به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، در حالی که شهرها مسئول بیش از دوسوم مصرف انرژی جهانی و حدود ۷۰ درصد انتشار گازهای گلخانهای هستند، مدیریت شهری هوشمندانه و بهکارگیری راهبردهای نوین میتواند مصرف انرژی را بهطور چشمگیری کاهش دهد. با رشد سریع جمعیت شهری و افزایش تقاضا برای خدمات انرژی، فشار بر زیرساختهای موجود و منابع طبیعی بهطور فزایندهای بیشتر میشود. در این شرایط شهرها بهعنوان کانونهای اصلی مصرف، بزرگترین فرصت را برای تحول در الگوهای انرژی و کاهش اثرات زیستمحیطی در اختیار دارند. مطالعات نشان میدهد که اجرای راهبردهای مدیریتی هدفمند و استفاده از فناوریهای نوین میتواند تا ۴۰ درصد از مصرف انرژی در بخشهای مختلف شهری را بدون کاهش کیفیت خدمات، صرفهجویی کند.
شهرهای پیشرو در سراسر جهان با ترکیب فناوریهای دیجیتال، طراحی شهری هوشمند، استانداردهای سختگیرانه ساختمان و مشارکت شهروندی، الگوهایی عملی برای کاهش مصرف انرژی ارائه کردهاند که تابآوری شهری را افزایش و کیفیت زندگی را ارتقا میدهد. این شهرها با بهکارگیری سیستمهای پایش لحظهای، شبکههای هوشمند انرژی، ساختمانهای کممصرف و ناوگان حملونقل پاک، نهتنها وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش میدهند، بلکه امنیت انرژی و پایداری محیطزیستی خود را نیز تقویت میکنند. تجربه شهرها نشان میدهد که کاهش مصرف انرژی در گرو رویکردی یکپارچه است که در آن تکنولوژی، سیاستگذاری عمومی، طراحی فضایی و رفتار شهروندی بهصورت هماهنگ و مکمل یکدیگر عمل میکنند.
نقش هوش مصنوعی در پایش لحظهای و کاهش مصرف انرژی ساختمانها
هوش مصنوعی با تحول در نحوه پایش، تحلیل و مدیریت مصرف انرژی در ساختمانها به یکی از کلیدیترین فناوریهای کاهش مصرف انرژی در بخش ساختمان تبدیل شده است. سیستمهای مبتنی بر هوش مصنوعی با استفاده از حسگرهای هوشمند، اینترنت اشیا و الگوریتمهای یادگیری ماشین، دادههای لحظهای مصرف برق، گرمایش، سرمایش، روشنایی و سایر دستگاههای انرژیبر را جمعآوری و تحلیل میکنند و با شناسایی الگوهای مصرف و ناهنجاریها، بهینهسازی خودکار یا پیشنهادی را ارائه میدهند.
این سامانهها با ادغام دادههای محیطی داخلی و خارجی ساختمان، از جمله دما، رطوبت، نور طبیعی، حضور افراد و حتی پیشبینیهای آبوهوایی میتوانند زمانبندی و شدت عملکرد تجهیزات را بهصورت پویا تنظیم کنند، بهعنوان مثال، ترموستاتهای هوشمند یادگیرنده با استفاده از هوش مصنوعی، دمای ساختمان را بر اساس عادتهای ساکنان و شرایط جوی بهینه تنظیم میکنند و تنها در مواقع ضروری سیستمهای گرمایش یا سرمایش را فعال میکنند. این رویکرد میتواند مصرف انرژی در سیستمهای گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) را به میزان قابلتوجهی کاهش دهد.
تحقیقات میدانی در ساختمانهای اداری و مسکونی نشان میدهد که بهکارگیری هوش مصنوعی در مدیریت انرژی ساختمانها میتواند منجر به کاهش ۱۵ تا ۳۰ درصدی مصرف انرژی شود، بدون آنکه کیفیت خدمات یا آسایش ساکنان کاهش پیدا کند. هوش مصنوعی همچنین با پیشبینی الگوهای مصرف آینده و شناسایی نقاط هدررفت انرژی، به مدیران ساختمان گزارشهای دقیقی ارائه میدهد که امکان تصمیمگیری آگاهانه و مداخله بهموقع را فراهم میکند.
