ככל שהאוכלוסיות העירוניות צומחות וטכנולוגיות דיגיטליות מחלחלות לכל היבט של חיי היומיום, ערים מדמיינות את התשתית שלהן להיות חכמות יותר, יעילים יותר, וקיימות יותר, בליבת הטרנספורמציה הזו שוכנת רשת החשמל – מערכת בת מאה שנים שצריכה להתפתח כדי לתמוך בשירותים האינטליגנטיים, המונעים על ידי נתונים המגדירים את החיים העירוניים המודרניים והיוזמות של העיר החכמה מייצגת הזדמנות מרכזית לשיפור האמינות, ולצמצם את ההשפעה הסביבתית של מיליוני האנשים, ולשיפור של הסביבה, ולשיפור האתגרים העירוניים של הסביבה, ולשיפור של אותם, לשיפור האתגרים של אותם, ולשיפור של מקורות האנרגיה המודרנית.

מה זה Grid Modernization?

המודרניזציה של גריד מתייחסת לשדרג המקיף של תשתיות חשמל מסורתיות עם טכנולוגיות דיגיטליות מתקדמות.בניגוד למודל חד-דרך, מרכזי של העברת חשמל של העבר, רשת מודרנית מאפשרת תקשורת דו-כיוונית בין כלי רכב למשתמשי קצה, ניטור בזמן אמת של זרימת אנרגיה, ותגובה אוטומטית לאשמה או תנודות הביקוש.

טכנולוגיות נהיגה Grid Modernization

כמה טכנולוגיות ליבה מבססות את המעבר לרשת חכמה יותר:

  • (FLT:0) Advanced Metering Infrastructure (AMI): ההרחבה 1 של מטר חכם לספק נתונים גרינראליים, בזמן אמת על צריכת אנרגיה, המאפשרת תמחור דינמי, זיהוי גיל המעבר, ויכולות ניתוק מרחוק / חיבור.
  • (FLT:0)Distribution Automation (DA): חיישנים 1Felo, מתגים ומערכות בקרה ברשת ההפצה מאפשרים לכלי רכב לבודד תקלות, לנתב מחדש את הכוח, ולשחזר את השירות ללא התערבות ידנית, להפחית את משך הזמן.
  • (FLT:0Grid-Edge Intelligence:FearLT:1) מכשירים כגון יחידות מדידה phasor (PMUs) ומכשירים אלקטרוניים אינטליגנטיים (IEDs) לפקח על מתח, הנוכחי והתדירות במספר נקודות, נותן למפעילים חשיפה חסרת תקדים לרשת.
  • (FLT:0)Energy Storage Systems (ESS): סוללת 1 (RIRLT:1) וטכנולוגיות אחסון אחרות אספקת אספקת אספקת מקורות מתחדשים ומספקות כוח גיבוי במהלך הביקוש או מקרי חירום.
  • (FLT:0) Advanced Distribution Management Systems (ADMS): Integrated Softwareפלטפורמות משלבות נתונים מ-SCADA, GIS ומזג אוויר להאכיל את פעולות הרשת, לנהל משאבי אנרגיה מבוזרים ותמיכה בהחלטות תכנון.

יחד, טכנולוגיות אלה מהוות עמוד אחורי חשמלי גמיש, מסוגלות לדור מתחדש משתנה, עומסי רכב חשמליים, והביקוש הגדל לקישוריות תמידית.

למה מודרניזציה חשובה לערים

סביבות עירוניות תלויות במיוחד בחשמל אמין.בתי חולים, במערכות תנועה, בצמחים לטיפול במים ובשירותי חירום כולם דורשים כוח בלתי מעצורים.רשת מודרנית מפחיתה את תדירות ומשך של אאוטזציות, מקטין את ההשפעה של אירועי מזג אוויר קיצוניים, ומאפשרת שימוש יעיל יותר של נכסים בדור.יתר על ידי רשת חכמה מעצימה תוכניות עירוניות וכלי רכב כדי להפוך השקעות המבוססות על תשתיות, תוך צמצום עלויות פחמן.

יוזמה עירונית חכמה מסבירה

עיר חכמה משתמשת בטכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT) ובאינטרנט של הדברים (IoT) כדי לשפר את איכות, ביצועים ואינטראקציה של שירותים עירוניים, להפחית את צריכת המשאבים, ולעסוק ביעילות רבה יותר עם תושבים.

