能源管理是物聯(lián)網(wǎng)重要的組成要素之一，

而將能源進(jìn)行智慧化自主分配，更是打造物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵任務(wù)，

配合分散式再生能源網(wǎng)路，將在實(shí)體世界掀起數(shù)位革命。

刊頭

物聯(lián)網(wǎng)存在的主要目的，是讓萬物都能透過網(wǎng)路的連接，方便識別和管理，甚至進(jìn)一步自主運(yùn)作。在物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)之下，『物』都將透過感測節(jié)點(diǎn)和通訊連線來與互聯(lián)網(wǎng)連接，而『人』則可便利地進(jìn)行控制和管理這些物，以方便並提昇人們的生活、生產(chǎn)乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。

這樣的概念，用在智慧城市的框架之下，是非常適合的。特別是智慧城市的能源網(wǎng)絡(luò)，所需要的正是物聯(lián)網(wǎng)這樣的精神：自主管理、有效分配、聰明使用。

事實(shí)上，能源管理是物聯(lián)網(wǎng)重要的組成要素之一，大到整個(gè)國家與城市的輸送電網(wǎng)，小到一個(gè)建築物中的配電節(jié)能系統(tǒng)，都可以涵蓋在物聯(lián)網(wǎng)的能源管控範(fàn)疇之中。

圖二 : 物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)，是分散式的，是相互合作、夥伴導(dǎo)向的，透過橫向的連結(jié)，來達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)的最大化。

能源的節(jié)約與分配

目前物聯(lián)網(wǎng)最常被提起的應(yīng)用，正是智慧家居環(huán)境之下的智慧電表。Silicon Labs亞太區(qū)MCU資深行銷經(jīng)理彭志昌表示，與傳統(tǒng)的電表相比，新一代的智慧電表所能做的，可不只是測量電量與功耗而已這麼簡單，還能讓消費(fèi)者家裡的電表與電力公司即時(shí)連線，被動(dòng)分析即時(shí)用電資訊，且主動(dòng)進(jìn)行用電調(diào)節(jié)。

例如在電費(fèi)較為昂貴的用電尖峰時(shí)段，逕行關(guān)閉或調(diào)降高耗能的電器產(chǎn)品，例如冷氣等。這種作法，不僅可消極地節(jié)省家庭電費(fèi)方面的支出，更可積極減輕電力公司的供電壓力，特別是尖峰用電時(shí)間的負(fù)載量可減輕不少。

更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)還可將整個(gè)電網(wǎng)中的電力進(jìn)行重新分配，這規(guī)模可從一個(gè)家庭、一個(gè)社區(qū)、一個(gè)城市到整個(gè)國家，甚至是國與國之間的跨國電力輸送。

簡單來說，在同一電網(wǎng)中，一定有些用電較為密集的區(qū)域，也一定有些地區(qū)較為寬裕。又有些地區(qū)可以自行產(chǎn)生電力，有些地方則需電孔急，物聯(lián)網(wǎng)就可針對這些不同地區(qū)的用電需求，來進(jìn)行重新分配與管理。

在物聯(lián)網(wǎng)的能源網(wǎng)絡(luò)之下，電能過剩的區(qū)域，就可將多餘的電力轉(zhuǎn)往需求更高的地方，例如夏季白天的商業(yè)區(qū)域，用電需求可能是其他區(qū)域的好幾倍，而此時(shí)住宅區(qū)的用電量則大為減低，甚至部分住宅還因?yàn)閾碛凶孕邪l(fā)電的能力（如太陽能發(fā)電）而擁有多餘電力。此時(shí)就可以將住宅區(qū)的用電大量轉(zhuǎn)往商業(yè)區(qū)，來減輕電廠的供電負(fù)擔(dān)。

能源的有效分配，讓每一度的電力都能在最低的成本之下，達(dá)到最大的使用效益。不論是家庭用電、社區(qū)配電、城市供電、或者國家電力網(wǎng)絡(luò)，甚至國與國之間的電力販賣與輸送，在物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)之下，都能讓電網(wǎng)發(fā)揮出更大的價(jià)值。

