Upravljanje energijom u urbanim pametnim gradovima

Formarse » Besplatni online tečajevi » Upravljanje energijom u urbanim pametnim gradovima

La upravljanje energijom u urbanim sredinama To je postao jedan od glavnih izazova s ​​kojima se suočavaju moderni gradovi. Ne radi se samo o plaćanju manjih računa za struju ili plin, već o preispitivanju načina na koji proizvodimo, distribuiramo i trošimo energiju u urbanim područjima kako bi grad mogao nastaviti funkcionirati punim kapacitetom bez izazivanja porasta emisija i zagađenja.

Danas, koncepti poput pametni gradovi, energetska tranzicija i kvalitet zraka Ovo više nisu samo popularne riječi: one utiču na urbano planiranje, mobilnost, dizajn zgrada, uličnu rasvjetu, pa čak i na to kako učestvujemo kao građani. Razumijevanje ove složene slagalice ključno je za donošenje informiranih odluka, kako za vladine agencije, tako i za preduzeća i domaćinstva.

Upravljanje energijom u urbanim sredinama: mnogo više od uštede električne energije

Kada govorimo o upravljanju energijom u urbanim sredinama, mislimo na skup strategije, tehnologije i odluke koji omogućavaju gradu da efikasno, čisto i u skladu sa stvarnim potrebama koristi energiju. Ne radi se samo o postavljanju LED sijalica ili solarni paneliTo je koordinacija cijelog urbanog energetskog sistema: proizvodnje, mreža, zgrada, transporta i navika građana.

U ovom pristupu, sljedeće zauzima centralno mjesto: energetska efikasnost i kvalitet okolišaOvi faktori direktno utiču na kvalitet javnog prostora. Grad koji troši manje energije i manje zagađuje je zdraviji grad, sa manje buke, boljim zrakom i ugodnijim prostorima za život, rad i kretanje.

Dobro isplanirano upravljanje energijom u urbanim sredinama ima za cilj smanjenje zavisnost od fosilnih goriva i energiju koja dolazi izvan općine, kladeći se na lokalna proizvodnja iz obnovljivih izvora energije i putem inteligentnih sistema upravljanja potražnjom. To također podrazumijeva prilagođavanje načina planiranja susjedstava, načina projektiranja infrastrukture i načina povezivanja energetskih odluka s drugim urbanim područjima kao što su mobilnost i stanovanje.

U mnogim kompaktnim mediteranskim gradovima, poput Barcelone, kombinacija blaga klima i visoka gustoća naseljenosti To nudi priliku: velika, koncentrirana populacija može se opsluživati ​​umjerenom potrošnjom energije ako se njome dobro upravlja. Svaki utrošeni kilovat-sat se raspoređuje među više ljudi i usluga, što omogućava optimizirana ulaganja, mreže i tehnologije.

Količina energije koju troši veliki grad je ogromna: govorimo o hiljade gigavat-sati godišnje za javnu rasvjetu, transport, industriju, stanovanje, urede i objekte. Još uvijek mali, ali rastući dio dolazi iz lokalnih obnovljivih izvora kao što su solarne ili male vjetroturbine, ili iz korištenja otpadne energije i biomase.

Energija u gradu: obim potrošnje i izazov samodovoljnosti

Centralni cilj urbanog energetskog planiranja je smanjenje ovoga vanjska energetska ovisnost i kretanje ka samodovoljnosti promovisanjem lokalne proizvodnje energije iz mreže. To uključuje povećanje udjela električne energije proizvedene u samoj opštini ili njenoj neposrednoj okolini, te osiguravanje da rastući procenat te energije bude obnovljiv.

U nekim gradovima već postoji jedan interni kapacitet za proizvodnju električne energije Ovo je značajno i može pokriti veliki dio ukupne potrošnje električne energije. Izazov nije samo održati ovaj udio, već i transformirati energetski miks tako da se udio obnovljivih izvora energije što više poveća, a istovremeno smanjiti emisije CO2 i drugih zagađivača s lokalnim utjecajem.