עמוד הבית > A Smart City

אסטרטגיות עיר חכמות ביותר סובבות סביב כמה עמודי ליבה:

  • (FLT:0) Smart Transport:BuildFLT:1 , מערכות ניהול תנועה חכמות, מעקב בזמן אמת, אותות תנועה אדפטיבית, ותשתיות רכב מחוברות להפחית את הצלקות ואת פליטות.
  • (ב) ניהול פסולת חכם:0) ניהול פסולת: 1FLT 1 אות איתנים של IoT כאשר הם זקוקים לריקנות, אופטימיזציה של מסלולי איסוף וצמצום השימוש בדלק ומטה.
  • (FLT:0) למערכות מים חכמות: חיישנים 1:1 חיישנים לזהות דליפות, לפקח על איכות המים, ולנהל לחץ ברשתות ההפצה, שמירה על משאב חיוני.
  • (FLT:0) מבני מבנים חכמים:FLT:1 תאורה אוטומטית, HVAC ומערכות ניהול אנרגיה במבנים מסחריים ומבני מגורים להסתגל לדיקור ולתנאים חיצוניים, ניתוק צריכת האנרגיה.
  • (FLT:0) חכם בטיחות הציבור: ניתוח וידאו 1:1, זיהוי יריית כלי שיט חיזוי לסייע לרשויות להגיב מהר יותר ולהקצות משאבים ביעילות רבה יותר.
  • (FLT:0) אנרגיה חכמה: ⁇ FLT:1 , זהו המקום שבו מודרניזציה רשתית ישירות בין חרקים, המאפשרת תגובה הביקוש, דור מבוזר ומיקרו-צמחים קהילתיים המעצימים תושבים ועסקים.

בלב כל עיר חכמה היא רשת נתונים ותקשורת חזקה, אוספת, משדרת ומנתחת מידע מאלפי חיישנים.רשת זו מסתמכת על אספקת חשמל יציבה ואיכותית – מה שהופך את רשת החשמל לרשת הבסיסית ביותר שלה.

ה-Gear Modernization and Smart Cities

הקשר בין מודרניזציה רשת ויוזמות עיר חכמות הוא סינרגיסטי ולא רק משלים.רשת חכמה מספקת את בסיס הכוח אמין, אינטליגנטי כי יישומים עיר חכמה דורשים; בתורו, טכנולוגיות עיר חכמות עוזרות אופטימיזציה של פעולות רשת על ידי שינוי הביקוש, להאכיל בחזרה נתונים לשימוש בזמן אמת, ותיאום משאבי אנרגיה מבוזרים.

היתרונות של אינטגרציה

כאשר ערים רודפות את המודרניזציה ברשת ותוכניות עיר חכמה באופן מתואמת, כמה יתרונות חזקים מופיעים:

(FLT:0) אחריות וחוסן.FLT ( 1:1: רשת מודרנית יכולה לבודד באופן אוטומטי תקלות ולנתב כוח, להפחית באופן דרסטי את זמני הפחתת גיל המעבר.כאשר בשילוב עם רשתות ניטור עיר חכמות המזהות את האנומליות בתשתיות ציבוריות - כגון אורות תנועה הולכים כהה או לחץ מים - תגובה מהירה יותר וממוקדת יותר, למשל, במהלך סערה, רשת אוטומציה יכולה לשחזר את העומסים של בתי חולים כמו גם נזקי מים קריטיים.

(FLT:0)אנרגיה של יעילות ועלויות חיסכון (GPS) 1:1 פלטפורמות עיר חכמה יכול לאסוף נתונים ממערכות ניהול בנייה, אורות רחוב, ומטענים חשמליים כדי לתזזזניק גמישות. Utilities יכול למנף נתונים אלה כדי להציע קצב זמן של שימוש או תמריצים תגובה ביקוש, החמיכת עומסי שיא וניתוק יכולת ייצור יקר תוספת בתים, והטבות מחשבונות אנרגיה נמוכה יותר, תוך צמצום צריכת פחמן באופן כללי.

(FLT:0Data-Driven Urban Planning.FLT:1 , רשתות חיישן משולבים לייצר נתונים חסרי תקדים על איך אנרגיה זורם דרך שכונות וכיצד אזרחים אינטראקציה עם הסביבה הבנויה. תוכניות עירוניות יכולים להשתמש בנתונים אלה כדי לזהות מיקומים אופטימליים עבור תת-תחלומים חדשים או מערכי השמש, לעצב מחדש מסלולי מעבר למזער שימוש באנרגיה, ולפתח מדיניות ייעוד שמעודדים עיצובים אנרגיה.

(FLT:0)הפורט עבור מטרות פחמן דואליזציה (Demalization Goals) , ערים רבות קבעו מטרות אקלים שאפתניות.רשת מודרנית חיונית לשילוב חדירה גבוהה של אנרגיה סולארית, רוח ומשאבים מתחדשים אחרים.מערכות עיר חכמה יכולות לתאם כלי רכב חשמליים הנטועים להתנגשות עם עודף של דור מתחדשים, לנהל עומסי בנייה כדי למקסם את צריכת האנרגיה הסולארית, ולאפשר מסחר משותף בתוך קהילות אלה.

