به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، مصرف برق شهرها طی دو دهه اخیر ۴۰ درصد افزایش یافته است. رشد جمعیت شهری، گسترش وسایل الکتریکی، تهویه مطبوع و مراکز داده، فشار بیسابقهای بر شبکههای برق وارد کرده است. خاموشیهای گسترده در تگزاس، کالیفرنیا، هند و آفریقای جنوبی نشان داد که شبکههای برق قدیمی نمیتوانند تقاضای فزاینده را تأمین کنند. همزمان، قیمت برق در بسیاری از کشورها به رکوردهای تاریخی رسیده و هزینههای خانوارها و کسبوکارها را دوچندان کرده است.
راهکار پاسخ به این بحران فقط ساخت نیروگاههای جدید نیست. مطالعات نشان میدهد که ۳۰ تا ۴۰ درصد از انرژی برق در شهرها هدر میرود: روشناییهای ناکارآمد، ساختمانهای بدون عایق، سیستمهای تهویه قدیمی و شبکههای توزیع فرسوده. حفظ انرژی از طریق فناوریهای هوشمند، ارزانتر و سریعتر از ساخت نیروگاههای جدید است و اثرات زیستمحیطی کمتری دارد.
شهرهای پیشروی جهان مجموعهای از راهکارهای نوین را اجرا کردهاند که فراتر از اقدامات سنتی از جمله تعویض لامپها بود. این راهکارها شامل کنتورهای هوشمند، شبکههای برق هوشمند و سیستمهای مدیریت انرژی ساختمان است. کنتورهای هوشمند مصرف برق را هر ۱۵ دقیقه اندازهگیری میکنند و دادهها را بهطور لحظهای به شرکت برق و مشترکان ارسال میکنند. برای مثال، اگر سیستم تشخیص دهد که مصرف در ساعات اوج ۳۰ درصد بالاتر از میانگین است، میتواند به مشترک پیشنهاد دهد که مصرف را به ساعات غیراوج منتقل کند و ۲۰ تا ۳۰ درصد در قبض برق صرفهجویی کند.
شبکههای برق هوشمند با سنسورهای اینترنت اشیا و هوش مصنوعی کنترل میشوند و میتوانند ناهنجاریها را تشخیص دهند، تقاضا را طی ۲۴ یا ۴۸ ساعت آینده پیشبینی کنند و تولید و توزیع برق را بهینه کنند. سیستمهای مدیریت انرژی ساختمان به کمک هوش مصنوعی مصرف سیستمهای تهویه، سرمایش و گرمایش، نورپردازی و تجهیزات را بهینه میکنند. روشنایی هوشمند شهری نیز با سنسورهای حرکتی و نور محیطی، روشنایی را بر اساس نیاز تنظیم میکند.
گزارشها نشان میدهد که این راهکارها در سالهای اخیر نتایج قابلتوجهی داشتهاند. کنتورهای هوشمند در اروپا و آمریکا توانستهاند مصرف برق خانگی را ۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش دهند. شبکههای برق هوشمند در چین و هند تلفات توزیع برق را حدود ۲۰ درصد کاهش دادهاند. سیستمهای مدیریت انرژی ساختمان در ساختمانهای تجاری، مصرف برق را تا ۴۰ درصد کاهش دادهاند. روشنایی هوشمند شهری در شهرهای بزرگ آسیا، مصرف برق روشنایی را بیش از ۵۰ درصد کاهش داده است.
بارسلونا؛ ۳۵ درصد کاهش مصرف انرژی با دوقلوی دیجیتال
بارسلونا در ۲۰۲۴ با چالش افزایش مصرف انرژی و هزینههای عملیاتی روبهرو بود. مصرف انرژی سالانه شهر ۲۵۰۰ گیگاواتساعت بود که هزینهای معادل ۴۰۰ میلیون یورو به همراه داشت. سیستمهای مدیریت انرژی سنتی که بهطور جداگانه کار میکردند، نمیتوانستند مصرف انرژی را بهینه کنند و ناهنجاریها را تشخیص دهند. همزمان، بارسلونا متعهد شده بود که تا ۲۰۳۰ صد درصد برق خود را از منابع تجدیدپذیر تأمین کند و انتشار کربن را ۵۰ درصد کاهش دهد.