Ova promjena u energetskom modelu uključuje preispitivanje načina na koji su mreže dizajnirane, kako su proizvodni pogoni integrirani i kako su organizirane međusobne veze s metropolitanskim područjem. Nadalje, zahtijeva jačanje skladištenjeFleksibilno upravljanje potražnjom i koordinacija između više agenata: administracija, distributivnih kompanija, sistemskih operatora i krajnjih potrošača.

Sve ovo spada u borba protiv klimatskih promjena i u potrebi ispunjavanja međunarodnih ciljeva, poput onih koji se odnose na klimatsku neutralnost i obaveza koje su gradovi preuzeli u raznim sporazumima i urbanim agendama.

Općinske mjere: od solarnih krovova do mreža grijanja i hlađenja

Lokalna vijeća provode širok spektar mjere uštede energije i lokalna proizvodnja u javnom sektoru. Među najčešćim akcijama je postavljanje solarnih panela na sportske centre, administrativne zgrade, socijalne stanove i druge općinske objekte, uz maksimalno iskorištavanje raspoloživih krovova.

Nadalje, sljedeće postaje važno: gradske mreže grijanja i hlađenjaOvi sistemi omogućavaju grijanje i hlađenje više zgrada iz visoko efikasne centralizovane infrastrukture. Projekti poput Districlima ili Ecoenergies (u području Barcelone) su primjeri kako se otpadna energija, biomasa ili čak geotermalna energija mogu koristiti za grijanje i hlađenje cijelih naselja uz nižu potrošnju i emisije po korisniku.

Paralelno s tim, sljedeće postaje važno: instalacije mini vjetroturbina, autonomna rasvjeta koji se napaja obnovljivim izvorima energije, i inteligentni sistemi za upravljanje javnom rasvjetomOve mjere omogućavaju drastično smanjenje potrošnje električne energije povezane s uličnom, trgovskom i parkovnom rasvjetom, bez žrtvovanja sigurnosti ili vizualnog kvaliteta.

Upotreba biomasa i urbana geotermalna energijakako u javnim zgradama, tako i u novim urbanim projektima. šumska biomasaNa primjer, predstavljen je kao posebno zanimljiv endogeni resurs u regijama s velikim šumskim područjima, jer istovremeno omogućava smanjenje rizika od požara, podsticanje ruralne ekonomije i snabdijevanje gradskih toplinskih mreža.

Ove lokalne energetske politike ne djeluju izolirano, već su povezane s šire strategije urbane regeneracijeObnova susjedstva, rehabilitacija zgrada i poboljšanje javnog prostora, traženje sinergija između energetskih, društvenih i ekonomskih ciljeva.

Obnovljivi potencijal na krovovima i učešće građana

Jedan od najpotcijenjenijih resursa u gradu je njegov krovovi i krovoviMnoge lokacije su razvile interaktivne mape koje omogućavaju svakom stanovniku da provjeri solarni (termalni i fotonaponski) i mini-vjetroelektrane svoje zgrade, procijeni koliko energije bi mogla generirati i da li se isplati instalirati panele ili male vjetroturbine.

Ova vrsta alata stavlja građane u središte tranzicija urbane energijeOvo omogućava udruženjima vlasnika kuća, preduzećima ili pojedincima da samostalno procijene ulaganja u vlastitu potrošnju. Na osnovu ovih preliminarnih podataka, mogu se konsultovati sa stručnjacima kako bi dizajnirali i implementirali sisteme koji zadovoljavaju neke od njihovih energetskih potreba.

Uz to, digitalni resursi kao što su virtuelni energetski savjetnikOvi alati nude domaćinstvima personalizirane informacije o njihovoj potrošnji energije i specifične preporuke za uštedu na osnovu karakteristika nekretnine i navika korištenja. Omogućavaju korisnicima da identifikuju neefikasnosti, uporede potrošnju s prethodnim periodima i postave ciljeve smanjenja.

Svijest i obuka su ključni: informativne kampanje, radionice i platforme za učešće građana promovišu kultura odgovornog korištenja energijegdje svaka osoba razumije kako njene svakodnevne odluke utiču na cijeli urbani sistem. Bez ovog aktivnog učešća, čak ni najbolje tehnologije ne mogu ostvariti svoj puni potencijal.