臺灣物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟副秘書長何明豐指出，將能源進(jìn)行智慧化的自主重新分配，是物聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo)。當(dāng)然這一切願(yuàn)景的實(shí)現(xiàn)，都還是要等這些『物』的智慧能力達(dá)到一定的可靠度才行。畢竟要是在分配的過程中出了差錯(cuò)，導(dǎo)致需電的區(qū)域缺電，不需電的區(qū)域電力過剩，可就失去了原有的美意。

而且，在『物』自主控制的過程中，必須能不受到駭客的攻擊與侵?jǐn)_，亦即電網(wǎng)不會(huì)成為一種被脅迫利用的工具與對象。否則未來的恐怖攻擊，就像電影中那樣由駭客直接控制網(wǎng)路，進(jìn)而擾亂整個(gè)國家的日常生活秩序，反而會(huì)讓一般百姓對於物聯(lián)網(wǎng)的電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生恐懼，這可不是一件好事。

圖一 : 在物聯(lián)網(wǎng)與再生能源結(jié)合之下，全球的電網(wǎng)將是平的！

要能有效降低能源的成本，最好的解決方案，

其實(shí)就是以再生能源搭配物聯(lián)網(wǎng)的使用。

智慧程度是成敗關(guān)鍵

在物聯(lián)網(wǎng)中的能源網(wǎng)絡(luò)，除了要有效的生產(chǎn)與分配之外，節(jié)能也是十分重要的一環(huán)，畢竟沒人希望物聯(lián)網(wǎng)成為消耗電力的怪獸。根據(jù)梅特卡夫定律（Metcalfe’s Law），網(wǎng)路的價(jià)值正比於網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方。這些節(jié)點(diǎn)說穿了，其實(shí)就是遍布於物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用環(huán)境之中的各式感測器。梅特卡夫認(rèn)為，與其為了應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)而特別去設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)，倒不如讓『物』自己來做它們本來就該做的事。

舉例來說，不論居家環(huán)境或者辦公室中，都有許多的裝置是不斷地在消耗電力的，例如電視、電燈等。這些設(shè)備有時(shí)候既使無人使用，仍然繼續(xù)開啟著，持續(xù)耗用電能，最多能夠吃掉家庭總用電量的15%。而物聯(lián)網(wǎng)的美意，當(dāng)然是希望能讓這些吃電怪獸在無人使用的狀況下，能夠自行偵測、並自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到節(jié)能的效用。

只不過，如果為了要為了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的目的，而特地在室內(nèi)環(huán)境安裝各種感測器（溫度感測、動(dòng)作感測、影像感測），來檢查該空間中是不是有人，並以此來決定是否要關(guān)閉電源，怎麼看都是一件不劃算的事情，畢竟安裝這些感測設(shè)備的成本，可能並不低。

但是，如果這個(gè)電燈或者電視，能夠在不另行安裝感測器的狀況下，自行透過網(wǎng)路來連結(jié)並控制既有的感知系統(tǒng)（例如透過家庭安全系統(tǒng)的感測器、或門口的人行出入偵測器），以判斷目前該空間是否有人，並決定是該繼續(xù)供電或者直接關(guān)閉電源，如此不僅能夠省去基礎(chǔ)設(shè)備的安裝成本，也才能發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值：自行感知、自行運(yùn)作的智慧能力。

邁向零邊際成本的綠色能源

物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合能源的應(yīng)用，最重要的目的，還是在於讓能源建置與產(chǎn)生的成本，能夠降到最低。而要能有效降低能源的成本，最好的解決方案，其實(shí)就是以再生能源搭配物聯(lián)網(wǎng)的使用。著有《零邊際成本社會(huì)》（The Zero Marginal Cost Society）的作者Jeremy Rifkin便指出，目前在歐洲，已可製造出接近零邊際成本的太陽能和風(fēng)力等再生能源，可見這已經(jīng)不再只是理論而已。