شهرداری بارسلونا در مارس ۲۰۲۵ با همکاری شرکتهای فناوری اسپانیایی و اروپایی، پروژه دوقلوی دیجیتال شهری را راهاندازی کرد. این پروژه شامل نصب ۵۰ هزار سنسور اینترنت اشیا در تمام ساختمانهای عمومی، پارکها، سیستمهای روشنایی خیابانی و شبکههای توزیع برق است که دما، رطوبت، نور، حضور افراد، کیفیت هوا و مصرف انرژی را هر یک دقیقه اندازهگیری میکنند. دادهها بهطور لحظهای به سرور ابری ارسال میشوند و توسط هوش مصنوعی تحلیل میشوند.
دوقلوی دیجیتال بارسلونا نسخه مجازی سهبعدی از تمام شهر است که دادههای لحظهای سنسورها را دریافت میکند و امکان شبیهسازی، پیشبینی و بهینهسازی را فراهم میکند. این سیستم میتواند مصرف انرژی را تا ۴۸ ساعت آینده پیشبینی کند، ناهنجاریها را تشخیص دهد و راهکارهای بهینهسازی را پیشنهاد دهد، برای مثال، اگر سیستم پیشبینی کند که فردا دمای هوا افزایش مییابد، میتواند سیستمهای سرمایش ساختمانهای عمومی را از قبل تنظیم کند تا مصرف انرژی بهینه شود.
هوش مصنوعی بارسلونا از الگوریتمهای یادگیری عمیق و شبکههای عصبی بازگشتی استفاده میکند که با دادههای تاریخی دهساله مصرف انرژی آموزش دیدهاند. این مدلها میتوانند الگوهای مصرف را شناسایی کنند و پیشنهادهای بهینهسازی ارائه دهند. با اجرای این پروژه بارسلونا توانسته است مصرف انرژی ساختمانهای عمومی را ۳۵ درصد کاهش دهد که معادل صرفهجویی ۸۷۵ گیگاواتساعت و ۱۴۰ میلیون یورو است. انتشار کربن ۴۰ درصد کاهش و کیفیت هوای داخلی ساختمانهای عمومی ۴۵ درصد بهبود پیدا کرده است.
علاوه بر صرفهجویی انرژی، دوقلوی دیجیتال بارسلونا در حوزههای دیگر نیز موفق است. ترافیک شهری ۳۰ درصد کاهش پیدا کرده است، زمان پاسخگویی به حوادث اضطراری ۴۰ درصد بهبود پیدا کرده و مصرف آب ۲۵ درصد کمتر شده است. این پروژه در مه ۲۰۲۶ جایزه «کنگره جهانی نمایشگاه شهر هوشمند» را دریافت کرد و بهعنوان الگویی برای شهرهای دیگر اروپا معرفی شد.
ووهان؛ روشنایی هوشمند پل رودخانه یانگتسه با ۶۸ درصد صرفهجویی
ووهان، کلانشهری با جمعیت ۱۱ میلیون نفر در استان هوبئی چین، با چالش مصرف بالای برق روشنایی پلها و بزرگراهها روبهرو بود. پل رودخانه یانگتسه ووهان یکی از نمادهای شهر، ۱۶۰۰ چراغ تزئینی و روشنایی داشت که روزانه ۴۰۰ کیلوواتساعت برق مصرف میکرد و هزینه سالانه ۲۰۰ هزار یوان (۲۸ هزار دلار) داشت. چراغهای قدیمی از نوع متال هالید و بخار سدیم بودند که ۸۰ درصد انرژی را به گرما تبدیل میکردند و عمر مفید کوتاهی داشتند.
سپتامبر ۲۰۲۵ شهرداری ووهان با همکاری شرکت فیلیپس، پروژه روشنایی سبز پل رودخانه یانگتسه را راهاندازی کرد. این پروژه شامل تعویض ۱۶۰۰ چراغ قدیمی با چراغهای الایدی هوشمند است که تا ۷۰ درصد انرژی کمتری مصرف میکنند و عمر مفید ۱۰۰ هزار ساعته دارند. چراغهای جدید مجهز به سیستم کنترل تکی هستند که از طریق فناوری اینترنت اشیا به مرکز کنترل متصل هستند و میتوانند بهطور جداگانه کنترل شوند.
سیستم کنترل هوشمند از سنسورهای نوری و حرکتی استفاده میکند و روشنایی را بر اساس نور محیطی و ترافیک تنظیم میکنند. در ساعات اوج ترافیک چراغها با ۱۰۰ درصد توان کار میکنند و در ساعات کمترافیک چراغها بهطور خودکار نور را به ۶۰ درصد کاهش میدهند. در شبهای مهتابی یا وقتی ترافیک بسیار سبک است، چراغها به ۳۰ تا ۴۰ درصد توان میرسند. این سیستم میتواند هر چراغ را بهطور جداگانه کنترل کند و الگوهای روشنایی پویا برای مناسبتهای ویژه ایجاد کند.