Ova veća istaknutost krajnjeg korisnika odgovara modelima kao što su lokalne energetske zajednice, u kojem susjedi, mala i srednja preduzeća i administracije dijele obnovljive objekte i distribuiraju generirane ekonomske i ekološke koristi, jačajući socijalnu koheziju i otpornost susjedstva.

Pametni gradovi i napredne električne mreže

Takozvani pametni grad nije samo tehnološki izlog, već prostor u kojem Upravljanje energijom oslanja se na podatke i automatizaciju optimizirati resurse. Tu na scenu stupaju pametne mreže, koje omogućavaju detaljno praćenje i upravljanje protokom energije između proizvođača, distributera i potrošača.

U ovom kontekstu, uloga DSM (Upravljanje potražnjom)Aktivno upravljanje potražnjom prilagođava potrošnju korisnika na osnovu cijena energije, dostupnosti obnovljivih izvora energije i zagušenja mreže. To može uključivati ​​preusmjeravanje određenih upotreba na sate van vršnih opterećenja, moduliranje grijanja i hlađenja ili uređaja ili prilagođavanje punjenja električnih vozila u realnom vremenu.

DSM-ove strategije su integrirane u urbane pametne mreže kako bi se postiglo fleksibilniji i manje zahtjevni S infrastrukturom smanjuju vršnu potrošnju i rizik od nestanka struje. Istovremeno, olakšavaju integraciju lokalnih obnovljivih izvora energije čija je proizvodnja varijabilna, poput energije vjetra ili sunca.

Digitalizaciju električne mreže dopunjuju SCADA sistemi, IoT platforme, pametna brojila i sistemi za upravljanje zgradama (BMS), koji razmjenjuju informacije u realnom vremenu. To olakšava otkrivanje incidenata, optimizaciju tokova, lociranje gubitaka i određivanje prioriteta intervencija održavanja tamo gdje su zaista potrebne.

Paralelno s tim, urbana mobilnost se transformira uvođenjem električno vozilo i aktivni načini rada (pješačenje, vožnja biciklom). Da bi sistem bio održiv, promoviše se javni prevoz, obnavlja se flota privatnih vozila koja najviše zagađuju, a implementira se i pametna infrastruktura za punjenje koja je u interakciji s mrežom i strategijama DSM-a, uz podršku inteligentni transportni sistemi.

Od pasivne efikasnosti do pametne energetske efikasnosti

Gradovi su se dugo vremena odlučivali za tzv. pasivna energetska efikasnostZamjena rasvjetnih tijela LED rasvjetom, poboljšanje toplinske izolacije, ugradnja tajmera ili nadogradnja opreme na efikasnije modele su neophodne i učinkovite mjere, ali imaju jasno ograničenje: ne rješavaju stvarnu upotrebu prostora u bilo kojem trenutku.

Kvalitativni skok dolazi sa pametna energetska efikasnostU ovom scenariju, grad se više ne zadovoljava samo efikasnom opremom, već se povezuje, prati i autonomno reaguje na događaje u realnom vremenu. Drugim riječima, upravljanje energijom prestaje biti statično i postaje dinamično i kontekstualno.

Zamislite sistem javne rasvjete koji reguliše intenzitet ovisno o broju prisutnih ljudi, dobu dana, aktivnosti u tom području ili čak određenim događajima. Ili općinska zgrada koja kontrolira samo klimu zauzetih prostorija, prilagođavajući ventilaciju i osvjetljenje stvarnoj upotrebi. To je već moguće zahvaljujući tehnologijama kao što su IoT, umjetna inteligencija i povezivanje infrastrukture s platformama pametnih gradova.

U ovom novom modelu, ključ nije samo u hardveru, već i u mogućnosti automatske analize i donošenja odlukaPodaci sa senzora, brojača i kamera se kontinuirano integrišu i obrađuju kako bi se aktivirala ili deaktivirala oprema, prilagodili radni parametri i odredio prioritet esencijalne potrošnje.

