برگرفته از بخش digitalization گزارش کارایی انرژی IEA سال 2019

تهیه و ترجمه:

 محمد معماری فر (کارشناس ارشد واحد M&V)

زهرا پوررضا موحد  (کارشناس واحد M&V)

 

تاثیرات دیجیتالی کردن

با اینکه دیجیتالی کردن راهکارهای متعددی جهت بهبود کارایی انرژي ارائه می‌کند، تاثیرات خالص آن بر تقاضا و کارایی انرژی با عدم قطعیت هایی روبرو است. رواج فزاینده دستگاه‌های دیجیتال، تقاضای انرژی را افزایش می‌دهد اما پرمصرف‌ترین دستگاه‌های دیجیتال از جمله رسانه های جاری (مانند تلویزیون و ...) یا تجهیزات استخراج رمزارز‌ها تا حد زیادی غیرمرتبط با مدیریت انرژی هستند. در عین حال، بهبود کارایی انرژی دستگاه‌های دیجیتال، شبکه‌های داده و سرورها حاکی از آن است که برخی پیش‌بینی‌های بدبینانه از مصرف شدید انرژی دستگاه‌های دیجیتال محقق نشده است.

برخی مطالعات ابراز می دارند مزایای دیجیتالی کردن در حوزه کاهش انتشار و مدیریت تقاضای انرژي حدود 10 برابر تاثیرات منفی آن می باشد. اما شواهد بیشتری برای نحوه ادغام فناوری‌های دیجیتال بمنظور ایجاد پیشرفت گسترده سیستمی و چگونگی محدود کردن مزایای آنها توسط اثرات بازگشتی[1] در صورتیکه گسترش دستگاه‌های دیجیتال منجر به افزایش مصرف انرژی شود، مورد نیاز است.

تاثیرات جهانی برآوردشده

در صورت محدود نمودن میزان اثرات بازگشتی، دیجیتالی کردن در ساختمان‌ها می تواند مصرف انرژي کل را تا سال 2040 به میزان 10 درصد کاهش دهد. صرفه‌جویی انرژي تجمعی در این دوره زمانی بالغ بر 234 اگزاژول (معادل بیش از نیمی از تقاضای نهایی انرژی در جهان طی یک سال) خواهد بود.

میزان تاثیر دیجیتالی کردن در حمل‌ونقل، بر حسب حوزه موردنظر به طور قابل ملاحظه‌ای متفاوت است. به عنوان مثال، تحت بهترین سناریوی بهبود کارایی از طریق ایجاد اتوماسیون و اشتراک گذاری وسایل نقلیه، می‌توان در طولانی مدت مصرف انرژی را در مقایسه با میزان فعلی به نصف کاهش داد. از طرف دیگر اگر بهبود کارایی تحقق نیافته و اثرات بازگشتی ایجاد اتوماسیون منجر به افزایش چشمگیر سفرها شود، مصرف انرژي می‌تواند به بیش از دو برابر افزایش یابد.

تازه‌ترین مدلسازی فناوری‌های مدرن در حمل‌ونقل شهری (شامل مواردی که از طریق دیجیتالی کردن امکان‌پذیر است؛ مانند دورکاری، حمل‌ونقل هوشمند مشترک و وسائل نقلیه بدون راننده) نشان می‌دهد با بکارگیری سیاست‌های مناسب می‌توان انتشار کربن‌دی‌اکسید ناشی از حمل‌ونقل را تا بیش از 50 درصد در سال 2050 کاهش داد. همچنین استفاده از هوش مصنوعی نیز به تنهایی می‌تواند منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از حمل‌ونقل تا یک گیگاتن کربن‌دی‌اکسید در سال 2030 شود.

برآورد تاثیرات تقاضای انرژي در صنعت تا حد زیادی به صنعت موردنظر بستگی دارد. براساس مطالعات صورت‌گرفته، تولید هوشمند می‌تواند 15 اگزاژول صرفه‌جویی انرژي (بیش از کل تقاضای انرژی اولیه آلمان) و 81 میلیاردلیتر کاهش مصرف آب مابین سال‌های 2014 و 2030 به همراه داشته باشد.

