به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، شبکههای تولید و توزیع انرژی محلی رو به گسترش هستند و گروهی از ساکنان یا شوراهای شهر با هدف ایجاد جامعهای پایدارتر، در تولید و برنامهریزی برای توزیع و مصرف انرژی در آنها مشارکت دارند. یکی از انواع شبکههای تولید و توزیع محلی، ریزشبکهها بهشمار میروند که با عنوان جزیره انرژی نیز شناخته میشود. ریزشبکه به گروهی از عناصر تولید و توزیع انرژی پراکنده اما بههم پیوسته گفته میشود که میتوانند به شبکه اصلی متصل باشند یا بهصورت مستقل عمل کنند. هدف این مجموعه ایجاد راهی برای تولید انرژی در یک منطقه کوچک برای همان منطقه است که با وجود متصل بودن به شبکه انرژی سراسری، در صورت لزوم میتواند بهصورت خودگردان و مستقل فعالیت کند.
ادغام شدن ریزشبکهها در شبکههای بزرگتر با متعادل کردن بار انرژی مطابق با تقاضا، به تعادل سیستمهای منطقهای و سراسری کمک میکند و فعالیت مستقل آنها (بهصورت جزیرهای)، بدون توجه به زیرساختهای برق منطقهای، تنها جامعه هدف را تأمین میکند. قابلیت دوساختاری این سیستمها، تمام الکتریکی و دارای قابلیت مدیریت انرژی بودن، ریزشبکهها را به آینده ایدهآل شبکه انرژی تبدیل کرده است، به این ترتیب در صورت از کار افتادن شبکههای منطقهای یا سراسری، ساکنان همچنان میتوانند از برق استفاده کنند. از سوی دیگر در شرایط عادی متصل به شبکه، ساکنان میتوانند انرژی تولیدی خود را صادر کنند یا با محلههای همسایه به اشتراک بگذارند.
یک شبکه انرژی محلی میتواند شامل سیستم گرمایش متمرکز با استفاده از گاز طبیعی و پنلهای خورشیدی باشد، این امر موجب میشود که بسیاری از ساکنان، سیستمهای گرمایشی که با گاز یا سوخت کار میکنند را کنار بگذارند و به این ترتیب تأثیر چشمگیری در کاهش تولید گازهای گلخانهای از جمله کربن داشته باشند. اگر در یک جامعه پشتبام خانهها بهمنظور نصب تعداد قابلتوجهی از پنلهای خورشیدی با یکدیگر ادغام یا پشتبام یک مدرسه برای این منظور در اختیار ریزشبکه قرار داده شود، برای ساکنان مقرونبهصرفه تر خواهد بود که اجاق گاز خود را به یک اجاق القایی تغییر دهند و دیگهای بخار گازی در محیطهای کار و زندگی آنها با سیستمهای هوا-گرمایی جایگزین شود.
علاوه بر این، با وجود گرانتر، کندتر و پیچیدهتر بودن خودروهای برقی، خانوادههایی که در ریزشبکهها سهیم هستند، خرید خودروی الکتریکی و حتی یک خودروی الکتریکی اشتراکی را ترجیح میدهند و از این طریق نیز به کربنزدایی شهر کمک میکنند.
ریزشبکه، یک استراتژی تابآوری
بسیاری از کشورهای توسعهیافته سیستمهای انرژی ترکیبی مختلفی دارند و دارای زیرساختهای حملونقل برای انتقال گاز طبیعی به بنادر، کارخانهها، واحدهای حرارت مرکزی یا خانهها هستند، با این حال در دنیای امروز شبکههای گاز و سوخت در حال منسوخ شدن است تا راه برای شبکه برق باز شود و به این ترتیب میزان آسیبپذیری جامعه کاهش پیدا کند. ساختمانی که به سیستم هیبریدی گاز و برق متصل باشد، حتی در صورت قطع یکی از منابع، با استفاده از منبع دیگر میتواند انرژی لازم را برای گرمایش یا سایر اهداف خود را تأمین کند. از سوی دیگر سیستمهای هوشمند انرژی الکتریکی میتوانند در صورت قطعی انرژی از خانهها محافظت کند.