Rezultat je mnogo više reaktivni i optimizirani, koji održava standarde udobnosti, sigurnosti i performansi, ali uz znatno nižu potrošnju energije i povezane niže emisije.

Kompjuterski vid i umjetna inteligencija: vidjeti grad kako bi se uštedjela energija

Jedna od tehnologija koja revolucionira upravljanje energijom u urbanim sredinama je umjetni vidGrana umjetne inteligencije koja omogućava mašinama da interpretiraju slike i video zapise stvarnog svijeta. Kamera tako prestaje biti jednostavan uređaj za snimanje i postaje inteligentni senzor sposoban za detekciju prisutnosti, kretanja, zauzetosti i anomalnih situacija.

Za razliku od tačkastih senzora koji mjere samo jednu specifičnu varijablu, kamera za kompjuterski vid pokriva velika područja bez potrebe za instaliranjem velikog broja fizičkih uređaja. Sa jedne tačke posmatranja mogu se detektovati ljudi, vozila, korištenje prostora, gužve ili produžena neaktivnost.

Velika prednost je što se sve te informacije ne pohranjuju samo, već... Obrađuje u realnom vremenu kako bi generirao automatske odlukeNa primjer, ulična rasvjeta može se prigušiti ako se ne detektuje prisustvo, kontrola klime u industrijskoj zgradi može se prilagoditi prema popunjenosti ili čak i obrasci rada pomoćnih sistema mogu se mijenjati kada je okruženje neaktivno.

Mašinski vid se integriše sa SCADA platformama, sistemima za upravljanje zgradama, IoT mrežama i urbanim kontrolnim centrima, djelujući kao... kontekstualni izvor podataka što obogaćuje donošenje odluka. To je još jedan dio digitalnog ekosistema grada, koji pomaže u prilagođavanju potrošnje promjenjivoj stvarnosti prostora.

Nadalje, ova tehnologija se može relativno lako skalirati: nakon što se implementira osnovna infrastruktura kamere i obrade, moguće je dodati nove funkcionalnosti putem softvera bez umnožavanja hardvera, čime se održava... indirektna potrošnja energije i troškovi održavanja pod kontrolom.

Praktična primjena mašinskog vida u urbanoj efikasnosti

Mašinski vid se već koristi u stvarni projekti urbanih i industrijskih inovacijaMnogi od njih su finansirani u okviru evropskog okvira, kako bi se poboljšala i sigurnost i operativna efikasnost, a indirektno, ali odlučno, i energetska efikasnost.

Na primjer, u lučkim okruženjima razvijena su rješenja koja su sposobna za otkrivanje abnormalnog ponašanja ili prijetnji korištenjem pametnih kamera. Pomoću ovih informacija, resursi poput rasvjete, logističkih operacija ili sistema kontrole klime u određenim područjima mogu se prilagoditi, usklađujući potrošnju sa stvarnom aktivnošću.

U fabrikama i industrijskim postrojenjima, projekti ovog tipa pomažu u poboljšanju sigurnost na radu i upravljanje u vanrednim situacijamaDetekcijom prisustva u rizičnim zonama, neovlaštenog pristupa ili incidenata, izbjegavaju se nepotrebne aktivacije sistema za hitne slučajeve, a upotreba tehničke opreme se optimizuje, smanjujući njeno habanje i povezanu potrošnju energije.

U urbanim okruženjima, kompjuterski vid omogućava veoma precizno razumijevanje načina na koji se koriste trgovi, parkovi, transportne stanice ili parkirališta, otvarajući vrata fino podešenoj regulaciji rasvjeta, ventilacija ili pomoćna opremaTamo gdje se promet značajno smanji, sistem može ući u način rada za uštedu energije bez ugrožavanja sigurnosti.

Kompanije specijalizirane za rješenja za pametne gradove i vještački vid godinama pokazuju da Bolje viđenje omogućava donošenje boljih odlukai da bolje donošenje odluka rezultira manjom potrošnjom, manjim emisijama i efikasnijim pružanjem urbanih usluga.