علاوه بر کاهش مصرف، این فناوریها موجب افزایش طول عمر تجهیزات، کاهش هزینههای نگهداری و بهبود بهرهوری کلی سیستمهای انرژی میشوند. موفقیت کامل این راهکارها نیازمند غلبه بر موانع فنی از جمله ضرورت وجود زیرساختهای دیجیتال قوی، امنیت دادهها و حفظ حریم خصوصی، همچنین آموزش نیروی انسانی و مدیریت مقاومت در برابر تغییرات است. هوش مصنوعی نهتنها ابزاری مکمل، بلکه یک عنصر ضروری در طراحی و مدیریت ساختمانهای پایدار آینده محسوب میشود.
ساختمانهای کممصرف و نوسازی هوشمند در توکیو
یکی از مؤثرترین راهکارها برای کاهش مصرف انرژی شهری، تمرکز بر بهینهسازی ساختمانهاست که بخش عمدهای از مصرف انرژی شهرها را به خود اختصاص میدهند. شهر توکیو در ژاپن با اجرای «برنامه گزارش کاهش کربن» و همراه با «طرح تعیین سقف و مبادله کربن» یکی از جامعترین و سختگیرانهترین نظامهای نظارتی بر مصرف انرژی در ساختمانهای بزرگ تجاری و اداری را در سطح جهان پیادهسازی کرده است.
این برنامه که از سال ۲۰۱۰ بهصورت رسمی آغاز به کار کرد، همه ساختمانهای بزرگ با مصرف انرژی بالا (معادل ۱۵۰۰ کیلولیتر نفت خام یا بیشتر در سال برای ساختمانهای اداری) را الزام میکند که مصرف انرژی سالانه خود را بهدقت پایش، اندازهگیری و به دولت شهری توکیو گزارش دهند. بر اساس این نظام هر ساختمان باید اهداف کاهش مصرف انرژی را در بازههای پنجساله تعیین کند و در صورت دست نیافتن به این اهداف، مشمول جریمههای مالی قابلتوجه، محدودیتهای عملیاتی و حتی در موارد شدید، تعلیق پروانه بهرهبرداری میشود. این برنامه نهتنها بر کاهش مصرف انرژی کل ساختمانها تمرکز دارد، بلکه بهصورت مشخص بر کاهش انتشار گازهای گلخانهای نیز نظارت میکند و ساختمانها را ملزم به تعریف سهمیههای کربنی و کاهش تدریجی آنها میسازد.
بر اساس گزارشهای رسمی توکیو، این برنامه از زمان آغاز تاکنون منجر به کاهش ۲۵ درصدی مصرف انرژی در ساختمانهای تحت پوشش شده است که رقمی چشمگیر در مقیاس شهری محسوب میشود. موفقیت این برنامه نتیجه ترکیبی از نظارت دقیق، الزامات قانونی شفاف، ارائه بازخوردهای منظم به مالکان و مدیران ساختمانها و وجود نظام جریمههای مؤثر است. علاوه بر این، توکیو با ارائه وامهای کمبهره، مشوقهای مالی و یارانههای مستقیم، مالکان ساختمانها را به نوسازی سیستمهای گرمایش، سرمایش، نورپردازی و عایقبندی تشویق میکند. این مشوقها شامل کمکهای هزینه برای نصب تجهیزات کارآمد انرژی، سیستمهای مدیریت انرژی هوشمند (BEMS)، ترموستاتهای هوشمند، پمپهای حرارتی با راندمان بالا، سیستمهای روشنایی پیشرفته و عایقبندی حرارتی دیوارها و پنجرهها است.
دولت توکیو با ارائه مشاورههای فنی رایگان و آموزشهای تخصصی به مدیران ساختمان، آنها را در شناسایی فرصتهای صرفهجویی انرژی و اجرای پروژههای بهینهسازی یاری میدهد. این رویکرد ترکیبی که شامل الزامات قانونی سختگیرانه، مشوقهای مالی جذاب و پشتیبانی فنی تخصصی است، مدل توکیو را به یکی از نمونههای موفق جهانی در مدیریت انرژی ساختمانهای بزرگ شهری تبدیل کرده است و بسیاری از کلانشهرهای دیگر در حال الگوبرداری از آن هستند.
نورپردازی هوشمند و مدیریت روشنایی عمومی در زوریخ
سیستمهای روشنایی هوشمند که با استفاده از حسگرها و فناوریهای اینترنت اشیا، شدت نور را بر اساس شرایط محیطی و ترافیکی تنظیم میکنند، میتوانند مصرف انرژی در بخش روشنایی عمومی را تا ۷۰ درصد کاهش دهند. شهر زوریخ در سوئیس با معرفی چراغهای خیابانی هوشمند که با استفاده از حسگرهای نوری و راداری با سطوح ترافیکی سازگار میشوند و بر این اساس روشنایی را افزایش یا کمنور میکنند، توانسته است مصرف انرژی در بخش روشنایی عمومی را بهطور چشمگیری کاهش دهد.