圖三 : 在物聯(lián)網(wǎng)中的能源網(wǎng)絡(luò)，除了要有效的生產(chǎn)與分配之外，節(jié)能也是十分重要的一環(huán)。

事實(shí)上，包括太陽能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的建置成本，目前都還偏貴。不過，就和電腦晶片一樣，再生能源的價(jià)格也正經(jīng)歷著革命性的變化曲線。在1960年時(shí)，電腦晶片的價(jià)格是無法想像的昂貴，正如同1970年時(shí)太陽能發(fā)電的成本一樣，每1W高達(dá)60美元，然而今日，太陽能發(fā)電的成本已經(jīng)降至66美分每W，而且還在下降。這些科技，都在經(jīng)歷一個(gè)20年週期的指數(shù)曲線，未來將會(huì)向我們目前所擁有的手機(jī)一樣便宜。

Jeremy Rifkin認(rèn)為，在這整個(gè)過程中，邊際成本就是觀察的指標(biāo)。當(dāng)在屋頂上安裝太陽能板，或架設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，要能夠達(dá)到固定成本的回收，通常需要3~8年的時(shí)間。只不過，就邊際成本來看，在安裝好這些再生能源設(shè)備的當(dāng)下，邊際成本就趨近於零了。因?yàn)椴徽撽柟狻L(fēng)力、地?zé)帷⒊毕c生質(zhì)能，都是免費(fèi)且源源不絕的能源。

能源產(chǎn)業(yè)的顛覆性革命

德國一向都是再生能源發(fā)展最積極的國家。在7年時(shí)間的努力之下，目前德國已綠色能源的使用比重已經(jīng)達(dá)到25%，預(yù)計(jì)再過四年將達(dá)到35%。這些綠色能源的來源，就是上百萬間擁有太陽能發(fā)電設(shè)備的建築物，包括中小企業(yè)，與自有住宅，這些建築都在生產(chǎn)電力，它們都是微型電廠。

儘管單一建築物上所能獲取的能源雖然少，但聚少成多，上百萬的小參與者，再以合作的方式將能源聯(lián)繫在一起，再生能源加上物聯(lián)網(wǎng)，就可製造出邊際成本趨近於零的能源電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)，是分散式的，是相互合作、夥伴導(dǎo)向的，透過橫向的連結(jié)，來達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)的最大化。這樣的模式，有可能讓大型的能源企業(yè)提早消失，過去只發(fā)生在唱片業(yè)、媒體業(yè)的狀況，未來都將一步步發(fā)生在能源產(chǎn)業(yè)上。

觀察目前德國的大型電力公司包括EnBW、E.ON等，所提供的新電力已經(jīng)少於7%，並且還在不斷地降低，已經(jīng)稱不上有規(guī)模，甚至可能在7年內(nèi)就消失了。這就好像是上百萬年輕人分享音樂，使得唱片業(yè)逐漸凋零；或者幾百萬人在維基百科分享知識，抹殺掉了大英百科全書。目前這種正發(fā)生在德國綠色能源上的事，用『顛覆性革命』（Disruptive Revolution）這個(gè)詞來形容最為恰到。

結(jié)語

在德國，當(dāng)做到10%的綠色能源時(shí)，也創(chuàng)造出35萬個(gè)工作機(jī)會(huì)。未來，將進(jìn)一步建立並改變整個(gè)能源系統(tǒng)，從石化燃料和核能，都將轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉矗虻拿恳粭澖êB也都將成為一座微型電廠。再生能源的顛覆性革命，正在發(fā)生，也正在改變整個(gè)世界。在未來的30到40年，這樣的建設(shè)，將會(huì)不斷地進(jìn)行。而深入生活各角落的物聯(lián)網(wǎng)，就是整個(gè)革命過程中，最終的產(chǎn)物。