This study presents an input-powered high-efficiency interface circuit for energy harvesting systems, and introduces a zero standby power design to reduce power consumption significantly while removing the external power supply. This interface circuit is composed of two stages. The first stage voltage doubler uses a positive feedback control loop to improve considerably the conversion speed and efficiency, and boost the output voltage. The second stage active diode adopts a common-grid operational amplifier (op-amp) to remove the influence of offset voltage in the traditional comparator, which eliminates leakage current and broadens bandwidth with low power consumption. The system supplies itself with the harvested energy, which enables it to enter the zero standby mode near the zero crossing points of the input current. Thereafter, high system efficiency and stability are achieved, which saves power consumption. The validity and feasibility of this design is verified by the simulation results based on the 65 nm CMOS process. The minimum input voltage is down to 0.3 V, the maximum voltage efficiency is 99.6% with a DC output current of 75.6 μA, the maximum power efficiency is 98.2% with a DC output current of 40.4 μA, and the maximum output power is 60.48 μW. The power loss of the entire interface circuit is only 18.65 μW, among which, the op-amp consumes only 2.65 μW.
This study aims to conserve and monitor energy use in public sewage treatment plants by utilizing data from the SCADA system and by controlling the aeration rate required for maintaining effluent water quality. Power consumption in the sewage treatment process was predicted using the equipment's uptime, efficiency, and inherent power consumption. The predicted energy consumption was calibrated by measured data. Additionally, energy efficiency indicators were proposed based on statistical data for energy use, capacity, and effluent quality. In one case study, a sewage treatment plant operated via the SBR process used ~30% of energy consumed in maintaining the bioreactors and treated water tanks (included decanting pump and cleaning systems). Energy consumption analysis with the K-ECO Tool-kit was conducted for unit processing. The results showed that about 58.7% of total energy consumed was used in the preliminary and biological treatment rotating equipment such as the blower and pump. In addition, the energy consumption rate was higher to the order of 19.2% in the phosphorus removal process, 16.0% during sludge treatment, and 6.1% during disinfection and discharge. In terms of equipment energy usage, feeding and decanting pumps accounted for 40% of total energy consumed following 27% for blowers. By controlling the aeration rate based on the proposed feedback control system, the DO concentration was reduced by 56% compared pre-controls and the aeration amount decreased by 28%. The overall power consumption of the plant was reduced by 6% via aeration control.
The government mandates gradually zero energy building and Photovoltaic power generation systems installed in buildings are emerging as the most realistic alternative to increase the independence rate of building energy. In this study, we propose a method to reduce the power consumption of households by increasing the PV capacity of balconies and applying the method used the charged electric power stored in batteries after sunset. In order to evaluate the electric power energy savings of the residential BESS, a balcony PV 1.2 kW and a battery pack 2 kWh were installed for 9 houses in 4 apartments in Seoul and Gyeonggi-do. The BESS is charged when the balcony PV is generated electric power, and when solar power generation is finished, it supplies power to the electric appliances connected to the load. As a result of installing the solar PV module 1.2 kW and 2 kWh class BESS for 3 households located in Seoul and Gyeonggi-do, the average electric power consumption saving rate was 40%. The reduction in electricity consumption in the case of zero generation surplus power by maximizing the utilization rate of BESS has been improved to about 53%. Therefore, in order to increase the self-sufficiency rate of electric energy in apartment houses, it is effective to increase the solar photovoltaic capacity of the balcony and apply the residential BESS. In the future, it is believed that the balcony PV and home BESS will play a key role in achieving mandatory zero-energy housing.
This paper presents the reasonable method for electric power management through efficient use of electricity. With a rapid of national economics and living standard, electrical energy consumption markedly increased. Especially it is increased electrical energy consumption in commercial buildings and thus an energy conservation through efficient use of electricity became more important.
Studies on the development of various energy management programs and real-time bidirectional information infrastructures have been actively conducted to promote the reduction of power demands and CO2 emissions effectively. In the conventional energy management programs, the demand response program that can transition or transfer the power use spontaneously for power prices and other signals has been largely used throughout the inside and outside of the country. For measuring the effect of such demand response program, it is necessary to exactly estimate short-term loads. In this study, the power consumption patterns in both individual and group consumers were analyzed to estimate the exact short-term loads, and the relationship between the actual power consumption and seasonal factors was also analyzed.
