APIها و تحول دیجیتال در بخش انرژی (APIs and Powering Digital Transformation in the Energy Sector)
چند سال گذشته، به هر معیاری، برای بخش انرژی پرتلاطم بوده است. جنگ در اوکراین، برای مثال، منجر به نوسانات قابل توجه قیمت و اختلالات تأمین شده است. تقاضای جهانی انرژی در سال ۲۰۲۴ با ۴.۳٪ افزایش، تقریباً دو برابر میانگین سالانه دهه گذشته بوده است.
در همین حال، تأکید قوی بر حرکت به سمت منابع انرژی پاک‌تر و پایدارتر ادامه دارد، بدون اینکه مصرف‌کننده معمولی تمایل زیادی به پرداخت هزینه این گذار داشته باشد. و این بدون اشاره به تأثیر هوش مصنوعی بر تقاضای انرژی است، جایی که آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) پیش‌بینی می‌کند تقاضای برق جهانی از مراکز داده تا سال ۲۰۲۶ دو برابر شود.
به عبارت دیگر، ما بیش از همیشه انرژی مصرف می‌کنیم اما می‌خواهیم آن پاک‌تر و ارزان‌تر از همیشه باشد.
مدیریت زمان واقعی، کارایی و بهینه‌سازی به طور فزاینده‌ای در بخش انرژی حیاتی دیده می‌شوند. وقتی صحبت از دیجیتالی‌سازی این فضا می‌شود، APIها بار سنگینی در بهبود قابلیت همکاری، یکپارچگی و ارتباط بین خدمات بر دوش دارند. آنها ممکن است کلیدهای آینده‌ای پایدارتر را در دست داشته باشند.
در ادامه، نقش APIها در دیجیتالی‌سازی بخش انرژی، نحوه استقرار راه‌حل‌های مبتنی بر API مانند سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS)، و برخی از روش‌هایی که صاحبان خانه و کسب‌وکارها برای مدیریت بهتر مصرف انرژی به APIها تکیه می‌کنند، پوشش داده خواهد شد.
چگونه APIها بخش انرژی را تغییر شکل میدهند
مشاهده‌پذیری همیشه یک مانع بزرگ در بخش انرژی بوده است، زیرا داده‌ها باید از منابع پراکنده (مانند کنتورهای «ساده»، کنتورهای هوشمند، دستگاه‌های IoT و سیستم‌های مدیریت انرژی) جمع‌آوری شوند. منطقی است که شرکت‌های انرژی به طور فزاینده‌ای به APIها برای ساده‌سازی مشاهده و ارائه انرژی نگاه می‌کنند.
E.ON شرکتی است که اینجا ارزش برجسته کردن دارد، با مجموعه‌ای از محصولات تحت چتر E.ON One. آنها خود را «فعال‌کننده دیجیتال بخش انرژی» توصیف می‌کنند با «اکوسیستم در حال رشدی… [که] امکان ترکیب و یکپارچه‌سازی آسان راه‌حل‌های دیجیتال متنوع را فراهم می‌کند.» علاوه بر راه‌حل‌های داخلی، این اکوسیستم محصولات شرکت‌هایی از جمله envelio، Lemonbeat، elvah و gridX را یکپارچه می‌کند. بعداً به مورد آخر با جزئیات بیشتری بازمی‌گردیم.
Optimum E.ON یک سیستم مدیریت انرژی مبتنی بر ابر است که از APIها برای جمع‌آوری داده از دستگاه‌های متصل، کنتورهای هوشمند و راه‌حل‌های مدیریت دارایی برای پیش‌بینی مصرف انرژی استفاده می‌کند. بسته به سطح اشتراک، می‌تواند برای مقایسه مصرف انرژی با دوره‌های قبلی، تشخیص پیک‌های بار و ارزیابی آنها در جداول ایجادشده خودکار، پیش‌بینی مصرف، خودکارسازی تشخیص ناهنجاری مبتنی بر هدف و غیره استفاده شود.
نهادهای دولتی مانند آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) و اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) نیز از APIها برای بهبود مشاهده‌پذیری استفاده می‌کنند، هرچند در زمینه‌ای متفاوت. EIA، برای مثال، APIهایی ارائه می‌دهد که داده‌های برق در سطح ایالتی، ظرفیت و داده‌های عملیاتی ساعتی شامل تقاضا و پیش‌بینی تقاضا را پوشش میدهند، در میان موارد دیگر.
NREL، در همین حال، APIهایی ارائه می‌دهد که شامل اطلاعات درباره نرخ‌های عمومی از طریق OpenEnergy Information (OpenEI) و دسترسی برنامه‌نویسی به ابزار REopt است که برای بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی برای ساختمان‌ها، جوامع، میکروشبکه‌ها و غیره استفاده می‌شود. کافی است بگوییم، ابزارها برای شرکت‌های انرژی که می‌خواهند از APIها برای اتصال ابزارها و خدمات به هم استفاده کنند، وجود دارند.
با این حال، ارزش اشاره دارد که با حدود ۳۰۰۰ شرکت خدمات برق تنها در ایالات متحده، میزان تعامل واقعی ارائه‌دهندگان با APIها به طور قابل توجهی متفاوت است.
