به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، افزایش مصرف انرژی، گسترش شهرنشینی و پیامدهای تغییرات اقلیمی، ضرورت بازنگری در شیوه تأمین و مدیریت انرژی در شهرها را بیش از پیش آشکار کرده است. در این میان توسعه محلههای خودکفای انرژی بهعنوان یکی از راهکارهای نوین شهرسازی پایدار، میتواند وابستگی مناطق شهری به سوختهای فسیلی و شبکههای متمرکز انرژی را کاهش دهد. این محلهها با بهرهگیری از انرژیهای تجدیدپذیر، فناوریهای هوشمند و الگوهای بهینه مصرف، نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانهای، افزایش تابآوری شهری و ارتقای کیفیت زندگی شهروندان ایفا میکنند.
محله خودکفای انرژی فقط مجموعهای از ساختمانهای مجهز به پنل خورشیدی نیست، بلکه یک سامانه شهری یکپارچه است که تولید، مصرف، ذخیرهسازی، توزیع و مدیریت انرژی را در مقیاس محله هماهنگ میکند. در ادبیات جدید برنامهریزی شهری، مفهوم «محله انرژیمثبت» به محدودهای اطلاق میشود که در تراز سالانه، دستکم به اندازه مصرف خود انرژی تجدیدپذیر تولید میکند و در عین حال با شبکه بزرگتر شهر و کشور در ارتباط باقی میماند، بنابراین خودکفایی فقط به معنای قطع کامل ارتباط با شبکه نیست، بلکه به معنای کاهش وابستگی، افزایش تابآوری و ایجاد تراز خالص مثبت انرژی است.
این تفاوت مفهومی اهمیت زیادی دارد، زیرا تولید خورشیدی در ساعات روز و فصل تابستان با الگوی مصرف خانوارها در همه زمانها منطبق نیست. یک محله ممکن است در طول سال انرژی بیشتری از نیاز خود تولید کند، اما در شبهای زمستان یا هنگام افزایش بار سرمایشی همچنان به شبکه برق نیاز داشته باشد، به همین دلیل، محلههای نسل جدید بر ترکیب انرژی خورشیدی، پمپهای حرارتی، شبکههای حرارتی کمدما، باتری، ذخیرهسازی حرارتی، مدیریت بار و تعرفههای پویا تمرکز میکنند. انرژی مازاد تولیدشده در روزهای پر منبع میتواند برای گرمکردن آب، شارژ خودروهای برقی، تولید سرمایش یا ذخیرهسازی در مخازن حرارتی استفاده شود.
معماری، فرم شهری و زیرساخت انرژی
خودکفایی انرژی باید از مرحله طراحی شهری آغاز شود. جهتگیری ساختمانها، نسبت سطح به حجم، ارتفاع، فاصله میان بلوکها، میزان سایهاندازی، طراحی بامها و امکان دسترسی به نور خورشید از مواردی هستند که بر تراز انرژی محله اثر میگذارند. در پروژههای جدید، بامها و نماها بهعنوان سطوح فعال تولید انرژی طراحی میشوند و در پروژههای بازآفرینی، عایقکاری پوسته، تعویض پنجرهها، بهبود تهویه و حذف پلهای حرارتی در اولویت قرار میگیرد؛ این رویکرد پیش از نصب تجهیزات تولید انرژی، تقاضای پایه را کاهش میدهد و اندازه و هزینه سامانههای تجدیدپذیر را منطقیتر میکند.
در اقلیمهایی با تابستانهای گرم، طراحی محله باید همزمان پاسخگوی برق و سرمایش باشد. سایهاندازی درختان، کریدورهای تهویه طبیعی، بامهای سبز، مصالح با بازتابش مناسب و شبکه سرمایش ناحیهای میتوانند بار اوج را کاهش دهند. در چنین شرایطی، پمپ حرارتی برگشت آب شبکه سرمایش یا گرمای تلفشده از مراکز داده و تأسیسات شهری را به منبعی برای گرمایش تبدیل میکند. این اتصال میان برق، گرما، سرمایش، آب، پسماند و حملونقل، همان چیزی است که در برنامهریزی انرژی با عنوان همبخشی یا پیوند میان بخشهای انرژی شناخته میشود.