این پروژه که از سال ۲۰۱۰ با همکاری شرکت خدمات عمومی زوریخ و شرکت فناوری شریدر آغاز شد، در ابتدا در جاده اصلی یک کیلومتری اوردورف در زوریخ با نصب ۲۷ چراغ هوشمند ویژه آزمایشی اجرا شد. سیستم هوشمند نورپردازی با استفاده از حسگرهای نوری پیشرفته، سطح ترافیک لحظهای را اندازهگیری میکند و یک رایانه مرکزی با محاسبه مقدار نور مورد نیاز، فرمان را به هر یک از چراغها ارسال میکند تا سطح روشنایی را بهصورت تدریجی و پیوسته تنظیم کنند. این فناوری که در زمان خود بینظیر در اروپا محسوب میشد، توانسته است بسته به شرایط ترافیکی تا ۷۰ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی کند و بهطور میانگین ۳۰ درصد کاهش مصرف انرژی در کل شبکه روشنایی شهری را محقق سازد.
پس از موفقیت پروژه آزمایشی، این سیستم در سراسر شهر زوریخ گسترش یافت و اکنون هزاران چراغ هوشمند در معابر، مناطق پیادهرو، پارکینگها و فضاهای عمومی شهر نصب شدهاند. این چراغها علاوه بر صرفهجویی در مصرف انرژی، آلودگی نوری را نیز کاهش میدهند و به حفظ زیستشب شبانه برای حیوانات و حشرات فعال در شب کمک میکنند. سیستم هوشمند نورپردازی زوریخ در سال ۲۰۱۸ برنده جایزه معتبر Watt d'Or در بخش فناوری انرژی از سوی دفتر فدرال انرژی سوئیس شد که نشاندهنده نوآوری و تأثیرگذاری قابلتوجه این پروژه است. هدف این پروژه، تأمین نور بهینه در همه مکانها و در همه زمانها با حداقل مصرف انرژی و حداقل تأثیر منفی بر محیطزیست است.
علاوه بر چراغهای هوشمند، زوریخ طیف وسیعتری از فناوریهای حسی شهری را ایجاد کرده است که میتواند دادههای محیطی متنوعی از جمله کیفیت هوا، دما، رطوبت، سطح صدا، شدت نور و جریان ترافیک را جمعآوری کند. این حسگرها در چراغهای خیابانی، تابلوهای اطلاعرسانی، ایستگاههای حملونقل عمومی و سایر زیرساختهای شهری نصب شدهاند و دادههای لحظهای را به مرکز کنترل شهری ارسال میکنند. بعضی از این حسگرها همچنین بهعنوان آنتن وایفای عمومی عمل میکنند و دسترسی رایگان به اینترنت را در مناطق مختلف شهر فراهم میسازند. این شبکه گسترده حسگری، دادههای غنی و دقیقی را برای تصمیمگیریهای مدیریت شهری، بهینهسازی ترافیک، پیشبینی آلودگی و مدیریت انرژی فراهم میکند و زوریخ را به یکی از پیشگامان شهر هوشمند در اروپا تبدیل کرده است.
این شهر همچنین سیستم مدیریت ساختمان هوشمند (BEMS) را معرفی کرده است که گرمایش، برق، سرمایش، تهویه و روشنایی ساختمانهای عمومی از جمله شهرداری، مدارس، کتابخانهها و مراکز ورزشی را به هم متصل میکند و مصرف انرژی را بهصورت یکپارچه و خودکار بهینهسازی میکند. این سیستم با استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، الگوهای مصرف انرژی را در هر ساختمان تحلیل میکند و بر اساس حضور افراد، برنامه زمانی استفاده از فضاها، شرایط آبوهوایی و قیمت لحظهای انرژی، تنظیمات بهینه را برای هر سیستم اعمال میکند.
بهعنوان مثال در ساعاتی که ساختمان خالی است یا نور طبیعی کافی وجود دارد، سیستم بهطور خودکار روشنایی و تهویه را کاهش میدهد و در زمانهای اوج مصرف، بار انرژی را بین ساختمانهای مختلف متعادل میکند. این رویکرد یکپارچه نهتنها مصرف انرژی را در ساختمانهای عمومی بهطور قابلتوجهی کاهش داده، بلکه هزینههای عملیاتی شهرداری را نیز بهطور چشمگیری کم کرده و الگویی برای ساختمانهای خصوصی و تجاری فراهم آورده است.
نظر شما