,自動關閉或調整高耗能電器,並將儲存之再生能源高價賣電給電力公司。
消費者意識是市場發展的最大阻礙
家庭能源管理產品市場發展阻礙有二: 1. 家庭設備間互通互連問題、2. 消費者購買誘因不足。家庭設備間互通互連為當前智慧家庭發展的共通性問題,在此不予贅述。另一個阻礙來自於,消費者對於採用能源管理產品來進行節能,並沒有多大興趣,特別是在電價低廉的地方,消費者對投資能否透過所節省的電費回收產生質疑。
過去 Google PowerMeter 之所以失敗,主要其價值提供只有節能,因此即使軟體是免費提供,仍不足以吸引用戶主動上網使用,再加上與電力公司合作緊密度不足、缺乏利潤來源支持,最終面臨使用人數少須終止服務的局面,顯示商業模式有其不足之處。為了跨越此一市場障礙,目前能源管理廠商主要有兩大發展方向,包含「尋找其他人為消費者買單能源管理產品」,以及「結合其他應用創造新的價值訴求」。
尋找其他人為消費者買單能源管理產品,是目前許多公司確保利潤來源的主要模式,近期受到矚目的新創公司 Opower、C3 Energy與 Nest 等,均朝此一方向發展。主要透過協 助電力公司執行需量反應、進行能源數據分析或建構吸引消費者使用的能源管理平台等服務,由電力公司付費,免費提供產品與服務給消費者使用。
家庭能源管理產品與其他消費者需求鏈結共創價值,為另一個發展思維,目前主要整合領域包含居家安全、健康、影音娛樂三大方向。例如在施耐德與保全業者 Alarm.com 合作,將其 Wiser HEMS 整合 Alarm.com 的 Connected Home 平台,進行住宅發電、負載控制能源管理;日本積水房屋結合 HEMS 與健康感測器提供健康管理功能;美國大型有線電視服務公司Comcast 與能源管理解決方案公司 EcoFactor合作切入家庭能源管理市場等。
Opower 透過分析智慧電表資料提供個人化節能建議
美國能源管理軟體公司 Opower 是近年少數在美國 IPO 的能源管理新創公司,客戶主要以電力公司為主,目前全球已有 95 家電力公司客戶,含蓋超過 5,000 個企業與家庭用戶。Opower 藉由分析電力公司所提供之龐大能源使用與客戶資料,協助電力公司促進用戶執行節能行為以及提升客戶服務品質,例如 Opower 會利用多種溝通管道例如電子郵件、手機、紙本等,發送個人化警示訊息與具體節電建議,協助公用事業驅使消費者使用時間電價費率方案。
增加與消費者之間的黏著度,是 Opower與公用事業客戶維持合作關係的關鍵,為此Opower 結合巨量資料分析與行為科學強化服務內容。Opower 的所有產品都建立在巨量數據分析上,為了以客製化方式將能源使用者分類,Opower 採用 Apache Hadoop 架構來結合數百萬電力客戶的資料、溫控器、天氣等數據,利用資料庫進行資訊儲存、分析與互動功能,提供消費者最適費率計畫、最佳能源效率水準等消費者洞察解決方案。
另外,有鑒於能源用戶並非可統一定義的群組,必須瞭解不同特性的用戶,利用多種溝通管道,進行不同方式的行銷手法,Opower 首創行為科學技術應用於能源管理市場,Opower以行為科學的角度,透過影響消費者心理的非價格誘因,來帶動消費者改變行為。例如透過行為科學研究發現競爭是激勵團體最好的方式,於是 Opower 將環保意識和遊戲結合,透過和鄰居比賽相互激勵和影響,改變消費者使用能源的方式。
日本企業結盟共創 HEMS 新商業模式
日本在 311 地震後加速推動智慧電表與HEMS 普及。有鑒於 HEMS 推廣仍面臨不符合成本效益的發展障礙,日本經產省投入 40億日圓,推動「大規模 HEMS 情報基盤整備事業」。計畫自 2014 年 9 月起在 1.4 萬戶家庭進行示範,以建立資訊傳遞標準化檢討、隱私保護機制等 HEMS 資料活用技術基礎,以及挖掘HEMS 資料商業化應用方向。
為了解決資料應用互通性問題,該計畫由NTT 東日本、KDDI、Softbank 與 Panasonic 4 家業者主導,正在建立統一的應用程式介面(Application Programming Interface,API), 與共通資料處理平台,為核心企業。在商業模式發展上,考量日本未來邁向分散式電力系統發展,與高齡化人口結構的兩大社會需求,目前已在福岡縣美山市等地示範HEMS新商業模式。包含以 HEMS 資料為基礎預測該地區 PV 使用剩餘電力進行餘電收購預測、水電瓦斯節能診斷、時間電價規劃優惠,以及透過 HEMS 資料掌握高齡者健康狀況確保居家安全等 4 項服務。
對台灣物聯網產業發展的意涵
一 、能源管理產品必須串聯其他服務共創價值
如何讓使用者產生需求以及願意付費,找到可行之商業模式,為未來能源管理產業急待解決之問題。單以節能為訴求難以吸引消費者購買,能源管理產品要能與其他服務串連使用,才能創造更多附加價值。另外,各區域市場家庭結構與文化背景之差異,往往形成不同的市場需求,深入瞭解各別市場需求找出當地特色的應用,將是廠商必須面對的課題。
二、找尋願意吸收能源管理服務成本的 第三方廠商
使用者購買產品不用付費,相關成本由第三方廠商吸收,為家庭能源管理市場較具可行性的商業模式。我國目前電價相對較低,且需求面管理措施尚未普及至家庭,對於 HEMS 產 品需求有限。但藉由能源管理產品所匯集的龐大的資料,卻可能為電力公司、建商、再生能源系統商、保全等第三方廠商,提供更多的附加價值,對於我國廠商而言將是較佳的合作與銷售對象。
三、我國能源管理市場發展環境仍有待建立
電業市場環境自由化程度、電力需求面管理推動力度、再生能源普及程度、電費價格,以及是否有政府補助等,都是培育家庭能源管理市場發展的重要條件。若要讓我國能源管理產業能茁壯起飛,能源政策與電力市場大環境的配合也相當重要。