در نوشتار پنجم مبحث زیرساخت برق در شهر هوشمند را پی می‌گیریم. در دوره گذار به‌سوی یک سیستم انرژی هوشمند شهری، دولایه اصلی درگیر هستند که لایه خدمات و لایه داده هستند. با توجه به پیچیدگی این مفاهیم ما هر یک را به‌صورت جداگانه تحلیل می‌کنیم.
لایه خدمات[1]:
در لایه خدمات، مهم این است که ابتدا بدانیم خدمات انرژی هوشمند شهری چیست و چه کسی یا کسانی آن را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، می‌توانیم برای سه محرک به‌سوی سیستم‌های انرژی هوشمند شهری در لایه‌ی خدمات، چهار نوع مصرف‌کننده را شناسایی کنیم:
۱- خانوارها، ۲- ساختمان‌ها ۳- مناطق صنعتی و تجاری و ۴- اپراتورهای شبکه توزیع و انتقال (کسانی که انرژی را متعادل می‌کنند و خریداری می‌نمایند).
چگونگی شناسایی این چهار نوع مصرف‌کننده در خدمات انرژی هوشمند شهری می‌تواند در لایه خدمات صورت گیرد. اولین مورد، تعادل هوشمندی است که توسط توزیع‌کنندگان و اپراتورهای سیستم انتقال اداره می‌شوند. دومین مورد، مدیریت طرف تقاضاست که در خانوارها، ساختمان‌ها و همچنین مناطق صنعتی و تجاری مطرح‌شده است. به‌عنوان‌مثال، آن‌ها مدیریت تقاضای مؤثرتر را در ارتباط باقیمت گذاری ارائه می‌دهند. مورد سوم و آخر خدمات انرژی یکپارچه و هوشمندی است که سیستم‌های مختلف را باهم یکی می‌کند مانند پسماند، وسایل نقلیه، انبار (باتری، ذخیره‌سازی) و استفاده‌ی مجدد از برق اتلاف شده به شبکه برق. این موارد همچنین به خانوارها، ساختمان‌ها و صنعت و تجارت ارائه می‌شود.
این خدمات توسط بسیاری از متولیان (بازیگران) و به لطف دیجیتالی سازی ارائه می‌شود. شرکت‌های توزیع برق شهری (اپراتورهای قدیمی) مدیریت طرف تقاضا را فراهم می‌کنند و به میزان قابل‌توجهی خدمات انرژی یکپارچه و هوشمند را با مشارکت در شبکه‌های دیگر (مانند حمل‌ونقل به‌وسیله ایجاد ایستگاه‌های ارائه خدمات شارژ) امکان‌پذیر می‌کنند. خدمات رفاهی شهری مانند آب، قدرت ارائه به‌صورت خدمات انرژی یکپارچه هوشمند در جهت برقراری توازن و تعادل را دارد (برای مثال با ایجاد ارتباط بین الگوی مصرف خانوارها).
بعضی از متولیان (بازیگران) اپراتورهای جدید در کسب‌وکار شهری مانند واسطه‌ها هستند. آن‌ها دستگاه‌ها یا اطلاعاتی (مانند اپراتورهای ارتباط از راه دور- مخابراتی) درباره مصرف برق و توانایی مدیریت مصرف و فروش خدمات به استفاده‌کنندگان (کاربران) (مانند مصرف‌کنندگان، صنایع یا شرکت‌های شبکه‌ای که نیاز به تعادل بخشیدن انرژی‌دارند) می‌دهند و نهایتاً، اپراتورهای کامپیوتری شبکه شده[1]، جایی که مصرف‌کنندگان با یکدیگر ادغام می‌شوند، از سوی طرف تقاضا مدیریت و متعادل می‌شوند. در تمامی این مناطق، می‌توانیم تازه‌واردانی را پیدا کنیم که بسیاری از آن‌ها برای ایفای نقش در بخش زیرساخت‌های شهری از خارج از شهرها آمده‌اند.
