به گزارش ایمنا، امروزه بیشتر جمعیت جهان در شهرها و کلانشهرها ساکن‌اند. بر اساس پیش‌بینی آماری تا دو دهه دیگر این میزان به چیزی حدود 70 درصد افزایش خواهد یافت. این موضوع ضرورت توسعه پایدار شهری را بیش از پیش نمایان کرده است. با احساس نیاز به توسعه پایدار و اهمیت سطح کیفی زندگی در شهر؛ لزوم مفهوم «شهر هوشمند» برای مدیریت شهرها ملموس‌تر شد. مارک لینمیلر و ملیسا اُمارا در مقاله‌ای با عنوان «شهر هوشمند؛ آب هوشمند» ابتدا مفهوم «شهر هوشمند» را به طور دقیق توضیح می‌دهند و سپس به ضرورت هوشمندسازی شهرها در موضوع آب و انرژی می‌پردازند. این مقاله را که پیش‌تر با برگردان گروه ترجمه ایمنا در سومین شماره نشریه شهرگاه منتشر شده است، در ادامه می‌خوانید. شهرگاه نشریه‌ای تخصصی و الکترونیک در حوزه مدیریت شهری‌ست.
براساس گزارش سازمان جهانی بهداشت، بیشتر جمعیت جهان در شهرها زندگی می‌کنند و این نسبت تا سال 2050 به میزان 70 درصد افزایش می‌یابد. در حال حاضر بیش از نیمی از جمعیت شهرنشین دنیا در شهرهایی با جمعیتی حدود 100 هزارتا 500 هزار نفر سکونت دارند. تقریباً 10 درصد از جمعیت شهرنشین نیز، ساکن کلانشهرها هستند. لازم به ذکر است که کلان‌شهر بر اساس تعریف نهاد اسکان سازمان ملل به شهرهایی با جمعیت بیش از 10 میلیون نفر اطلاق می‌شود.
با افزایش جمعیت شهرنشین، نیاز به توسعه پایدار و اهمیت کیفیت بالای زندگی برای شهرنشینان، بیش‌ازپیش احساس می‌شود و در چنین شرایطی لزوم مفهوم «شهر هوشمند» ملموس‌تر می‌شود. شهر هوشمند اصطلاحی است که این روزها به گرایشی میان دولت‌ها، طراحان فضاهای شهری و حتی بخش خصوصی به‌منظور نشان دادن اهمیت کیفیت شهرها در آینده بدل شده است. حرکت به سمت هوشمندتر کردن شهرها برای حمایت از رشد، یکی از زمینه‌هایی است که در این سال‌ها هم از سوی دولت‌ها و هم بخش خصوصی موردتوجه قرارگرفته است.
بر اساس پژوهشی از سوی بنیاد ناویگانت، در دهه‌ی اخیر شهرها در جهان مبلغی حدود 108 میلیارد دلار را به‌منظور سرمایه‌گذاری در زیربنای شهر هوشمند اختصاص داده‌اند. برای مثال بعضی از این موارد شامل کنتور و شبکه هوشمند، انرژی کارآمد ساختمان‌ها و تحلیل اطلاعات است.
منظور از «شهر هوشمند» دقیقاً چیست؟
شهرهای هوشمند شامل شش بخش‌بندی اساسی است که باوجود آن‌ها یک شهر، پایدارتر و کارآمدتر می‌شود و ساکنان آن احساس آسایش بیشتری می‌کنند. این بخش‌ها شامل انرژی هوشمند، یکپارچگی هوشمند، خدمات عمومی هوشمند، حمل‌ونقل هوشمند، ساختمان‌های هوشمند و آب هوشمند است. بنای شهر هوشمند بر پایه این شش بخش، یک امر حیاتی برای رشد جهانی است، اما این امر چالش‌های بزرگ مالی، قانون‌گذاری و سیاسی نیز پیش رو دارد.
گفتگوها پیرامون رشد شهرهای هوشمند همواره زیر سایه شرکت‌های عظیم آی‌تی قرار داشته که بر مبنای تحلیل «کلان داده» به دستاوردهایی بزرگ برنامه‌نویسی ساختاری و نرم افزار-محور نائل شده‌اند. هرچند زمانی که نوبت به مدرن سازی دستگاه‌هایی که بعضاً صدسال یا بیشتر قدمت دارند، مثلاً شبکه آب‌رسانی شهرها یا توزیع برق می‌رسد، هنوز نرم‌افزارهای پیشرفته و قابلیت‌های شبکه جوابگوی نتایج موردنظر نیست.