لایه دیجیتال و مدیریت هوشمند
نوآوری اصلی محلههای انرژیمثبت در سالهای اخیر، گذار از کنترل ثابت به مدیریت پیشبینانه است. کنتورهای هوشمند، حسگرهای دما و کیفیت هوا، سامانههای مدیریت ساختمان و دادههای مربوط به تولید خورشیدی، در یک فضای داده شهری یا دوقلوی دیجیتال گردآوری میشوند. دوقلوی دیجیتال میتواند رفتار انرژی ساختمانها، تولید تجدیدپذیر، بار حملونقل و سناریوهای توسعه را شبیهسازی کند و به مدیران اجازه دهد پیش از اجرای پروژه، آثار تصمیمهای مختلف را بسنجند. برای مثال پروژه اروپایی «بهینهسازی برنامهریزی و مدیریت محلههای انرژیمثبت» بهطور دقیق با هدف پایش لحظهای جریان انرژی، بهینهسازی ذخیرهسازی، شبیهسازی تقاضا و حمایت از تصمیمگیری برنامهریزان در مقیاس محله طراحی شده است.
در مرحله بهرهبرداری، الگوریتمهای هوش مصنوعی میتوانند تولید خورشیدی و مصرف ساعتی را پیشبینی کنند، شارژ خودروها را به ساعات کمبار منتقل کنند و ظرفیت باتری یا ذخیره حرارتی را بهصورت پویا تنظیم کنند. با این حال، استفاده از دادههای شهری باید همراه با استانداردهای امنیت سایبری، ناشناسسازی اطلاعات، شفافیت الگوریتمی و رعایت حریم خصوصی باشد. محله هوشمند زمانی موفق است که ساکنان بدانند چه دادهای جمعآوری میشود و این داده چگونه به کاهش هزینه و بهبود کیفیت زندگی آنان کمک میکند.
حکمرانی، عدالت انرژی و سنجش عملکرد
محله خودکفا بدون حکمرانی مشارکتی پایدار نمیماند. شرکتهای خدمات انرژی، شهرداری، مالکان، ساکنان، دانشگاهها و اپراتورهای شبکه باید در قالب جامعه انرژی محلی همکاری کنند. ساکنان میتوانند از مصرفکننده صرف به تولیدکننده-مصرفکننده تبدیل شوند و در منافع حاصل از فروش یا اشتراک انرژی مازاد سهیم باشند. در این مدل، عدالت اجتماعی باید از ابتدا در طراحی لحاظ شود، زیرا اگر تجهیزات فقط در ساختمانهای لوکس نصب شوند، گذار انرژی میتواند به افزایش شکاف اقتصادی منجر شود.
ارزیابی چنین محلهای نیز نباید فقط بر میزان برق تولیدی متمرکز باشد. تراز سالانه انرژی، درصد خودمصرفی، کاهش انتشار کربن، هزینه انرژی خانوار، تعداد خانوارهای در معرض فقر انرژی، آسایش حرارتی، تابآوری در زمان قطعی شبکه، میزان استفاده از حملونقل پاک و انتشار کربن نهفته در مصالح و فرایند ساخت باید همزمان سنجیده شود. الگوی مناسب میتواند بر ترکیب خورشیدیسازی بامها، بهسازی ساختمانهای موجود، سرمایش ناحیهای کمکربن، سایهاندازی شهری، ذخیرهسازی و جامعه انرژی در محلههای مسکونی استوار باشد. در این چارچوب، خودکفایی انرژی نه یک پروژه تأسیساتی، بلکه راهبردی برای بازآفرینی شهری، کاهش نابرابری و افزایش تابآوری است.
تورکو، محله انرژیمثبت در دهکده دانشجویی
تورکو در فنلاند یکی از جدیدترین نمونههای اروپایی توسعه محله انرژیمثبت است. این شهر در قالب پروژه «پاسخ (RESPONSE)» از سال ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۶، در بخشی از دهکده دانشجویی تورکو نخستین محله انرژیمثبت فنلاند را آزمایش کرد. در تعریف پروژه، محله انرژیمثبت محدودهای است که در مقیاس سالانه انرژی تجدیدپذیر بیشتری نسبت به مصرف خود تولید میکند و تولید آن با سامانههای انرژی محلی و شبکه شهری یکپارچه است.
اهمیت تورکو در این است که پروژه فقط بر ساخت یک محله کاملاً جدید متکی نیست، بلکه مجموعهای ناهمگون از ساختمانهای جدید و قدیمی را دربرمیگیرد. ساختمان تیوسییا که در سال ۲۰۲۲ افتتاح شد، در کنار ساختمانهای دهه ۱۹۷۰، ساختمانهای نومنرنتا متعلق به اوایل دهه ۲۰۰۰ و بناهای جدیدتر ایکیتوری و آیتیپایکا قرار گرفته است. این ترکیب پروژه را به آزمایشگاهی واقعی برای بازآفرینی انرژیمحور تبدیل کرده است، زیرا بسیاری از شهرها باید با ساختمانهای موجود و محدودیتهای کالبدی آنها کار کنند.
