ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Умная энергия и окружающая среда. Экологический кластер в умном городе представляет особую значимость, так как умный город – это устойчивый город, а устойчивое развитие невозможно без решения проблем, связанных с окружающей средой и обеспечением экологической безопасности.
Проблема истощаемости невозобновляемых природных ресурсов обсуждается давно и с постоянно растущим потреблением этот вопрос встает всё более остро. Концепция умного города предполагает значительное улучшение энергоэффективности за счет применения экологичных, энергосберегающих и безопасных технологий, модернизации топливно-энергетического комплекса, ЖКХ, транспорта.
На сегодняшний день можно выделить следующие технологии достижения энергоэффективности:
-
Интеллектуальные системы энергоснабжения Smart Grid
-
интеллектуальные системы учета (Smart Metering) или иначе АСКУЭ – автоматизированные системы коммерческого учета энергоресурсов (электричество, вода, тепло, газ); -
возобновляемая энергия; -
совместная выработка разных видов энергии (когенерация и тригенерация); -
интеграция распределенной генерации электроэнергии.
-
Умные дома и здания (энергоэффективные системы управления, отопления, освещения, электропитания). -
Инфраструктура экологичного транспорта (зарядные станции, троллейбусные и трамвайные электросети, метро, монорельс). -
Рециркуляция воды для технических нужд, сбор и использование дождевой воды, опреснение морской воды. -
Интеграция систем распределения с системами безопасности и контроля. (Mancarella, 2014)
-
Техническое оснащение умного города
Концепция «Умный город» базируется на повсеместном использовании информационно-коммуникационных технологий. Основным инструментом функционирования ИКТ в умном городе является интернет вещей (internet of things, IoT).
Интернет вещей – высокоразвитая сеть технических устройств, способных взаимодействовать друг с другом и с внешней средой без участия человека. Это следующий этап развития Интернета, открывающий новые возможности сбора и анализа данных, из которых человек может извлечь знания, необходимые для создания более комфортной городской среды. Размещение в городе такой коммуникационной инфраструктуры обеспечит унифицированный, простой и экономичный доступ к множеству общественных услуг, привнесет ряд преимуществ в
управление и оптимизацию государственных услуг, транспортную систему, систему безопасности в общественных местах (Andrea Zanella, 2014). Интернет вещей призван стать связующей нитью между всеми шестью элементами умного города и превратить его в полностью оптимизированную, гармоничную систему (Рис.1).
Рис.1. Интернет вещей в умном городе
Обслуживание зданий. Исторические здания города требуют постоянного мониторинга их состояния и правильного обслуживания. Посредством применения специальных датчиков, городской интернет вещей может предоставить распределенную базу данных здания, в которой будет содержаться информация о вибрации здания, его деформации, полная характеристика состояния окружающей среды (температура, влажность).
Управление отходами. Применение ИКТ в сфере управления отходами может предоставить значительные экономические и экологические преимущества. Например, использование интеллектуальных контейнеров для отходов, которые фиксируют уровень мусора и передают эту информацию в центр управления. Это позволит оптимизировать маршрут мусоровозов, снизит затраты на сбор и утилизацию отходов.
Качество воздуха. Городской интернет вещей может обеспечить средства контроля качества воздуха в густонаселенных районах и парках. Кроме того, данная информация может быть передана на личный смартфон горожанина, после установки им соответствующего приложения. Таким образом, люди всегда смогут найти самое чистое место для активного отдыха и тренировок. Реализация такой услуги требует установки датчиков загрязнения воздуха по всему городу и обеспечения общедоступности данных, полученных этими датчиками.