با مهاجرت روزافزون مردم به شهرها، فراهم آوردن امکانات باکیفیت بالا برای شهروندان خارج از توان و پتانسیل شهرداری‌ها و مؤسسات مربوط به آن‌ها است. ازاین‌رو لزوم داشتن شهر هوشمند احساس می‌شود. تنها شهرهایی می‌توانند به شیوه «هوشمند» نائل شوند که سیستم‌های حیاتی و زیرساخت‌هایشان در سطوح زیربنایی توسعه ارتقا داده باشند و بعلاوه سیستم‌هایشان را در بستری از یک فناوری پیشرفته یکپارچه‌سازی و در هم ادغام کرده باشند. سرانجام اینکه شهرهای هوشمند یک نظارت و تحلیل پیشرفته را برای اندازه‌گیری و بهبود مدام فرایندهای اجرا اعمال خواهند کرد.
یکی از شرکت‌هایی که نقش مهمی را در هوشمند سازی شهرها ایفا می‌کند شرکت بین‌المللی اشنایدر الکتریک (Schneider Electric) است. اشنایدر الکتریک یک شرکت تجهیزات الکتریکی فرانسوی است که از سال 1836 تاکنون به‌عنوان یک برند جهانی در صنعت مدیریت انرژی شناخته‌شده است. این شرکت درزمینهٔ تولید تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و توزیع و انتقال انرژی الکتریکی و همچنین ذخیره‌سازی انرژی فعالیت می‌کند و نامش در فهرست 500 شرکت بزرگ دنیا جای دارد.
▲بخش‌های شش‌گانه شهر هوشمند
در سال‌های اخیر این شرکت با فعالیت روی پروژه هوشمند سازی بیش از 200 شهر، زیربنای مناسبی را برای تبدیل‌شدن آن شهرها به شهر هوشمند فراهم آورده است. شرکت اشنایدر الکتریک با خلاقیت در ساخت دستگاه‌ها و حسگرهای هوشمند کمک شایانی را به هوشمند سازی شهرها کرده است که ازجمله آن‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد: نخست ایجاد چشم‌انداز و نقشه راه برای یک شهر بهره‌ور، زیست پذیر و پایدار. دوم؛ ترکیب بروزترین نرم‌افزارها و سخت‌افزارها در جهت بهبود سیستم اجرایی.
سوم؛ یکپارچه‌سازی بهره‌وری عملیاتی و اطلاعاتی در سراسر شهر. افزودن نوآوری به‌عنوان مؤلفه‌ی اصلی در سیستم طراحی و اجرایی شهرها چهارمین موضوعی بود که این شرکت با نوآوری در ساخت دستگاه‌ها به هوشمندسازی شهرها در آن کمک بسیار کرده است و در نهایت ایجاد همکاری بین مناسب‌ترین بازیگران جهانی و محلی در تمامی زنجیره ارزشی شهر هوشمند.
شهرهای هوشمند؛ آب هوشمند
یکی از مؤلفه‌های بسیار مهم در شهرهای هوشمند مدیریت آب یا به عبارتی آب هوشمند است. افزایش جمعیت شهرها منجر به افزایش مصرف آب می‌شود و این امری بدیهی و غیرقابل‌اجتناب است. با افزایش مصرف آب در شهرها اصطلاح آب هوشمند بیش‌ازپیش و باهدف ایجاد زیربناهای لازم جهت جلوگیری از هدررفتگی آب و مصرف صحیح آن استفاده می‌شود. یک سیستم آب هوشمند بر اساس اطلاعاتی مانند جریان، فشار و چگونگی توزیع آب در شهر طراحی می‌شود. علاوه بر این مهم است که به‌طور دقیق از میزان آب مصرفی در یک شهر اطلاع داشته باشیم.
▲چرخه‌ای از نمونه فعالیت‌ها در یک شهر که به مصرف بهینه آب می‌انجامد؛ از اطلاع‌رسانی به خانوارها درباره شرایط مصرف گرفته تا اعطای تجهیزات رایگان کاهنده به آنان،
آموزش دانش‌آموزان، مشارکت با مشتریان تجاری تا کاستن از میزان آب در حد امکان در چرخه تولید و برچسب آب روی تولیدات درباره مصرف آب در فرایند تولیدشان.
توزیع و آب‌رسانی و سیستم مدیریت شهری باید به‌گونه‌ای محکم و قابل‌اتکا بتواند در بلندمدت رشدش را حفظ کند و به لحاظ تجهیزاتی ظرفیت اینکه تحت نظارت و شبکه شدن با دستگاه‌های حیاتی دیگر قرار بگیرد تا اطلاعات پیچیده و جزئی شده کسب کند را داشته باشد. برای مثال مدیریت آبخیز از طریق اطلاعات مدل‌سازی شده می‌تواند از زمان‌ها و مناطق احتمالی وقوع سیلاب اطلاع یابد و از طریق هوش مصنوعی به‌صورت خودکار این اطلاعات را با سازمان‌های دیگر به اشتراک بگذارد.