דוגמאות אמיתיות בעולם ל- Intersection

כמה ערים חלוצות כבר מדגימות את כוחה של שילוב זה:

  • (FLT:0) Barcelona, ספרד:FLT:1, מערכת התאורה החכמה של העיר מתאמת את בהירות הרחוב בהתבסס על הולכי רגל ונוכחות כלי רכב, חיסכון 30% בעלויות האנרגיה.האורות מצוידות גם בחיישנים שמפקחים על איכות האוויר, רעש ולחות, העברת נתונים על רשת מירש ייעודית, אשר תומכת גם בחניחה חכמה וניהול פסולת.
  • (FLT:0Singapore:FLT:1 באמצעות יוזמת האומה החכמה שלה, סינגפור הציבה אלפי חיישנים ברחבי האי כדי לפקח על כל מה שרשת החשמל בלחץ מים לדחיסות ההמונים.הרשת עצמה כוללת אוטומציה מתקדמת ופלטפורמת נתונים פתוחה המאפשרת למפתחי צד שלישי ליצור יישומים עבור תגובה ויעילות אנרגיה.
  • (FLT:0)Chattanooga, טנסי:FearLT:1 לאחר פריסת רשת פס רחב סיבים אופטיים ורשת חכמה עם 1,200 מתגים אוטומטיים, העיר חווה ירידה של 40-60% דקות מחוץ למחזור. באותה רשת סיבים תומכת אורות תנועה חכמים, מעקב, ופלטפורמת IoT בעיר.

דוגמאות אלה ממחישות כי פרויקטים של העיר החכמה המצליחים ביותר מתייחסים למודרניזציה ברשת לא כפונקציה נפרדת, אלא כמרכיב אינטגרלי של המערכת האקולוגית הדיגיטלית העירונית.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות המשכנעים, הדרך לשילוב מערכות עיר חכמות ברשת היא בעייתית עם מכשולים הדורשים תכנון קפדני והשקעות.

אבטחת סייבר ופרטיות נתונים

עם כל חיישן חדש, מטר ומערכת בקרה מגיע משטח התקפה נוסף.שחקנים ממאירים יכולים לשבש אספקת חשמל, לתמרן אותות תנועה, או גישה לנתונים משקי בית רגישים.להעריך את הרשת העצומה, הטרוגנית של מכשירים דורש הצפנה חזקה, תיקון קבוע, פלמנט רשת, ניטור איומים מתמשך.ערים צריך גם לנווט את הנוף המורכב של תקנות פרטיות נתונים, להבטיח כי המיקום האנרגיה הטרופיה והנתונים נאספים רק למטרות שימושיות.

עלויות גבוהות ומימון

חלוקת מטר חכם, אוטומציה הפצה ורשתות IoT ברחבי העיר דורשות השקעה משמעותית הון.הרבה כלי רכב פועלים במסגרת מסגרות רגולטוריות שמגמלות את הוצאות ההון על נכסים מסורתיים, אך מספקים תמריצים מוגבלים למודרניזציה.ערים לעתים קרובות נאבקים להבטיח מימון לפרויקטים חוצה-החלקיים המשלבים אנרגיה, תחבורה, ותקציבי מימון ציבוריים.

אפשרויות וסטנדרטים

(התקני רשת חכמים ופלטפורמות עיר חכמות מיוצרים לעתים קרובות על ידי ספקים שונים באמצעות פרוטוקולים תקשורת קנייניים.ללא סטנדרטים פתוחים, שילוב מערכות הופך למאמץ יקר, מותאם אישית קבוצות תעשייתיות כמו IEEE, המכון הלאומי האמריקאי לתקנים וטכנולוגיה (NIST), והנציבות האלקטרונית הבינלאומית (IEC) פועלת על מסגרות כגון: LTNIST Smart Grid Frameworkalisches ו-RIRDIGNF) ממשיכה לפעול על גבי מסגרות לא-D2, אך ורק לפני כן, אך ורק על ידי LTFDILT2, אך ורק על ידי LT2, אך ורק על גבי דרישות LTFD.

מחסומים רגולטוריים ומוסדיים

שירותים חשמליים מוסדרים לעתים קרובות על ידי גופים ממשלתיים או לאומיים אשר עשויים לא להתאים מטרות עירוניות חכמות. מבני קצב, מנגנוני התאוששות וחוקי שיתוף נתונים יכולים לזרז חדשנות. יתר על כן, סילוס ארגוני בין מחלקות העיר לבין תכנון השירות המעכב יישום.