تاثیرات بسته به آمادگی بازار، منطقه به منطقه متفاوت خواهد بود. مطالعه اخیر در اتحادیه اروپا نشان می‌دهد دیجیتالی کردن در سال 2050 می‌تواند موجب دستیابی به 1 الی 2 اگزاژول صرفه‌جویی انرژي بیشتر شود که علاوه‌ بر سود قابل دستیابی به دنبال استقرار استراتژی موثر «کارایی انرژي در اولویت اول»، تقاضای انرژي نهایی اروپا را تا 5 درصد بیشتر کاهش داده و موانع بازار در برابر تمامی پیشرفت‌های فنی کارایی انرژي موجود را رفع می‌کند. با این حال این مدلسازی اختلاف قابل توجهی بین سناریوها نشان می‌دهد. در بدترین حالت، دیجیتالی کردن در ترکیب با سایر جریان‌های اجتماعی می‌تواند منجر به افزایش چشمگیر تقاضای نهایی اروپا در مقایسه با سناریوی پایه شود.

دستیابی به تقاضای انعطاف‌پذیر

طبق سیاست‌های برنامه‌ریزی‌شده و موجود انتظار می‌رود ظرفیت پاسخگویی تقاضای جهانی از 40 گیگاوات در شرایط کنونی به حدود 200 گیگاوات در سال 2040 افزایش یابد. برخلاف وضعیت کنونی که عمده منابع پیک سائی[2] در بخش صنعت است، تا سال 2040 می‌توان 85 درصد ظرفیت پیک سائی را که غالب آن تقاضای سرمایش متغیر است در بخش ساختمان و حمل‌ونقل ایجاد کرد.

دیجیتالی کردن، افزایش ظرفیت پیک سائی را به آینده نوید می‌دهد. با استراتژی‌های دیجیتال و زیرساخت‌های هوشمند می‌توان این ظرفیت را تا 450 گیگاوات (بیش از 10 برابر منابع موجود امروز) در سطح جهانی افزایش داد. طبق برخی سناریوها می‌توان تا سال 2050 یک میلیارد خانوار هوشمند و ۱۱ میلیارد تجهیزات هوشمند گسترش داد؛ به عبارت دیگر، ساختمان‌های مسکونی می‌توانند سهم بیشتری از ظرفیت پاسخگویی تقاضای جهانی را نسبت به عصر حاضر تشکیل داده و به انتقال تقاضا از دوره‌های پیک به غیرپیک کمک کنند.

جداول زیر برآوردهای موردنظر از مزایای فناوری‌های دیجیتال را در سطح جهانی و بخشی ارائه می‌کنند.

جدول 1- مزایای جهانی فناوری دیجیتال

بخش	توضیحات	مزایای احتمالی
ساختمان	دیجیتالی کردن ساختمان های مسکونی و تجاری شامل 1 میلیارد ساختمان متصل و 11 میلیارد دستگاه های متصل در بازه زمانی سال های 2017 تا 2040.	تا 10 درصد مصرف انرژی کمتر. صرفه جویی انرژی انباشته 234 اگزاژول.
حمل و نقل	در حوزه حمل و نقل شهری، بین سال های 2015 تا 2050 اجرای فناوری های نوآورانه دیجیتال از جمله توسعه دورکاری، اشتراک گذاری وسایل نقلیه و خودروهای بدون راننده به طور چشمگیری موجب کاهش پیمایش مسافران خواهد شد.	بیش از 50 درصد کاهش انتشار CO2 تا سال 2050
صنعت	برآورد تاثیر تجمعی اجرای طیف گسترده ای از فناوری های دیجیتال و نرم افزارهای پیشرفه کاربردی.	تا 30 درصد صرفه جویی انرژی.
ظرفیت تقاضای انعطاف پذیر	با افزایش سیاست های اولویت بندی استراتژی های دیجیتال و زیرساخت های هوشمند، ظرفیت تقاضای انعطاف پذیر از 40 گیگاوات به 450 گیگاوات افزایش می یابد.	ظرفیت تقاضای انعطاف پذیر ده برابر بیشتر تا سال 2040

 

مزایای بخشی

دیجیتالی کردن در ساختمان‌های مسکونی می‌تواند منجر به صرفه‌جویی انرژي در طیف وسیعی از مصارف نهایی شود. با اینکه صرفه‌جویی در هر مصرف نهایی قابل دستیابی است، با تلفیق طیفی از دستگاه‌های متصل توسط یک سیستم مدیریت انرژي خانگی که به منظور کارایی و با استفاده از اتوماسیون بهینه شده، می‌توان تا 30 درصد صرفه‌جویی را افزایش داد (جدول2).