Tehnologije za praćenje i kontrolu energije u urbanim projektima

Pored kompjuterskog vida, upravljanje energijom u urbanim sredinama oslanja se na niz sistemi za praćenje i kontrolu Ovi sistemi omogućavaju mjerenje, analizu i djelovanje u realnom vremenu u vezi s potrošnjom energije. Zasnovani su na senzorima, pametnim brojilima i softverskim platformama koje prikupljaju podatke iz zgrada, rasvjetnih mreža, transportnih čvorišta i općinskih objekata.

Ovi sistemi nude funkcije kao što su kontinuirano praćenje potrošnjeDetekcija vrhunaca i anomalnih obrazaca, te prediktivna analitika za predviđanje kada i gdje će doći do povećane potražnje. S ovim informacijama, javne uprave i kompanije mogu redefinirati radno vrijeme, preraspodijeliti radno opterećenje i racionalnije odrediti prioritete investicija.

Automatizacija zasnovana na podacima omogućava upravljanje rasvjetom, grijanjem i ventilacijom automatski prilagodi potrebama svakog trenutka, bez oslanjanja na krute rasporede ili stalne intervencije osoblja za održavanje. Ovo smanjuje rasipanje energije i poboljšava udobnost krajnjih korisnika.

U velikim urbanim projektima, ovi kontrolni sistemi su integrisani u platforme pametnih gradova koji objedinjuju informacije iz više javnih usluga: voda, otpad, transport, sigurnost itd. Na taj način, energija se može upravljati u skladu s drugim varijablama, kao što su zauzetost javnog prostora ili kalendar događaja.

Nadalje, napredak se postiže u energetskom certificiranju i dijagnostičkim alatima koji pomažu tehničkim menadžerima da identificiraju prioriteti intervencije procijeniti stvarni utjecaj provedenih mjera, kako u smislu ušteda, tako i u smislu smanjenja emisija.

Integracija obnovljivih izvora energije u urbano tkivo

Integracija sistema obnovljiva energija u gradu Neophodno je smanjiti ugljični otisak i ovisnost o neodrživim resursima. To uključuje instalaciju fotonaponskih sistema na krovovima, nadstrešnicama za parking, fasadama i drugim urbanim elementima, kao i ugradnju malih vjetroturbina tamo gdje to uslovi dozvoljavaju.

Najnapredniji gradovi već dizajniraju svoje nove urbane razvojne projekte razmišljajući od samog početka o tome kako iskorištavanje sunca, vjetra i geotermalnih resursa. Znam Orijentišu zgrade kako bi maksimizirali prikupljanje solarne energijeProstori su rezervirani za mreže grijanja i hlađenja, a ugrađena su i rješenja za skladištenje energije kako bi se ublažila varijabilnost obnovljivih izvora.

Prednosti su brojne: dugoročno smanjenje troškova energije za stanovnike i preduzeća, veća otpornost na krize u snabdijevanju i direktan doprinos ublažavanju klimatskih promjena. smanjiti emisiju CO2Nadalje, lokalna proizvodnja obnovljive energije stvara ekonomske prilike, specijalizirana radna mjesta i nove lance vrijednosti.

Ova tranzicija je u skladu s politikama održivi urbani razvoj, koji promovišu zelene, kompaktne i dobro povezane gradove, gdje se čista energija kombinuje sa efikasnim transportnim mrežama, kvalitetnim javnim prostorima i rješenjima zasnovanim na prirodi.

Na regulatornom planu, pionirske uredbe o solarnoj energiji i povoljni regulatorni okviri pokazali su se kao vrlo moćni alati za ubrzavanje usvajanja obnovljivih izvora energije, posebno kada su praćeni finansijskom pomoći, tehničkim savjetima i pojednostavljenim administrativnim procedurama.

Teritorijalne strategije i urbane agende za energetsku tranziciju

Upravljanje energijom u urbanim sredinama ne može se razumjeti bez strateškog okvira koji pruža Ciljevi održivog razvoja i glavne međunarodne i nacionalne agende. Cilj održivog razvoja 11, posvećen održivim gradovima i zajednicama, naglašava potrebu za postizanjem inkluzivnog, sigurnog, otpornog i održivog urbanog okruženja.