شرکتهای انرژی از قدرتمندترین شرکتهای جهان هستند که برای بیش از یک قرن با فعالیت بدون توجه به مسائل زیستمحیطی موجب وخامت بحران زیستمحیطی فعلی و آینده شدهاند. بعضی فعالیتهای ناآگاهانه این شرکتها عامل بروز انواع مشکلات اجتماعی و اقتصادی نیز میشود. ریزشبکههای محلهای و شهری با نفوذ در شرکتهای انرژی به شکل مصرفکنندگانی که از نیاز به تغییر مدل و ساختار آگاه هستند، استقلال بیشتری برای خود فراهم میکند که به آنها اجازه میدهد تا به تولیدکنندگان انرژی تبدیل شوند. ریزشبکهها با سیستم مدیریت انرژی جزیرهای خود، از ارزشهای دموکراتیک و مشارکت شهروندان محافظت و از وابستگی خانوادهها به شرکتهای انرژی کم میکنند.
ریزشبکههای الکتریکی یک نوآوری تکنولوژیکی و مهمتر از آن اجتماعی هستند، اما راهحلی جهانی برای سیستمهای انرژی یا توان الکتریکی محسوب نمیشوند. در واقع یکی از مزایای سیستمهای موجود، انتقال مقدار زیادی انرژی از طریق یک شبکه قوی، کاربردی و بهینه بهشمار میرود. انتقال انرژی تلفاتی نیز به دنبال دارد، اما توجه به این نکته ضروری است که مدیریت چند هزار ریزشبکه به جای یک شبکه، برای پرسنل کار آسانی نیست.
گسترش ریزشبکهها که مدیریت انرژی را در سطح شهرها کوچک و تولید نزدیک به مصرفکننده را تقویت میکند، در راه خود با مشکلاتی نیز روبهرو است. نحوه مدیریت و توافق، هزینههای استقرار تجهیزات و مشکلات مربوط به فناوری بعضی از چالشهایی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند.
صحبت درباره ریزشبکهها همیشه از منظر فناوری مطرح است و اغلب اصطلاح «ریزشبکههای هوشمند» شنیده میشود که شامل مدیریت نیمهخودکار از طریق سیستمهای نوآورانه همچون هوش مصنوعی میشود، اما اگر مدیریت آنها بهصورت انسانی انجام گیرد، جلب موافقت همسایگان و جوامع با یکدیگر، بزرگترین چالش این نوع شبکههای توزیع کوچکمقیاس است. مدیریت این ویژگیهای خاص که در آن هر ریزشبکه بهطور کامل با همه ریزشبکههای دیگر متفاوت است، نهتنها به فناوری جدید نیاز دارد، بلکه نیازمند روشهای خودسازماندهی جامعه و مشارکت شهروندان، مدلهای قرارداد یا مجوزهایی است که نحوه به اشتراک گذاشتن انرژی بین مراکز مختلف را ساماندهی میکنند.
سندای، ژاپن؛ ریزشبکهها بهعنوان ستون فقرات تابآوری پس از فاجعه
شهر سندای در شمالشرق ژاپن یکی از نمونههای جهانی در بهکارگیری ریزشبکهها برای ارتقای تابآوری شهری است. نقطه شروع این تجربه به زلزله و سونامی ویرانگر سال ۲۰۱۱ بازمیگردد که منجر به قطع گسترده برق، اختلال در خدمات شهری و آسیب جدی به زیرساختهای حیاتی شد. این رویداد، نگاه برنامهریزان شهری و سیاستگذاران انرژی ژاپن را بهطور اساسی تغییر داد و ریزشبکهها بهعنوان راهکاری کلیدی برای افزایش انعطافپذیری سیستم انرژی شهری مطرح شدند.
در سندای، ریزشبکهها بهطور خاص برای پشتیبانی از مراکز حیاتی شهری همچون بیمارستانها، مراکز مدیریت بحران، دانشگاهها و ساختمانهای عمومی طراحی شدند. یکی از پروژههای شاخص، ریزشبکه دانشگاه توهوکو است که ترکیبی از تولید برق و حرارت همزمان (CHP)، پنلهای خورشیدی، باتریهای ذخیره انرژی و اتصال هوشمند به شبکه اصلی را شامل میشود. این ریزشبکه قادر است در شرایط عادی با شبکه سراسری تبادل انرژی داشته باشد، اما در زمان بحران بهصورت «جزیرهای» عمل کند و برق پایدار را بدون وابستگی به شبکه ملی تأمین کند.