הון ופירוק

יש סיכון כי היתרונות של מודרניזציה רשת וטכנולוגיות עיר חכמות מאיצים בעיקר לשכונות עשירות יותר, הרחבת הדיבידנד הדיגיטלי.תושבים בעלי הכנסה נמוכה עשויים להיות לא מסוגלים להרשות לעצמם מכשירים בית חכם או אולי חסר אוריינות דיגיטלית להשתתף בתוכניות תגובה הביקוש.ערים חייבות לתכנן תוכניות עיצוב בכוונה להבטיח גישה שוויונית - לדוגמה, על ידי סגדת תרמוסטטנטים חכמים בדיור סביר, מתן Wi-Fi ציבורי חופשי באזורים קהילתיים, בתכנון קבוצות מעורבות.

תחזית עתיד

ההתכנסות של מודרניזציה ברשת ויוזמות עיר חכמות אינה שדרוג חד פעמי אלא אבולוציה מתמשכת.כמה מגמות מתעוררות צפויות להעמיק את האינטגרציה הזו בעשור הבא.

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ותפעולים חיזויים.FIRLT:1 אלגוריתמי למידת מכונות ינתח זרמים עצומים של נתונים ברשת ו חיישן העיר כדי לחזות כשלים בציוד לפני שהם מתרחשים, לייעל את זרימת התנועה בזמן אמת, ולאזן את ההיצע והביקוש על פני מיליוני מכשירים מחוברים.מערכת ניהול רשת אוטונומית תהפוך להיות יותר ויותר מסוגלת להשביע עצמי ללא התערבות אנושית.

(FLT:0)Distributed Energy Resources ו- Microgrids.FLT) 1 גג השמש, אחסון סוללות וכלי רכב חשמליים הופכים את הצרכנים ל-Prosumers. בקנה מידה עירוני שיכול אי מהרשת הראשית יהיה נפוץ יותר, להבטיח שירותים קריטיים להישאר באינטרנט במהלך Blackouts. Smart City פלטפורמות יעצבו משאבים אלה, ומאפשרות לצמחים וירטואליים שאלפי נכסים קטנים להשתתף בשווקים אנרגיה סיטונאית.

(FLT:0) תאומים וסימולציות.Build.cioph:1 , ערים ייווצרו העתקים דיגיטליים דינמיים של התשתית הגופנית שלהם - כולל הרשת, רשת התחבורה והבניינים - תוך שימוש בנתונים של חיישן בזמן אמת. Planners ומהנדסים יכולים להשתמש בתאומים דיגיטליים אלה כדי לדמות את ההשפעה של מדיניות חדשה או אירועים קיצוניים, קבלת החלטות חכמות יותר על השקעות ומוכנות חירום.

(FLT:0)Expanded Connectivity עם 5G ו- EdgeMatex.FLT:1 The rollout של רשתות 5G מחשוב קצה מחשוב קצה יאפשר עיבוד נתונים קרוב יותר למקור, צמצום השקיפות ומאפשר לולאות בקרה מהירה יותר עבור אוטומציה רשת ויישומים עיר חכמה.זה קריטי עבור יישומים כמו כלי רכב לטעינה, שבו חומר מילימטריים.

(FLT:0)Policy and Investment Tailwinds.Build.cioFLT:1 , יוזמות ממשלתיות כגון חוק ההשקעות והמשרות בארה"ב, מטרות העשור הדיגיטלי של האיחוד האירופי, ותוכניות דומות באסיה והמזרח התיכון מתאחדות במימון משמעותי למודרניזציה ברשת וטייסי ערים חכמות.

בעוד המגמות האלה מתאחדות, הקו בין רשת החשמל לבין הבד הדיגיטלי הרחב יותר ימשיך לטשטש.ערים המצפה ביותר כבר מטפלות באנרגיה כשירות – שכבה עשירה בנתונים, אינטראקטיבית שמתבססת על כל דבר מהניידות ועד לבריאות לפיתוח כלכלי.עבור אנשי מקצוע בתחום האנרגיה, מתכננים ערים וקובעי מדיניות, המסר ברור: עתיד החיים העירוניים תלוי במודרניזציה של רשת לא כאמצעי יעיל, אלא חכם, וזמין באמת, פרויקט יציב.

כדי ללמוד עוד על טכנולוגיות ספציפיות וסטנדרטים, הקוראים יכולים לחקור את ה-FLT:0.U. Department of Energy’s Gridמודרניזציה Initiative, ReverseFLT:1 ו-FLT:2Smart Cities World EvolutionFLT 3.