Dokumenti kao što su Nova urbana agenda Inicijative Ujedinjenih nacija i Španska urbana agenda prevode ove principe u konkretne pravce djelovanja, u kojima energetska održivost igra centralnu ulogu. Prelazak na model neutralnog ugljika predstavljen je kao bitan uslov za borbu protiv klimatskih promjena i održavanje nastanjivosti gradova na srednji i dugi rok.

U regijama s urbanim sistemom koji se sastoji od srednjih i malih gradova okruženih velikim ruralnim okruženjem, kao što je slučaj u Kastilji i Leónu, strategije energetske tranzicije moraju prilagoditi se teritorijalnim specifičnostimaOvdje endogeni resursi, poput šumske biomase, postaju posebno važni, omogućavajući povezivanje revitalizacije ruralnih područja s dekarbonizacijom urbanih područja.

Dokumenti i projekti kao što su strategije energetske efikasnosti, planovi urbane regeneracije ili evropske inicijative poput INTENSSS-PA i 2ISECAP, usmjerene na razvoj održivih toplinskih mreža, poboljšanje akcionih planova za klimu i energiju i promoviranje integriranih pristupa planiranju i upravljanju energijom.

Cilj ovih strategija je da ponude jasne smjernice za općineCilj je prikupiti najbolje prakse, procijeniti trenutnu situaciju i predložiti održive puteve za ubrzanje transformacije. Ovo podstiče kolaborativno upravljanje koje uključuje regionalne administracije, općine, univerzitete, preduzeća i građane.

Održiva mobilnost i njen uticaj na potrošnju energije u urbanim sredinama

Način na koji se krećemo po gradu ima direktan uticaj na potražnja za energijom i kvalitet zrakaModel zasnovan gotovo isključivo na privatnom motornom vozilu pokazao se neodrživim, kako u pogledu emisija, tako i u pogledu gužvi, buke i zauzimanja javnog prostora.

Najambiciozniji planovi imaju za cilj značajno povećanje korištenja javni prijevoz i aktivni načini prijevoza (pješačenje, biciklizam, skuteri) u narednim godinama. Da bi se to postiglo, prioritet se daje ulaganjima u mreže metroa, tramvaja i autobusa velikog kapaciteta, stvaraju se sigurne biciklističke staze i redizajniraju ulice kako bi se pružilo više prostora pješacima i nemotorizovanom prevozu.

Istovremeno, promovira se sljedeće: obnova voznog parkaTo uključuje promovisanje penzionisanja starijih, zagađujućih vozila i podršku primeni električnih vozila i drugih tehnologija sa niskim emisijama. Ova obnova mora biti povezana sa planiranjem mreže za punjenje i njenom integracijom sa strategijama pametne mreže i DSM-a.

Održiva mobilnost ne samo da smanjuje potrošnju fosilnih goriva, već i poboljšava javno zdravlje i urbana udobnostManje motorizovanog saobraćaja znači manje buke, veću sigurnost na putevima i ugodnije javne prostore, što doprinosi ugodnijem životu u gradu koji je u skladu sa svojim klimatskim ciljevima.

U mnogim slučajevima, mjere mobilnosti povezane su sa zonama s niskim emisijama, preuređenjem pješačkih zona i rekonfiguracijom cesta, što pokazuje da upravljanje energijom u urbanim sredinama i urbanizam prilagođen pješacima idu ruku pod ruku kada se traži uravnoteženi model grada.

Upravljanje energijom u urbanim sredinama može se shvatiti kao veliki mehanizam u kojem tehnologija, planiranje, javna politika i učešće građana Koordiniraju se kako bi efikasnije koristili energiju i smanjili svoj utjecaj na okoliš bez žrtvovanja kvalitete života. Od solarnih krovova do mreža daljinskog grijanja, od pametnih mreža s DSM-om do računalnog vida, uključujući urbane agende i održivu mobilnost, svaki dio doprinosi izgradnji otpornijih, efikasnijih i ugodnijih gradova.