 

جدول 2 - مزایای فناوری دیجیتال در ساختمان های مسکونی

فناوری	توضیحات	مزایای احتمالی
ترموستات هوشمند	کنترل  اتوماتیک یا از راه دور سیستم گرمایش و سرمایش بر اساس تنظیم دما و اطلاعات حسگرها	5 تا 20 درصد مصرف انرژی کمتر برای سرمایش و گرمایش
زون بندی هوشمند	هر یک از اتاق ها و فضاهای آسایش در زمان لازم و به میزان مورد نظر گرم یا سرد شوند.	10 درصد کاهش مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش
کنترل هوشمند پنجره ها	پنجره هایی که قادر هستند میزان نور ورودی را کنترل کرده و توانایی جلوگیری از ورود یا خروج گرما و سرما را دارند.	10 تا 20 درصد کاهش مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش
روشنایی هوشمند	کنترل از راه دور روشنایی و هوشمندسازی روشنایی با حسگرهای حضور افراد.	1 تا 10 درصد کاهش مصرف انرژی خانه، 30 تا 40 درصد کاهش مصرف انرژی روشنایی
دوشاخه های هوشمند	تبدیل تجهیزات غیرمتصل به متصل به صورت هوشمند و خودکار.	1 تا 5 درصد کاهش مصرف انرژی در خانه
سیستم مدیریت انرژی خانگی	افزایش سطح کنترل و اتوماسیون وسایل و تجهیزات مصرف کننده انرژی.	8 تا 20 درصد کاهش مصرف انرژی خانه
سیستم بهینه مدیریت و اتوماسیون کارایی انرژی	ترکیبی از فناوری های اندازه گیری، نظارت، محک پویا، نمایش اطلاعات، مدیریت، کنترل، اتوماسیون، زون بندی، سیستم تشخیص اشغال فضاها، مدیریت تعمیر و نگهداری	30 درصد کاهش مصرف انرژی
گرمایش منطقه ای هوشمند	هوش مصنوعی همراه با حسگرها برای بهینه سازی استفاده از گرمایش منطقه ای در مجتمع های آپارتمانی	10 درصد کاهش مصرف انرژی مجتمع آپارتمانی 20 درصد صرفه جویی انرژی مجتمع آپارتمانی در پیک

 

علاوه‌براین، فناوری‌های دیجیتال می‌توانند در صرفه‌جویی انرژی طیف وسیعی از مصارف نهایی ساختمان‌های تجاری نیز نقش ایفا کنند. این فناوری‌ها در گرمایش و سرمایش ساختمان‌های مذکور شامل بهبود سیستم‌های سرمایش مرکزی، برج‌های خنک‌کن و سیستم‌های گرمایش مرکزی است. فناوری‌های دیجیتال روشنایی در این ساختمان‌ها نیز عبارت است از سایه‌اندازی کنترل‌شده خودکار و بهره گیری از روشنایی طبیعی و کنترل روشنایی مبتنی بر اشغال فضاها. با اینکه صرفه‌جویی در هریک از مصارف نهایی اغلب کمتر از 10 درصد است، بسیاری از آنها دوره‌های بازپرداخت کوتاه (کمتر از 3 سال) داشته و اگر به صورت یک مجموعه در نظر گرفته شوند (یکی از ویژگی‌های سیستم‌های مدیریت انرژی هوشمند) سود خالص آنها ممکن است بیشتر نیز باشد.