نکته مهم در تجربه سندای، فقط نگاه فنی به ریزشبکهها نیست، بلکه ادغام آنها در راهبرد جامع تابآوری شهری است. مدیریت شهری سندای، ریزشبکهها را بخشی از یک سیستم چندلایه میداند که شامل آمادگی اجتماعی، مدیریت بحران و کاهش ریسک بلایای طبیعی نیز میشود. از این منظر، ریزشبکه نهتنها ابزار تولید انرژی، بلکه زیرساختی برای حفظ تداوم عملکرد شهر در شرایط بحرانی است. از نظر زیستمحیطی نیز این ریزشبکهها نقش مهمی ایفا کردهاند. استفاده از منابع تجدیدپذیر و افزایش بهرهوری انرژی موجب کاهش انتشار کربن و همزمان افزایش امنیت انرژی شده است.
سنگاپور؛ ریزشبکهها در خدمت تابآوری هوشمند و مدیریت تقاضا
سنگاپور بهعنوان یک شهر پیشرفته، با وجود برخورداری از شبکه برق بسیار پایدار، بهطور جدی به توسعه ریزشبکهها بهعنوان بخشی از راهبرد «شهر هوشمند و تابآور» خود پرداخته است. انگیزه اصلی سنگاپور فقط قطعیهای گسترده برق نیست، بلکه آمادگی برای ریسکهای آینده شامل تغییرات اقلیمی، افزایش تقاضای انرژی و تهدیدات سایبری علیه زیرساختهای متمرکز انرژی است.
یکی از مهمترین نمونهها، پروژه ریزشبکه جزیره پولائو اوبین است که بهعنوان یک آزمایشگاه واقعی برای آینده سیستمهای انرژی شهری طراحی شده است. در این پروژه، ریزشبکهای مبتنی بر پنلهای خورشیدی، باتریهای پیشرفته ذخیره انرژی و سیستمهای مدیریت هوشمند بار پیادهسازی شده که قادر است بهصورت مستقل از شبکه اصلی عمل کند. این ریزشبکه نهتنها تأمین برق پایدار را تضمین میکند، بلکه امکان پیشبینی، کنترل و بهینهسازی مصرف انرژی را نیز فراهم میسازد.
هسته اصلی این ریزشبکه متشکل از آرایههای فتوولتائیک خورشیدی متصل به اینورترهای هوشمند است که بهصورت توزیعشده در نقاط مختلف جزیره نصب شدهاند. این اینورترها قابلیت عملکرد در دو حالت متصل و مستقل را دارند و میتوانند در صورت قطع ارتباط با شبکه سراسری، بدون ناپایداری فرکانس و ولتاژ، بار محلی را تغذیه کنند. طراحی توزیعشده تولید موجب میشود ریزشبکه در برابر خرابی نقطهای مقاوم باشد.
برای ذخیرهسازی انرژی از باتریهای لیتیومیونی با توان پاسخدهی سریع استفاده شده است. این باتریها برای ذخیره مازاد تولید خورشیدی در ساعات کمبار به کار میروند و نقش کلیدی در تنظیم فرکانس، تثبیت ولتاژ و جبران نوسانات کوتاهمدت تولید خورشیدی دارند. سیستم ذخیرهسازی بهگونهای سایزبندی شده است که بتواند چندین ساعت بارهای حیاتی را در حالت مستقل پشتیبانی کند و همزمان امکان راهاندازی مجدد سیستم بدون شبکه بالادست را فراهم آورد. ریزشبکه پولائو اوبین از یک سیستم مدیریت انرژی پیشرفته استفاده میکند که مبتنی بر دادههای لحظهای و پیشبینی است. این سامانه با بهرهگیری از پیشبینی تابش خورشیدی کوتاهمدت و میانمدت، الگوریتمهای بهینهسازی بار و دادههای مصرف لحظهای مشترکان تصمیم میگیرد چه زمانی باتری شارژ یا دشارژ شود، چه میزان توان از خورشید به مصرف برسد و در صورت اتصال به شبکه، تبادل انرژی چگونه انجام گیرد. این سیستم مدیریتی امکان مدیریت فعال تقاضا را فراهم میکند و میتواند بارهای غیرحیاتی را در شرایط بحرانی کاهش دهد و زمانبندی مجدد کند.
زیرساختهای دیجیتال، ستون فقرات اقتصاد سنگاپور هستند و هرگونه اختلال انرژی میتواند پیامدهای اقتصادی گستردهای داشته باشد. ریزشبکهها با ایجاد لایهای از استقلال انرژی، ریسک این اختلالات را بهشدت کاهش دادهاند. سنگاپور الگویی از مدیریت شهری ارائه میدهد که تابآوری را نه بهعنوان واکنش به فاجعه، بلکه بهعنوان بخشی از حکمرانی هوشمند انرژی دنبال میکند.
نظر شما