پس از ارتقای روشنایی پل یانگتسه مصرف روزانه برق پل از ۴۰۰ کیلوواتساعت به ۱۴۴ کیلوواتساعت کاهش پیدا کرد که معادل صرفهجویی ۶۸ درصدی است. این میزان صرفهجویی معادل ۱۱۰ هزار کیلوواتساعت در سال و ۱۵ هزار یوان (۲۱۰۰ دلار) صرفهجویی سالانه است. اگرچه این مبلغ در مقایسه با پروژههای بزرگ کوچک به نظر میرسد، اما وقتی این مدل به ۵۰ پل و بزرگراه دیگر ووهان تعمیم پیدا کند، صرفهجویی سالانه به یک میلیون یوان (۱۴۰ هزار دلار) خواهد رسید.
علاوه بر صرفهجویی انرژی، پروژه منافع جانبی متعددی دارد. عمر مفید چراغها از دو تا سه سال به ۱۰ سال افزایش پیدا کرده است که هزینههای نگهداری را کاهش میدهد. نور سفید و روشن الایدی ایمنی جادهها را بهبود بخشیده و تصادفات رانندگی روی پل را ۲۰ درصد کاهش داده است. از سوی دیگر، سیستم کنترل هوشمند امکان ایجاد الگوهای روشنایی پویا برای جشنها و مناسبتهای ملی را فراهم کرده که به جاذبه توریستی شهر افزوده است. ووهان نشان داده است که حتی پروژههای کوچک روشنایی هوشمند میتوانند صرفهجویی قابلتوجهی ایجاد کنند. موفقیت این پروژه موجب شده است که شهرهای دیگر چین و آسیا این سیستم را برای اجرا در پلها و بزرگراههای خود بررسی کنند.
سنگاپور: کاهش مصرف برق با زیرساخت پیشرفته کنتورهای هوشمند
هیئت تنظیم مقررات انرژی سنگاپور در چارچوب برنامه «ملت هوشمند» پروژه زیرساخت اندازهگیری پیشرفته را در ۲۰۱۵ راهاندازی کرد و متعهد شد که تا ۲۰۲۶، با نصب کنتورهای هوشمند در تمام خانوارها، مصرف برق را ۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش دهد. این شهر تا دسامبر ۲۰۲۶، بیش از ۱.۳ میلیون کنتور هوشمند برق برای خانوارهای مسکونی نصب کرده است که حداقل ۸۲ درصد از خانوارهای سنگاپور را تحت پوشش قرار میدهد. کنتورهای هوشمند سنگاپور از نوع تکفاز و سهفاز با قابلیت اندازهگیری فعال و راکتیو هستند و دقت اندازهگیری آنها کلاس یک یا بهتر است. این کنتورها دادههای مصرف برق را هر ۳۰ دقیقه جمعآوری میکنند و حداقل ۹۰ روز داده نیمساعتی را در حافظه داخلی ذخیره میکنند.
دادهها از طریق شبکه ارتباطی بیسیم یا فیبر نوری به سیستم مدیریت دادههای کنتور ارسال میشوند و با پروتکل مطابق با استاندارد IEC ۶۲۰۵۶ رمزنگاری میشوند. مصرفکنندگان میتوانند از طریق اپلیکیشن (برنامه کاربردی) موبایل یا پرتال وب، دادههای مصرف نیمساعتی خود را مشاهده کنند و به نمودارهای مصرف، مقایسه با ماههای قبل، هشدارهای مصرف بالا و پیشبینی صورتحساب دسترسی داشته باشند.
با نصب کنتورهای هوشمند، شرکتهای فروش برق سنگاپور از اکتبر ۲۰۲۵ طرحهای تعرفهای را راهاندازی کردند که به مصرفکنندگان اجازه میدهد در ساعات غیرپیک برق ارزانتری مصرف کنند. شرکتها طرحهای مختلفی ارائه میدهند که در آنها برق در ساعات غیرپیک (شبها و آخر هفتهها) ۳۰ تا ۴۰ درصد ارزانتر و در ساعات پیک (روزهای هفته هفت صبح تا ۱۰ شب) ۱۰ تا ۲۰ درصد گرانتر است. خانوارهایی که بهطور فعال از این طرحها استفاده میکنند و مصرف خود را به ساعات غیرپیک منتقل میکنند، میتوانند سالانه تا ۵۰۰ دلار سنگاپور صرفهجویی کنند. تا مارس ۲۰۲۶، بیش از ۱۵۰ هزار خانوار (۱۲ درصد از کل خانوارها) در این طرحها ثبتنام کردهاند.