کنتورهای هوشمند، داستانی هشداردهنده
اگر بخش زیادی از موارد بالا حس تجاری داشته باشد، با بسیاری از ابزارهای ارجاع‌شده متمرکز بر مدیریت شبکه و ارائه‌دهندگان خدمات، APIها در سمت مصرف‌کننده نیز در حال تحول هستند. برای مثالی از این، نیازی نیست فراتر از راه‌اندازی کنتورهای هوشمند در بریتانیا نگاه کنیم.
از طریق استفاده از دو شبکه بی‌سیم، HAN (شبکه منطقه خانگی) و WAN (شبکه منطقه وسیع)، کنتورهای هوشمند SMETS2 داده‌های مصرف را به طور مکرر با تأمین‌کنندگان به اشتراک می‌گذارند، به نمایشگرهای خانگی (IHDs) متصل می‌شوند که اطلاعات مصرف انرژی در خانه را تقریباً در زمان واقعی به مصرف‌کنندگان نشان میدهند، و اجازه تنظیمات از راه دور توسط تأمین‌کنندگان بدون بازدید مهندس را میدهند.
راه‌اندازی آنها حداقل پرتلاطم بوده است. نسل اول کنتورهای هوشمند (SMETS1) به تأمین‌کنندگان فردی مانند British Gas، EDF و ScottishPower وابسته بود. اگر به تأمین‌کننده جدیدی سوئیچ می‌کردید، کنتور هوشمند شما «ساده» می‌شد و تأمین‌کننده جدید باید آن را تعویض می‌کرد. (برخی احساسات منفی نسبت به کنتورهای هوشمند در بریتانیا از روزهای SMETS1 باقی مانده است).
اکنون، داده‌های کنتور هوشمند به طور مرکزی توسط DCC (شرکت ارتباطات داده) مدیریت می‌شود. DCC APIهایی ارائه می‌دهد که به سازمان‌های مجاز اجازه می‌دهد داده‌های کنتور را ارسال و دریافت کنند. در نتیجه، با SMETS2، تغییر ارائه‌دهنده به آسانی تغییر حقوق دسترسی است. IHDها به طور یکپارچه ادامه میدهند، با زمان توقف محدود در طول سوئیچ‌ها.
قبل از معرفی IHDها، مصرف‌کنندگان باید از دستگاه‌های شخص ثالث مانند Hildebrand Glow یا ivie Bud برای نظارت بر مصرف خود از طریق اپ‌ها یا از طریق APIها در اوایل استفاده می‌کردند. در حالی که نفوذ کنتورهای هوشمند در آمریکای شمالی در سال‌های اخیر افزایش یافته است، پذیرش IHD هنوز رایج نشده است.
هرچند شرکت‌های مستقر در ایالات متحده مانند Emporia و Sense کارهای مشابهی با Hildebrand و ivie با مانیتورهای انرژی، دستگاه‌های هوشمند و اپ‌ها انجام میدهند، هیچ‌کدام در حال حاضر API رسمی ندارند. ممکن است هنوز شاهد فشار برای داده‌های بازتر، مدیریت‌شده توسط معادل آمریکایی DCC باشیم.
در بریتانیا، Octopus Energy در فوریه ۲۰۱۸ Agile Octopus را راه‌اندازی کرد. این تعرفه قیمت‌گذاری پویا بر اساس قیمت‌های عمده‌فروشی انرژی نیم‌ساعته است و به مشتریان اجازه می‌دهد از قیمت‌های انرژی رایگان (یا حتی منفی!) بهره ببرند. در سال ۲۰۲۲، آنها یک API راه‌اندازی کردند و یک هکاتون همراه با آن برگزار کردند.
API Agile از آن زمان برای ایجاد همه چیز از اپ‌های Apple Watch برای ردیابی تعرفه و ماشین‌حساب‌های هزینه تعرفه برای پیش‌بینی صرفه‌جویی تا سیستم‌های مدیریت انرژی خانگی homebrew استفاده شده است — نه به ذکر خودکارسازی گرمایش الکتریکی و شارژ خودروهای الکتریکی.
این نگاهی فریبنده به چگونگی پرورش رقابت سالم بین ارائه‌دهندگان انرژی توسط داده‌های باز در آینده است. نشان می‌دهد که مصرف‌کنندگان API چقدر مشتاق ایجاد ابزارهای جالبی هستند که می‌توانند پول صرفه‌جویی کنند، مصرف انرژی را پیش‌بینی کنند و بار روی شبکه‌های انرژی را کاهش دهند.
فناوری هوشمند، حل مسائل هوشمندتر
مدرنیزه‌سازی میراث یک مانع قابل توجه در بخش انرژی است زیرا کسانی که، مثلاً، یک شبکه انرژی را نگهداری می‌کنند، نمی‌توانند به سادگی تابلویی با عنوان «تعطیل برای بازسازی، دو هفته دیگر باز می‌شویم» نصب کنند. چه برنامه‌ریزی‌شده یا غیربرنامه‌ریزی‌شده، قطعی‌ها فوق‌العاده نامحبوب هستند و نباید به عنوان بخشی از فرآیند ارتقا به آنها تکیه کرد.