دیجیتالی کردن در صنعت، علی‌رغم تفاوت در میزان مزایا با توجه به نوع فرآیند صنعتی مربوطه، می‌تواند تا ۳۰ درصد صرفه‌جویی انرژي به همراه داشته باشد. ازدیگر مزایای دیجیتالی کردن می‌توان به سود کارایی منابع، افزایش سلامت و ایمنی و کاهش هزینه‌های عملیاتی اشاره کرد.

جدول 3 - مزایای فناوری دیجیتال در صنعت

فناوری	توضیحات	مزایای احتمالی
الگوریتم های هوش مصنوعی	استفاده از هوش مصنوعی برای پیش بینی عملکرد آتی تجهیزات صنعتی و هشداردهی به اپراتور سایت برای شناسایی خرابی های احتمالی قبل از کار افتادگی و از بین رفتن محصولات.	تا 10 درصد صرفه جویی انرژی در تجهیزات صنایع انرژی بر.
مدیریت انرژی هوشمند/پیشرفته	استقرار ترکیبی از سیستم های سنتی مدیریت انرژی صنعتی (مانند ایزو 50001) و فناوری های دیجیتال و نرم افزارهای کاربردی پیشرفته.	توانایی صرفه جویی انرژی از 10 تا 30 درصد بسته به نوع فرآیند و فناوری صنعت موردنظر.

 

بهره‌گیری از فناوری‌های دیجیتال در حمل‌ونقل باری و مسافری با 25-20 درصد صرفه‌جویی انرژي می‌تواند کارایی هر دو سیستم را بهبود بخشد. همچنین با افزایش اتوماسیون می‌توان سود بیشتری در سیستم‌های مذکور کسب نمود.

جدول 4 - مزایای فناوری دیجیتال در حمل و نقل

فناوری	توضیحات	مزایای احتمالی
جاده: وسایل نقلیه متصل و خودکار (CAVs)	وسایل نقلیه متصل خودکار، قادر هستند شدت انرژی حمل و نقل در جاده را در سطوح وسایل نقلیه، ناوگان و سیستم های شهری کاهش دهند. با این وجود استفاده از این فناوری، ممکن است به علت کاهش هزینه های سفر و ایجاد کاربران جدید، منجر به اثرات بازگشتی[3] شود.	صرفه جویی در سطح وسایل نقلیه شامل: -راهبری گروهی (تا 25 درصد) -توسعه رانندگی ایمن، اقتصادی و سازگار با محیط زیست (Eco-driving)[4] (تا 20 درصد) -سایزینگ صحیح وسایل نقلیه (20 تا 45 درصد)
جاده: خدمات اشتراک گذاری وسایل نقلیه	وسایل نقلیه مشترک (مانند دوچرخه، اسکوتر، خودرو و ...) و خدمات حمل و نقل مشترک (مانند سرویس های حمل و نقل مسافران و ...) به کمک جابجایی حمل و نقل از وسایل نقلیه خصوصی به خدمات خمل و نقل اشتراکی کمک شایانی به کاهش مصرف انرژی می نمایند.	اشتراک خودرو می تواند مصرف انرژی را تا نصف کاهش دهد. در صورت ایجاد خدمات حمل و نقل اشتراکی و برقی و خودکار نمودن خودروها، میزان پیمایش مسافران، مصرف انرژی و انتشار CO2 به یک سوم مقدار فعلی خواهد رسید.
حمل و نقل جاده ای	راهکارهای دیجیتال در حوزه حمل و نقل جاده ای عبارتند از: - بهینه سازی مسیر حرکت با استفاده از GPS هایی که اطلاعات آنلاین ترافیک مسیر را نیز دریافت می کنند. - نظارت مستمر و دریافت فیدبک از رانندگی ایمن، اقتصادی و سازگار با محیط زیست - راهبری گروهی وسایل نقلیه متصل خودکار برای داشتن حمل و نقل انرژی کارامد - اشتراک داده ها بین شرکت های مختلف سراسر زنجیره تامین برای حمل کالاهای بیشتر با انجام سفرهای کمتر	اجرای راهکارهای دیجیتال روی عملکرد کامیونها و تجهیزات سنگین پشتیبانی می تواند مصرف انرژی را 20 تا 25 درصد کاهش دهد.
ریلی	سیستم بهره برداری خودکار قطار (ATO)[5]، کنترل قطار مبتنی بر ارتباطات، خدمات مشاوره برخط راننده (DAS)[6]و زمانبندی انرژی کارامد می توانند مصرف انرژی را به وسیله بهینه سازی الگوهای رانندگی و افزایش بهره برداری و بهبود رانندگی انرژی کارامد، کاهش دهند.	سیستم ATO می تواند تا 20 درصد مصرف انرژی را کاهش دهد. همچنین سامانه DAS قادر است 5 تا 20 درصد و زمان بندی انرژی‌کارامد قطارها نیز می تواند تا 35 درصد موجب صرفه جویی شود.