نخستین شهر هوشمند انرژی سنگاپور در اکتبر ۲۰۲۰ در منطقه تنگاه افتتاح شد که شامل ۴۲ هزار واحد مسکونی است. این شهر از سیستم خنککننده متمرکز استفاده میکند که بهجای نصب کولر گازی در هر واحد، یک سیستم خنککننده مرکزی دارد که آب سرد را به تمام واحدها پمپاژ میکند. این سیستم دارای ظرفیت خنککنندگی ۲۲۰ مگاوات معادل ۶۲ هزار تن خنککنندگی، پنج ایستگاه خنککننده مرکزی و ۲۰ کیلومتر لوله عایقبندی شده است. هر واحد دارای کنتور هوشمند خنککنندگی است که مصرف را هر ۳۰ دقیقه اندازهگیری میکند و سیستم مدیریت ساختمان دمای هر واحد را بهطور مستقل کنترل میکند. ساکنان تنگاه بهطور میانگین ۳۰ درصد صرفهجویی در مصرف برق برای خنککنندگی داشتهاند که معادل ۱۰ درصد کاهش در کل مصرف برق خانوار است.
بر اساس گزارشهای رسمی، مناطق کلیدی سنگاپور که از سیستمهای هوشمند شامل کنتورهای هوشمند، مدیریت هوشمند ساختمان و سیستمهای خنککننده منطقهای استفاده میکنند، کاهش ۲۰ تا ۳۵ درصدی در شدت مصرف انرژی داشتهاند. خانوارهایی که بهطور فعال از اپلیکیشنهای نظارت هوشمند و طرحهای تعرفهای استفاده میکنند، بهطور میانگین ۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش مصرف برق داشتهاند.
با انتقال مصرف به ساعات غیرپیک، اوج مصرف شبکه برق سنگاپور ۸ درصد کاهش پیدا کرده که منجر به کاهش نیاز به احداث نیروگاههای جدید شده است. سنگاپور نشان داده است که نصب کنتورهای هوشمند باید با زیرساختهای تکمیلی از جمله اپلیکیشنهای موبایل، طرحهای تعرفهای، سیستمهای مدیریت انرژی بر پایه هوش مصنوعی و آموزش مصرفکنندگان ترکیب شود.
هونولولو؛ ۳.۵ میلیون دلار صرفهجویی سالانه
هونولولو با جمعیت ۳۵۰ هزار نفر، در ۲۰۲۴ با چالش افزایش هزینههای برق روبهرو بود. قیمت برق در هاوایی بهطور میانگین ۳۵ سنت بر کیلوواتساعت است که سه برابر میانگین جهانی است. این قیمت بالا بهدلیل وابستگی هاوایی به نفت وارداتی برای تولید برق است. در ۲۰۲۴ قبض برق شهر هونولولو برای پارکها، استخرها، مراکز تفریحی و ساختمانهای عمومی ۱۲ میلیون دلار بود و نسبت به سالهای قبلی افزایش داشت.
در ژانویه ۲۰۲۵، شهر هونولولو پروژه قرارداد عملکرد صرفهجویی در انرژی (ESPC) را راهاندازی کرد. این پروژه شامل نصب ۵۰۰۰ کنتور هوشمند در ۴۹ پارک و باغ، استخرهای عمومی، مراکز تفریحی و ساختمانهای شهری است که مصرف برق را هر ۱۵ دقیقه اندازهگیری میکنند و دادهها را بهطور لحظهای به سیستم مدیریت انرژی مرکزی ارسال میکنند. ۱۰ هزار لامپ قدیمی فلورسنت و متال هالید با لامپهای الایدی هوشمند جایگزین شدند که ۷۰ درصد انرژی کمتری مصرف میکنند و عمر مفید ۵۰ هزار ساعته دارند.