Мониторинг пробок. На сегодняшний день мониторинг автомобильного трафика на основе камер доступен и развернут во многих городах, однако коммуникация с низким энергопотреблением может обеспечить более плотный поток информации. Мониторинг пробок может быть реализован с использованием GPS, установленных на современных автомобилях, а также посредством совместного использования датчиков качества воздуха и акустических датчиков вдоль дороги. Эта информация имеет большое значение, как для городских властей, так и для жителей. Первые с ее помощью могут обеспечить грамотное регулирование движения автотранспорта, вторые – заранее спланировать удобный маршрут.
Потребление энергии. Городской интернет вещей может предоставить услугу для контроля потребления энергии в целом по городу, что позволит властям и гражданам получить ясное и подробное представление о количестве энергии, потребляемом различными службами (освещение, транспорт, светофоры, отопление и т.д.). Это поможет определить основные источники потребления энергии и установить приоритеты для их оптимизации. Для реализации такой услуги необходима интеграция устройств контроля потребляемой мощности в электросеть города.
Смарт парковки. Данная служба реализуется за счет дорожных датчиков и интеллектуальных дисплеев, которые подают сигнал автомобилистам о свободных парковочных местах. Преимущества, получаемые от этой услуги разнообразны: меньшее время, затраченное на парковку, означает меньшее количество выбросов CO2 от автомобиля, меньшую загруженность на дорогах и более счастливых горожан. Кроме того, используя технологии беспроводной передачи данных, таких как радиочастотные идентификаторы (RFID) или Near Field Communication (NFC), можно реализовать электронную систему проверки разрешений на парковку в зарезервированных слотах или слотах для инвалидов, предлагая, таким образом, лучшее обслуживание граждан, которые могут законно использовать эти слоты, и эффективное выявление нарушений.
Смарт освещение. В целях сокращения энергопотребления города важна оптимизация эффективности уличного освещения. В частности, данная технология позволяет регулировать интенсивность уличного фонаря в зависимости от времени суток, погодных условий и присутствия людей (Andrea Zanella, 2014).
Большинство услуг умного города основаны на централизованной архитектуре. Городские данные, собранные посредством интернета вещей, передаются в единый центр управления, где происходит их хранение, обработка и анализ.
Для хрaнения и обрабoтки пoлученных дaнных используются дата-центры, облачные технологии и Big dаta. На данный момент у Интернетa вещей не существует единого стaндарта или протоколa. Области функционирования технологий Интернета вещей крайне широки. Их можно разделить на две группы – CIoT (Consumer Internet of Things) и IIoT (Industrial Internet of Things) (www.iot.ru). CIoT направлен на конечного пользователя, Интернет вещей применяется в таких прoдуктах, как умная бытовaя техника, носимая электроника (фитнес-трекеры, умные часы) и других умных гаджетах. IIoT-проекты реализуются в различных отраслях экономики – промышленность, сельское хозяйство, и
имеют корпоративного потребителя, либо в роли потребителя выступает всё общество в целом. В связи с этим, под началом Cisco, начинает развиваться понятие интернет всего (Internet of Everything, IoE) (www.iot.ru), представляющее из себя интеллектуальную сеть между людьми, процессами, устройствами, траффиком.
-
Примеры использования концепции в мире
На сегодняшний день существует два подхода к применению концепции «Умный город». Первый предполагает строительство умного города с нуля, второй – внедрение элементов концепции в уже существующих городах.
Наиболее ярким примером строительства умного города с нуля является город Сонгдо в Южной Корее. Окончательно завершить строительство Сонгдо планируется к 2025 году, однако уже сегодня в городе живет и работает около 100 тысяч людей. Город буквально кишит всевозможными датчиками и сенсорами, которые подключены к единой сети и передают информацию обо всех городских процессах (загруженность дорог, потребление энергии, уровень шума, качество воздуха и другое). Сонгдо полностью ориентирован на использование общественного или альтернативного транспорта – планировка города такова, что в любую точку можно добраться за 15 минут езды на велосипеде. Что касается экологического аспекта, Сонгдо – очень чистый, энергоэффективный и зеленый город. Очень интересна система сбора и переработки мусора посредством использования пневматической трубы – все бытовые отходы попадают из дома напрямую на станцию переработки.