لایه داده[1]:
لایه داده نوآوری واقعی در سیستم‌های انرژی هوشمند شهری است. لایه داده را می‌توان به دودسته تقسیم کرد: دسته‌ی اول، تولید داده‌هاست که بین زیرساخت‌های شهری و لایه داده رخ می‌دهد. تولید داده‌ها، خود می‌تواند سه نوع باشد: ۱- رفتار کاربر ۲- داده‌های ژنراتور و ۳- رفتار در شبکه. دسته دوم، ارائه‌دهندگان خدمات انرژی هوشمند شهری هستند که بین لایه داده و لایه خدمات قرار می‌گیرند، زیرا این خدمات بر اساس داده‌شده ارائه می‌شوند. دو دیدگاه نیز برای تجزیه‌وتحلیل لایه داده درزمینهٔ سیستم‌های انرژی هوشمند شهری وجود دارد.
دیدگاه اول، دیدگاه یکپارچه تولید و استفاده از داده‌ها است که به‌وسیله واحدهای برق تولید و می‌خواهند بر آن اساس خدمات ارائه دهند. دومین دیدگاه، دیدگاه پلتفرم داده‌ها است که توسط ژنراتورها تغذیه می‌شوند و سپس از ارائه‌دهندگان خدمات برای توسعه خدمات مختلف به مشتریان متفاوت استفاده می‌شود؛ اما این دو دیدگاه مجموعه‌ای از سؤالات را مطرح می‌کنند. اگر دیدگاه اول غالب باشد، داده‌ها به یک کالا تبدیل می‌شوند. سؤالات پس‌ازآن درباره مسائل مربوط به مالکیت داده‌ها و چگونگی رقابت برای نگهداری و مرتب کردن آن‌ها برای اطمینان یافتن از تحریفات بازار (جلوگیری از خریدوفروش داده‌ها) و امتیاز انحصاری آن‌ها به وجود می‌آید. اگر داده‌ها به‌عنوان یک پلتفرم مشترک بررسی شوند، سؤالات تغییر می‌کنند، به‌جای مالکیت داده‌ها، اکنون باید مالکیت پلتفرم‌ها مشخص شوند. علاوه بر این، مسائل نظارتی نیز در ارتباط با دسترسی به داده‌ها، قابلیت استفاده[2] (دسترس‌پذیری)، شفافیت[3] و قیمت‌گذاری[4] مطرح می‌شوند.
چالش‌های دوره گذار[5]:
از مطالعه دوره گذار در سیستم‌های انرژی شهری به‌صورت قدیمی به سیستم‌های انرژی هوشمند شهری می‌توانیم برخی درس‌های کلیدی و چالش‌هایی پیش روی مدیران و سیاست‌گذاران شهری شناسایی کنیم که در ادامه بررسی می‌شود. این چالش‌ها در هر سه لایه و در پنج بعد وجود دارد: ۱- فنی ۲- اقتصادی ۳- اجتماعی ۴- سیاسی و ۵- قانونی (قضایی).
مدیران شهری[6]:
ازلحاظ لایه زیرساختی، برای مدیرانی که در بعد فنّاورانه (فنی) قرار می‌گیرند مهم است که درزمانی که انرژی‌های تجدید پذیر تولید غیرمتمرکز به پایداری می‌رسند و سیستم‌های انرژی متعادل باقی می‌مانند، قیمت‌های سیگنالی اضافه می‌شوند. از منظر اقتصادی، مهم این است که مسئله تخصیص هزینه‌ها را مرتفع کنیم تا بدانیم هزینه‌های زیرساخت‌های جدید موردنیاز را چه کسی پرداخت خواهد کرد؟! در لایه خدمات، مدیران باید مشخص کنند که کسب‌وکارهای اصلی خدمات انرژی هوشمند چیست و چه کسانی برای آن‌ها هزینه می‌کنند و آیا بازار برای آن‌ها موجود هست؟ (بعد اقتصادی). آن‌ها همچنین باید بعد اجتماعی پذیرش کاربر و درک سیستم انرژی توسط آن‌ها را فراهم نماید. درنهایت در لایه داده، مدیران باید استانداردهای داده را ایجاد نمایند و از قابلیت امنیت داده‌ها اطمینان حاصل نمایند (بعد فنّاورانه) و همچنین داده‌ها را قیمت‌گذاری نمایند (بعد اقتصادی).