خوشبختانه، این نیازی به وضعیت موجود نیست. بیل دورفلد درباره نیاز به APIهای استاندارد در دنیای ساخته‌شده — اصطلاحی که برای توصیف محیط‌های ساخته‌شده توسط انسان که زمینه فعالیت‌های انسانی مانند کار، پیاده‌روی و زندگی را فراهم می‌کنند استفاده می‌شود — گزارش می‌دهد:
«پاسخ این نیست که عجولانه سخت‌افزار قدیمی را بیرون بکشیم و ارتقا دهیم — تجهیزات قدیمی مانند واحدهای AC و آسانسورها برای ۵۰ سال یا بیشتر ساخته شده‌اند و می‌توانند به طور یکپارچه کار کنند. در عوض، این حوزه دیگری است که APIهای REST قرار است با متحد کردن نرم‌افزار یکپارچه‌سازی میراث و سخت‌افزارهای پراکنده با یک لایه استاندارد، شتاب بگیرند.»
ما همچنین این فرآیند — یکپارچه‌سازی فناوری هوشمند به جای بیرون کشیدن همه چیز و شروع از صفر — را در بخش انرژی می‌بینیم. gridX (که قبلاً ذکر شد) و gridBox آن را به عنوان مثال بگیرید که می‌تواند در کمتر از ۱۰ دقیقه در محل نصب شود.
gridBox به XENON متصل می‌شود تا مدیریت شبکه هوشمند را از طریق ماژول‌هایی از جمله Grid Protector، Energy Optimizer، Peak Shaver و Tariff Timer امکان‌پذیر کند. اطلاعات می‌توانند از طریق اپ وب، اپ موبایل، Cloud Connector و بله، یک API تجسم شوند. این نوعی فناوری است که مسیری به سوی آینده‌ای قابل مشاهده‌تر را نشان می‌دهد، بدون نیاز به اختراع مجدد چرخ.
یک مطالعه موردی جالب در وبلاگ gridX درباره نحوه استقرار فناوری مشابه در آلمان برای تسهیل سیستم‌های مدیریت انرژی خانگی با استفاده از APIها وجود دارد که ارزش خواندن دارد تا ببینید این نوع چیزها در مقیاس کوچک‌تر و خانگی چگونه ممکن است به نظر برسد.
طبق مقاله Utility Dive در سال ۲۰۲۲، کمتر از ۳٪ کنتورهای هوشمند ایالات متحده مزایای ملموسی به مشتریان ارائه میدهند. مانند مصرف‌کنندگان بریتانیایی در روزهای اولیه کنتورهای هوشمند، مصرف‌کنندگان انرژی در ایالات متحده ممکن است نیاز به روی آوردن به دستگاه‌های شخص ثالث و/یا APIها برای دستیابی به بهترین نتایج داشته باشند.
انرژی ارزان‌تر، کارایی بیشتر، شفافیت بیشتر
APIها به سرعت به عنوان فناوری حیاتی در بخش انرژی ظاهر می‌شوند. آنها نحوه رویکرد شرکت‌ها و مصرف‌کنندگان به مصرف انرژی را شکل میدهند و چیزهایی مانند:
- مدرنیزه‌سازی: اجازه ارتقاهای تکه‌تکه با حداقل اختلال
- تبادل داده: بین منابع داده متنوع (مانند دستگاه‌های IoT و حسگرها)
- شفافیت بیشتر: برای مصرف‌کنندگانی که به دنبال بهترین معامله هستند
- مشاهده‌پذیری بهبودیافته: عامل محرک در مصرف پایدار
در بریتانیا، در مورد Octopus Energy، ارائه دسترسی برنامه‌نویسی و داده‌های باز یک نقطه فروش واقعی برای مصرف‌کنندگان آگاه است. در اروپا، تمایل E.ON به تعامل با APIها شرکت را به عنوان رهبر در پایداری و آینده‌نگری تثبیت کرده است.
اگر احساس نمی‌شود که کسی در ایالات متحده هنوز جهش‌های مشابهی انجام داده است، ممکن است فقط مسئله زمان باشد. شرکت‌هایی مانند Electricity Maps و Grid Status، هرچند اولی در واقع در دانمارک مستقر است، قبلاً کارهای جالبی با APIها انجام میدهند. تصور پذیرش گسترده‌تر چنین فناوری‌هایی با نگاه مصرف‌کنندگان انرژی به آینده دشوار نیست.
عواملی مانند درگیری‌های ژئوپلیتیکی، ظهور هوش مصنوعی، پذیرش گسترده‌تر خودروهای الکتریکی و غیره پیش‌بینی آینده بخش انرژی را دشوار می‌کنند. اما دو چیز قطعی است: حرکت به سمت کارایی انرژی بیشتر بدون شک ادامه خواهد داشت، و عموم مردم همچنان قبض‌های انرژی پایین‌تری می‌خواهند. همانطور که در بالا دیده‌ایم، APIها می‌توانند کلید هر دو باشند.