In this study, the energy consumption of the typical floor was compared by the total energy comsumption of the building in highrise building. In gerneral, many researchers are studying on the typical floor in highrise buildings for avoiding complexity in energy simulation. But few papers are studied on energy consumption along the floors. In the model bulding, the energy consumption data were acquired by BEMS system in 2011. According the data, the total net energy consumption was $193.99kWh/m^2$ for all area and the total net energy consumption was $247.61kWh/m^2$ for HVACR area. The total electricity and gas energy are used 47.7% for heating and cooling, 33.5% for lighting and plug, 12.9% for conveyance power and 5.9% for restaurant. In comparison of only ground floor, amount of energy consumption in the lobby is 10%, and 90% of total energy consumption is used in the typical floor. For this result, energy simulation on the typical floor is acceptable for calculating the total energy consumption in the highrise building.
In this paper, we analyzed the power consumption and the accumulated energy in HTSC (high-TC superconducting elements) according to the resistance of HTSC element and the winding current of transformer type SFCL (superconducting fault current limiter) using double quench. For the analysis, two different inductances of the one secondary winding among two secondary windings comprising the transformer type SFCL were selected and the short-circuit tests were carried out. The consumed power and the accumulated energy in HTSC element connected into the secondary winding with larger inductance were analyzed to be larger compared to the one connected into the secondary winding with lower inductance.
가정용에서 사용되고 있는 에너지는 도시가스와 전기에너지로 구분할 수 있으며, 가정용 에너지 소비형태는 도시가스보다 전기에너지의 사용량이 증가하고 있다. 최근에는 저탄소 및 에너지 절감에 대한 이슈로 인해 전전화(全電化) 주택에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다. 이에 따라 누적된 에너지 소비 형태를 이용하여 가정용에서 소비된 에너지원별 사용량 및 에너지 지출비용을 분석하였다. 분석 결과 1차 에너지원인 도시가스 사용량의 감소와 더불어 전기에너지의 사용량이 점차 증가하고 있는 추세이다. 본 논문에서는 과거 25년간의 에너지 소비 이력 데이터를 이용하여 가정용에서 사용되는 에너지원의 사용량을 분석하고, 전전화 주택 도입 시 예상되는 전력량 및 열에너지 양과 에너지 비용을 분석하였다.
This paper presents the methods to save energy by using load consumption pattern analysis. Base on the substation annual power usage data, the characteristic of the substation power consumption have investigated. With this investigation effective electrical billing condition and the control target load has been determined. Most of power usage comes from the motor car, so power system and load table of motor car were reviewed. And in the metropolitan area the peak power consumption occurs at summer or winter rush hours because of its typical characteristics. From this data control point of time are determined. Through the whole study the methode to control the power Peak consumption are proposed and prototype was designed.
Recent years in Korea, some new developed buildings are only using electricity as power for heating, cooling, bathing and even cooking which means except electricity, there is no natural gas or other kinds of energy used in such kind of building. In vehicle industry area, scientists already invented electric vehicle as an environment friendly vehicle; after that, in architecture design and construction field, buildings only using electricity appeared; the curiosity of the environment impact of energy consumption by such kind of building lead me to do this research. In general, electricity is known as a clean energy resource reasoned by it is noncombustible energy resource; however, although there is no environmental pollution by using electricity, electricity generation procedure in power plant may cause huge amount of environment pollution; especially, electricity generation from combusting coal in power plant could emit enormous air pollutants to the air. In this research, the yearly amount of air pollution by energy using under traditional way in research target building that is using natural gas for heating, bathing and cooking and electricity for lighting, equipment and cooling is compared with yearly amount of air pollution by only using electricity as power in the building; result shows that building that only uses electricity emits much more air pollutants than uses electricity and natural gas together in the building. According to the amount of air pollutants comparison result between two different energy application types in the building, residential SOFC (Solid oxide fuel cell) is simulated to apply in this building for decreasing environment pollution of the building; furthermore, high load factor could lead high efficiency of SOFC, in the scenario of simulating applying SOFC in the building, SOFC is shared by two or three households in spring and autumn to increase efficiency of the SOFC. In sum, this research is trying to demonstrate electricity is a conditioned environment friendly energy resource; in the meanwhile, SOFC is simulated efficiently applying in the building only using electricity as power to decrease the large amount of air pollutants by energy using in the building. Energy consumption of the building is analyzed by calibrated commercial software Design Builder; the calibrated mathematical model of SOFC is referred from other researcher's study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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