Что касается уже существующих городов, то элементы концепции, так или иначе, применяются в различных сферах во многих городах по всему миру.
Энергоэффективность
В городе Мангейм в Германии реализована концепция умной энергетической сети. Для достижения идеального соотношения потребленной и произведенной энергии компания Power + Communication предложила умную систему, которая постоянно собирает данные о поставках и потреблении, что делает возможным выбор источника энергии там, где она производится и тогда, когда она доступна. Проект создает баланс, который позволяет предотвратить перегрузку сети и оптимально использовать ее ресурсы. Данный проект основан на принципе использования топологии энергетической сети и создания органичной коммуникационной системы, состоящей из отдельных уровней. Эти уровни связаны между собой технологией широкополостной передачи данных по электросетям низкого и среднего напряжения – они передают всю информацию на центрально диспетчерский пункт. Далее информация о тарифах и потреблении объединяется и обрабатывается на виртуальном рынке энергоресурсов, а приложение проекта позволяет следить за динамикой каждого уровня в сравнении с меняющимися ценами на энергию и эффективно изменять потребление. Кроме того, уникальная архитектура обеспечивает бесперебойное энергоснабжение, так как сбои на одном уровне влияют только на нижестоящий, а не на систему в целом. С помощью устройства контроля потребления, каждый абонент может управлять затратами на энергию, будучи уверенным в конфиденциальности своей информации (http://city-smart.ru/info/49.html).
Оптимизацию и сокращение потребления энергоресурсов планирует город Сиэтл (штат Вашингтон, США). К 2030 г. там планируется сократить потребление энергии на 60% по сравнению с нынешним средним уровнем в стране, а потребление воды на 50% по сравнению со средним уровнем по округу (www.govtech.com). Достичь этой цели планируется, среди прочего, строительными методами, то есть путем строительства домов с пониженным энергопотреблением и более рациональной системой циркулирования воды.
Расчеты производятся на основе данных о потреблении ресурсов. Эти данные размещены в открытом доступе на официальном сайте города.
Транспорт
В Хельсинки введена интерактивная карта (HLS Live), которая показывает в режиме реального времени перемещение транспортных средств по городу, и по ней можно отслеживать, где находится нужный автобус, и определить, когда он подойдет к соответствующей остановке. “Использование технологий Microsoft позволило на 5% сократить потребление горючего, повысить производительность труда водителей и увеличить степень удовлетворенности пассажиров на 7 %”, — Майкл Андерсон, Технический Директор, Helsingin Bussiliikenne (enterprise.microsoft.com).
В Амстердаме для решения проблемы дорожного движения создали развитую инфраструктуру центров интеллектуальной работы, где отдельные сотрудники и целые коллективы могут использовать современные информационные и коммуникационные технологии, имея при этом удобный доступ к дорожной системе и общественному транспорту. Таким образом, теперь жителям Амстердама не обязательно ехать на работу в свой офис (порой через весь город) свои служебные обязанности они могут выполнять в ближайшем центре интеллектуальной работы.
Активно развивается система аренды автомобилей для горожан. Например, система Car2Go работает в Вашингтоне, Ванкувере, Берлине, Гамбурге, Вене, Амстердаме и других городах. Ближайший к вашему местонахождению прокатный автомобиль можно забрать там, где его оставил предыдущий водитель. Отдельно стоит отметить систему коллективного пользования электромобилями в Париже. “По нашим оценкам, к 2023 г. пользователи сервиса совершат более 60 млн. путешествий общей протяженностью 550 млн. километров. Эти путешествия привели бы к образованию 75 млн. метрических тонн диоксида углерода, если водители будут использовать бензиновые автомобили, а не электрические”, — Марсело Пера, руководитель проекта в Syndicat Mixte Autolib (enterprise.microsoft.com).