 

دیجیتالی کردن چگونه بهره‌وری انرژی را تغییر می‌دهد؟

فناوری‌های دیجیتال می‌توانند با کاهش مصرف انرژی به ازای هر فعالیت (کارایی مصرف نهایی)، کارایی انرژی را افزایش دهند. از طرف دیگر، این فناوری‌ها می‌توانند کارایی انرژی کل سیستم انرژي را نیز بهبود بخشند. در هر دو مورد، بهبود کارایی با افزایش ارتباطات محقق می گردد.

ارتباطات به دو دلیل ضروری است. اول آنکه، به اتصال اجزای منفردی کمک می‌کند که کارایی مصرف نهایی آنها در حالت مجتمع نسبت به حالت مجزا به مراتب بیشتر است. با بهره‌گیری از فناوری‌های دیجیتالی که با ایجاد یک شبکه اجزای منفرد را به یکدیگر متصل می‌کنند، می‌توان روش‌های جدیدی شناسایی کرد که به واسطه آنها، اجزا بتوانند برای افزایش کارایی مصرف نهایی از طریق عملکرد متفاوت و دستیابی به حد بالای کارایی فنی، به صورت یک مجموعه فعالیت کنند.

دوم آنکه ارتباطات، منابع جدیدی برای پیک سایی را پایه‌گذاری می‌کنند که بسیار ارزشمند هستند. به سبب تحولات گسترده سیستم‌ انرژي جهانی، ارزش اقدامات پیک سایی همواره رو به افزایش است. منابع تجدیدپذیر متغیر همچنان درحال اضافه شدن به شبکه بوده و برقی کردن مصارف انرژي در حال افزایش است.

با اتصال تعداد قابل توجهی از دستگاه‌های مصرف‌کننده انرژي، وسائل نقلیه، ساختمان‌ها و تاسیسات صنعتی می‌توان روش های پیک سایی را به صورت موثر و ارزشمند به بازار انرژي ارائه نمود. پیک سایی می‌تواند دو نوع ارزش به سیستم انرژی ارائه کند: ارزش انرژي ناشی از آربیتراژ زمانی[7] در بازار انرژي و ارزش ظرفیت ناشی از سرمایه‌گذاری ظرفیت نادیده گرفته‌شده.

شکل 9- نمونه‌ای از نحوه تاثیر دیجیتالی کردن بر کارایی بیشتر یک سیستم انرژي

به‌عنوان مثال، پیک سایی می‌تواند با اجتناب از هزینه‌های توسعه یا تقویت شبکه، به طور فزاینده ای در هر دو سطح انتقال و توزیع مورد استفاده قرار گرفته و ایجاد ارزش در شبکه نماید.

منابع پیک سایی ارائه‌شده توسط فناوری‌های دیجیتال می‌توانند در کنار بهبود بازده مصرف نهایی، کارایی کل سیستم انرژی را با کاهش تلفات مرتبط با تولید و توزیع انرژی، جلوگیری از محدود شدن منابع تجدیدپذیر و جلوگیری از سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های انرژی افزایش دهند.

دیجیتالی کردن به ارزیابی هرچه دقیق‌تر و سریع‌تر کارایی انرژی کمک می‌کند.