سیستم مدیریت انرژی مرکزی از هوش مصنوعی برای تحلیل دادههای مصرف استفاده میکند. الگوریتمهای یادگیری ماشین با دادههای تاریخی پنجساله مصرف آموزش دیدهاند و میتوانند الگوهای مصرف را شناسایی کنند و پیشنهاد بهینهسازی دهند. برای مثال، این سیستم تشخیص داد که ۳۰ درصد از مصرف برق در ساعات غیراداری هدر میرود و پیشنهاد کرد که سیستمهای تهویه و نورپردازی در این ساعات بهطور خودکار خاموش شوند. افزون بر این، سیستم میتواند ناهنجاریهایی همچون نشت برق یا تجهیزات معیوب را تشخیص دهد و قبل از وقوع خرابی بزرگ هشدار دهد.
پروژه قرارداد عملکرد صرفهجویی در انرژی توانست در سال نخست اجرای کامل چهار میلیون کیلوواتساعت برق و ۲۱۰ میلیون گالن آب صرفهجویی کند که معادل ۳.۵ میلیون دلار صرفهجویی در قبضهای برق و آب است. مصرف برق پارکها و مراکز تفریحی ۳۵ درصد کاهش و عمر مفید تجهیزات ۲۰ درصد افزایش پیدا کرد. سیستم زمان پاسخگویی به خرابیها را از هفت روز به یک تا دو روز کاهش داد. شهر هونولولو تخمین زده است که این پروژه طی پنج سال آینده، ۱۷.۵ میلیون دلار صرفهجویی به همراه خواهد داشت. از زمان اجرای این پروژه انتشار کربن ۴۰ درصد کاهش داشته که معادل حذف ۵۰۰۰ خودرو از جادهها است.
کیپتاون؛ پیشرو در تولید برق خانگی
کیپتاون شهری با جمعیت ۴.۶ میلیون نفر در آفریقای جنوبی، بهدلیل کهولت نیروگاهها و کمبود بودجه برای سرمایهگذاری در زیرساختهای جدید، با بحران انرژی شدیدی روبهرو بود. خاموشیهای مکرر روزانه چهار تا هشت ساعت طول میکشید و کسبوکارها، مدارس و بیمارستانها را تحت تأثیر قرار میداد. هزینه اقتصادی این خاموشیها برای کیپتاون سالانه بیش از ۱۰ میلیارد رند (حدود ۵۵۰ میلیون دلار) برآورد میشد.
در ژوئیه ۲۰۲۲، کیپتاون برنامه نوآورانه «کش فور پاور» (طرح خرید برق مازاد خانگی) را راهاندازی کرد که به خانوارها و کسبوکارها اجازه میداد برق مازاد تولیدشده توسط پنلهای خورشیدی روی بام خود را به شبکه بفروشند. این برنامه به مشارکتکنندگان اجازه میداد از کنتورهای دوطرفه استفاده کنند که مصرف و تولید برق را اندازهگیری میکنند. تا ژانویه ۲۰۲۵ بیش از ۱۸۴۰ خانوار و کسبوکار کوچک در برنامه ثبتنام کردند و کیپتاون را به نخستین کلانشهر آفریقای جنوبی تبدیل کردند که برق مازاد را از تولیدکنندگان کوچکمقیاس خریداری میکند. مشارکتکنندگان برنامه بیش از ۵۵ میلیون رند (حدود سه میلیون دلار) درآمد کسب کردند. این درآمد برای بسیاری از خانوارها، بازگشت سرمایه اولیه نصب پنلهای خورشیدی را سرعت بخشید و دوره بازگشت سرمایه را از هفت تا ۱۰ سال به پنج سال کاهش داد.
تا سپتامبر ۲۰۲۶، بیش از ۱۰ هزار خانوار و کسبوکار در کیپتاون سیستمهای خورشیدی روی بام نصب کردهاند و در مجموع بیش از ۱۰۰ مگاوات ظرفیت تولید برق داشتند. این میزان معادل ۱۰ تا ۱۵ درصد از نیازهای برق شهر در ساعات اوج مصرف است. برنامه کش فور پاور توانست فشار بر شبکه برق را کاهش دهد و مدت زمان خاموشیها را در کیپتاون بهطور قابلتوجهی کاهش دهد.
در حالی که سایر شهرهای آفریقای جنوبی همچنان روزانه چهار تا هشت ساعت خاموشی دارند، کیپتاون توانست خاموشیها را به یک ساعت در روز کاهش دهد. شهرداری کیپتاون تخمین زده است که این برنامه طی پنج سال آینده، دو میلیارد رند (حدود ۱۱۰ میلیون دلار) صرفهجویی در هزینههای خرید برق از شبکه و ۵۰۰ میلیون رند صرفهجویی در هزینههای اجتماعی ناشی از خاموشیها به همراه خواهد داشت.
نظر شما