به‌این‌ترتیب بخش حمل‌ونقل می‌تواند به مردم اطلاع‌رسانی کند که در کدام نواحی ترافیک حکم‌فرماست و درنتیجه ترافیک را کنترل و اتومبیل‌ها را به مسیرهای دیگری هدایت کند. مدیریت و استفاده بهینه از سیستم آب یکی از اجزای اصلی در شهرهای هوشمند است به‌طوری‌که حدود 50 درصد از کل هزینه‌های انرژی شهری مربوط به سیستم آب‌رسانی و توزیع آب در شهر می‌شود؛ اما متأسفانه به این هزینه انرژی و همچنین بسیاری هزینه‌های دیگر در سیستم‌های توزیع آب در برنامه‌های شهرداری‌ها نادیده گرفته می‌شود. این در حالی است که با برنامه‌ریزی دقیق و تصمیمات صحیح توسط مدیران شهرداری می‌توان به میزان 30 درصد در مصرف انرژی و 15 درصد در مصرف آب صرفه‌جویی کرد.
در بحث آب هوشمند، مدیریت هدررفت آب نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است زیرا رشد جمعیت باعث افزایش مصرف آب می‌شود و درنتیجه منابع آبی مورداستفاده تحت تأثیر کمبود قرار می‌گیرند. در سال‌های اخیر بسیاری از نقاط زمین دچار خشکسالی شده‌اند و میزان آب بسیاری از سفره‌های زیرزمینی به شکل بی‌سابقه‌ای کاهش‌یافته است؛ اما بهره‌گیری از فناوری‌های آب هوشمند به شرکت‌های تأمین آب اجازه داده که حتی با استفاده از داده‌های لحظه‌ای اسکادا و مقایسه آن اطلاعات با نتایج شبیه‌سازی‌شده نشت آب در شبکه را زود تشخیص داده و باعث کاهش هدررفت و هزینه‌های ناشی از آن شوند.
برای مثال، یک شهر متوسط با 100 میلیون گالن آب تولیدی در روز، با حدود 25 درصد نشتی (که مقدار غیرمعمولی نیست) مبلغی بیش از 13 میلیون دلار در سال هزینه‌های کارگر، مواد شیمیایی و انرژی که برای استحصال و تصفیه و توزیع این میزان آب هزینه کرده است را از دست می‌دهد، بدون آنکه درآمدی به دستاورد و این میزان آب به ورودی کنتورهای خانه‌ها یا مصرف‌کنندگان برسد. در خصوص فاضلاب اما برخی حرکت‌ها از سوی سازمان‌هایی چون فدراسیون زیست‌محیطی آب (WEF) در جهت بهره‌گیری از پساب فاضلاب‌ها برای بازیافت منابع صورت گرفته و ازجمله برای تولید انرژی و استفاده در همان تصفیه‌خانه‌ها اقدام شده است.
این الگو در چندین تصفیه‌خانه اتفاق افتاده که با مازاد انرژی نسبت به مصرف مواجه شده و این مازاد را به شبکه برق سراسری می‌فروشند. با این دست اقدامات نه‌تنها دیگر آب زیادی صرف عملیات نمی‌شود بلکه مقدار زیادی از این آب به چرخه انرژی‌های قابل بازگشت برمی‌گردد. البته این تدبیر برای همه تصفیه‌خانه‌ها قابل‌اعمال نیست اما اقدام جاه‌طلبانه باارزشی است که در نقشه راه انرژی تصفیه‌خانه‌ها سودمند است. یکی از بزرگترین موانع برای شروع هر پروژه پرهزینه‌ای تأمین مالی آن است. چندین گزینه برای شهرها و شهرداری‌هایی که می‌خواهند پروژه جدیدی را درزمینهٔ مدیریت آب شروع کنند وجود دارد. یکی از راه‌های بسیار مؤثر مکانیسم قراردادهای اجرای ذخیره انرژی (ESPCs) است که در ایالات‌متحده استفاده می‌شود.
▲پلتفورم مراکز کنترل سیستم یکپارچه شهر هوشمند متشکل از بخش‌های انرژی،
حمل و نقل، خدمات عمومی، آب و ساختمان.
منظور از قراردادهای خدمات انرژی چیست؟
این قراردادها شکلی از مشارکت عمومی و خصوصی است؛ نوعی مدل مالی است که مجری کاهش هزینه‌های انرژی کارفرما در آینده را تضمین می‌کند و هزینه‌های اجرای پروژه را در بلندمدت (حداکثر 25 سال) از محل کاهش هزینه‌های انرژی کارفرمایش (در اینجا شهرداری‌ها) برداشت می‌کند.
نظر شما