سیاست‌گذاران[1]:
برای سیاست‌گذاران، نکات کلیدی و مهم، مربوط به چالش‌های زیرساختی است که فهم چگونگی هزینه سیستم‌های قدیمی (مانند نیروگاه‌ها و شبکه‌ها) که به‌تدریج کمتر مورداستفاده قرار خواهند گرفت (بعد اقتصادی) را ممکن می‌کنند و همین‌طور فهم چالش‌های قانونی سیستم انرژی را مشخص می‌نماید؛ اینکه آیا سیستم انرژی شهری مستقل است؟ کدام واحد برای مدیریت و تجزیه‌وتحلیل آن‌ها موردنیاز است: شهرها، مناطق شهری و یا واحدهای دیگر؟ در لایه خدمات، سیاست‌گذاران باید خدمات و قیمت‌ها را از طریق یک دیدگاه اقتصادی تنظیم کنند و همچنین به مسائل اجتماعی توجه داشته باشند، مانند الزام خدمات عمومی؛ یعنی طبقه‌بندی کردن حداقل میزان خدماتی که شهروندان وظیفه‌دارند انجام دهند و به چه مقدار. درنهایت، در لایه داده، سیاست‌گذاران باید با مسئله فنی تعیین حقوق دسترسی به داده‌های تولیدشده و همچنین مسائل اقتصادی مالکیت داده‌ها و قیمت‌گذاری و همچنین تأمین مالی زیرساخت‌های جدید دیجیتال روبه‌رو شوند. سرانجام، آن‌ها همچنین باید نگرانی‌های امنیتی (بعد اجتماعی) را موردتوجه قرار دهند و تصمیم بگیرند که می‌خواهند داده‌ها به‌عنوان یک کالا یا به‌عنوان یک پلتفرم (بعد سیاسی) مطرح شوند.
نتیجه‌گیری:
در این بخش، مطالعه کردیم که چگونه سیستم‌های انرژی، ساختاریافته‌اند و چگونه می‌توان از سیستم‌های تولید و توزیع قدیمی به‌سوی سیستم‌های هوشمندی که امروزه در شهرها رشد کرده‌اند تکامل یافت. شما همچنین یاد گرفتید که چه افرادی در این دوره گذار دخیل هستند و بعضی از پیامدهای سیستم انرژی هوشمند شهری مخصوصاً در مورد خدمات جدید لایه خدمات چه هستند. درنهایت چالش‌های پیش روی دوره گذار و نکات کلیدی را برای مدیران و سیاست‌گذاران مشخص کردیم.
References:
- Cities and buildings, Tech. rep, UNEP.
- Citizen solar power plants, Wien Energy.
- Citizens’ solar power plants, SmartCity Wien.
- Energy ahead! Tech. rep. Stadt Wien (2015).
- Energy, UN Habitat (2012).
- Patterer, Boutiquehotel stadthalle wien.jpg, Wikicommons (2010).
- Regional economy, OECD Stat (2015).
- V. Solitander, Aspern smart city research gmbh and Co kg, B2Match.
- Vienna in figures 2015, Tech. rep. City of Vienna (2015).
- S. Hartmann, Vienna 2050: Ensuring quality of life through innovation – adopting the smart city wien framewok, Urban Transport (2014).
- URL http://www.unep.org/SBC/pdfs/Cities and Buildings-UNEP DTIE Initiatives and projects hd.pdf
- URL http:llstats.oecd.org/
- URL http:llunhabitat.org/urban-themes/energy
- URL https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10458527.
- URL https://smartcity.wien.gw.at/sit burgerinnen-solarkraftwerk/
- URL https://www.b2match.eu/energycall2016/participants/385
- URL https://www.wien.gw.at/english/history/commemoration/science.html
- URLhttps://www.wien.gv.at/stadtentwicklungsenergieplanung/pdf/energiebericht2013-en. Pdf
- URU https://www.wienenergie.at/eportal3/eplchannelView.do?channellid=-51749& programld=72664#72664
- Vienna – city of science and research: Present and past.
- Exploratory investigation of ict integration for buildings and the electricity grid in vienna’s aspern district, Smart City Wien.
- URL https://smartcity.wien.gw.at/site/en/projekte/politik-verwaltung-ikt/
- sondierung-ikt-integration-fuer-gebaeude-und-stromnetz-Wien-aspern/
- Smart city wien: Framework strategy, Tech. rep. City of Vienna (2014).
[1] Policymakers
[1] The Data Layer
[2] Availability
[3] Transparency
[4] Pricing
[5] Transition Challenges
[6] Urban Managers
[1] Peer-to-Peer (P2P)
[1] The Services Layer