در ساختمانهای قدیمی اقداماتی همچون نصب پنجرههای کممصرف، بهبود سامانه تهویه و افزایش بهرهوری پوسته انجام شده است. همزمان، ظرفیت تولید انرژی خورشیدی با نصب پنلهای فتوولتائیک افزایش و زیرساخت شارژ خودروهای برقی توسعه پیدا کرده است. مهمترین فناوری این پروژه، سامانه پمپ حرارتی بزرگی است که از گرمای بازگشتی شبکه سرمایش ناحیهای استفاده میکند. این سامانه در ساختمان تیوسییا مستقر است و گرما و سرمایش را برای ساختمانهای دیگر محله نیز فراهم میسازد. بر اساس گزارش محلی پروژه، این راهکار در فنلاند از نمونههای نخستین خود محسوب میشود و جایزه شهر پمپ حرارتی سال ۲۰۲۴ را دریافت کرده است.
این راهکار اهمیت نظری و عملی زیادی دارد؛ در بسیاری از شهرها، سرمایش و گرمایش بهصورت جداگانه طراحی میشوند و بخشی از انرژی به شکل گرمای تلفشده از بین میرود. تورکو تلاش کرده است جریان برگشتی سرمایش را به یک منبع حرارتی تبدیل کند، بنابراین خودکفایی محله از طریق افزایش تعداد پنلها بهتنهایی دنبال نشده، بلکه بر استفاده چندمرحلهای از انرژی در شبکه حرارتی استوار شده است. این مدل در شهرهایی که شبکه سرمایش، مراکز داده یا منابع گرمای تلفشده دارند، قابلیت تکرار بیشتری خواهد داشت.
پروژه پاسخ مجموعهای از راهکارهای مکمل را در کنار انرژی خورشیدی و پمپ حرارتی آزمایش کرد. ذخیرهسازی انرژی، قیمتگذاری پویا برای گرمای شبکه، مدیریت هوشمند انرژی، پایش کیفیت هوا، جابهجایی پایدار و ابزارهای مشارکت شهروندی، اجزای اصلی این بسته بودند. گزارش رسمی پروژه اعلام میکند که ترکیب این راهکارها، محله را قادر ساخته است در تراز سالانه انرژی تجدیدپذیر بیشتری نسبت به مصرف خود تولید کند.
مشارکت دانشجویان بخشی جداییناپذیر از پروژه بود. آموزش راهبران همتا، برگزاری نشستهای ساکنان و استفاده از هکاتونها به دانشجویان اجازه داد درباره مصرف انرژی، کیفیت هوا و شیوههای جابهجایی خود اظهار نظر کنند. گزارش محلی تورکو میگوید ساکنان ساختمانهای دهه ۱۹۷۰، بهبود آسایش سکونتی را پس از اقدامات بهرهوری انرژی احساس کردهاند. این موضوع نشان میدهد که موفقیت محله انرژیمثبت فقط با شاخصهای فنی سنجیده نمیشود، بلکه تجربه روزمره ساکنان نیز باید بخشی از ارزیابی باشد.
بهروزرسانی پروژه پاسخ، سهم مورد انتظار انرژی تجدیدپذیر در نمایشگر تورکو را ۱۱۸ درصد اعلام کرده است؛ به این معنا که ظرفیت تولید سالانه از مصرف پایه محله فراتر میرود. گزارش نهایی برنامه همکاری منطقهای اروپا نیز تأکید میکند که تورکو نخستین محله انرژیمثبت خود را در دهکده دانشجویی ایجاد کرده و راهکارهای تولید تجدیدپذیر، پمپ حرارتی، تعرفه پویا، ذخیرهسازی، مدیریت هوشمند و حملونقل پایدار را در شرایط واقعی آزمایش کرده است. همه اجزای پروژه بهسادگی قابل انتقال به محلههای دیگر نیستند. سامانه پمپ حرارتی به وجود شبکه سرمایش و امکان دسترسی به گرمای برگشتی وابسته است و در محلههایی بدون چنین زیرساختی باید جایگزینهای دیگری همچون زمینگرمایی، فاضلاب گرم یا ذخیرهسازی فصلی بررسی شود، همچنین تحقق تراز مثبت انرژی باید با دادههای چندساله و در شرایط مختلف آبوهوایی ارزیابی شود. مهمترین درس تورکو این است که محله خودکفا از ترکیب تولید انرژی، بازاستفاده از گرما، انعطافپذیری تقاضا، دادههای بیدرنگ و مشارکت ساکنان شکل میگیرد، نه از یک فناوری منفرد.
نظر شما