کارایی مصرف نهایی همواره مزایایی برای سیستم انرژی به همراه داشته است. با این حال این مزایا همیشه به رسمیت یا به روش مناسبی شناخته نشده‌اند که تصمیم‌گیرندگان بتوانند اثرات کارایی را حین برنامه‌ریزی برای سرمایه‌گذاری‌های زیرساخت شبکه و تولید در نظر بگیرند.

اندازه‌گیری همواره بخشی از مشکل بوده است. پیش‌بینی یا اندازه‌گیری دقیق تاثیر اقدامات افزایش کارایی مصرف نهایی بر سیستم، پیش از تصمیم‌گیری در مورد ظرفیت و زیرساخت‌های جدید، معمولا دشوار است. این بدان معناست که کاربران سیستم به طور معمول اثرات کارایی انرژي را نادرست ارزیابی می‌کنند که منجر به برآورد اضافی یا برآورد کمتر از حد نیاز زیر ساخت های شبکه خواهد شد.

علاوه‌براین، اگرچه خانه‌ها و ساختمان‌های تجاری کارآمد می‌توانند کاهشی دائمی در تقاضا ایجاد کنند، در عین حال به دلیل عدم توانایی اکثر تجهیزات و دستگاه‌ها در برقراری ارتباط، قادر به ارائه خدمات پیک سایی نیستند. بنابراین، کاربران سیستم عمدتاً به دنبال پیک سایی در تاسیسات بزرگ صنعتی هستند.

اخیرا با توجه به اینکه کربن‌زدایی به یکی از اولویت‌های برنامه‌ریزان صنعت تولید برق مبدل شده، برای انطباق بهتر مصرف انرژی با دسترسی به برق کم‌کربن، ارزیابی پیشرفت‌های کارایی انرژی، به یک ضرورت تبدیل شده است.

دیجیتالی کردن با ارائه نوعی از خدمات کارایی انرژی با قابلیت اندازه‌گیری و پیش‌بینی بیشتر که امتیازدهی آن برای کاربران سیستم بسیار ساده‌تر است، به رفع مشکلات مذکور می‌پردازد. بهره‌گیری از ساختمان‌ها، وسائل نقلیه و تجهیزات پربازده دیجیتال امروزی، امکان پیش‌بینی و اندازه‌گیری دقیق نحوه تاثیر بهبود کارایی بر کاهش تقاضا و پیک سایی را برای کاربران سیستم فراهم می‌کند.

دیجیتالی کردن اجتناب‌ناپذیر است و می‌تواند برای کارایی انرژی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.

فرآیند دیجیتالی کردن ادامه خواهد یافت چرا که دلایل متعددی برای بکارگیری فناوری‌های دیجیتال در خانه‌ها و مشاغل مختلف وجود دارد.

نظرسنجی‌های مشاغل حاکی از آن است که فرصت‌های تجاری حاصل از فرآیندهای تولید پربازده، عامل کلیدی در دیجیتالی کردن فعالیت‌های آنهاست. اگرچه دیجیتالی کردن می‌تواند کارایی انرژی را بهبود بخشد، مشاغل در اکثر موارد به دلایل متعدد دیگری تمایل به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های دیجیتال دارند. صرف نظر از کارایی انرژي، در کنار مزایای دیگر، افزایش دیجیتالی کردن می‌تواند منجر به بهبود بهره‌وری، ایمنی و نگهداری شود که هرکدام به نوبه خود می‌تواند در کاهش هزینه تولید محصول یا خدمات نقش مهمی ایفا کند.

صاحبان دستگاه‌های هوشمند بخش خانگی، راحتی را به‌عنوان عامل کلیدی خرید چنین دستگاه‌هایی عنوان می‌کنند. در یک نظرسنجی تنها 6 درصد از پاسخ‌دهندگان، کارایی یا صرفه‌جویی انرژی را به‌عنوان محرک خرید ذکر کرده‌اند. جالب توجه است که 86 درصد پاسخ‌دهندگانی که در همان نظرسنجی که کارایی انرژي یا صرفه‌جویی در قبض انرژي را به‌عنوان محرک عنوان کرده بودند، هنوز دستگاه‌های خانگی هوشمند خریداری نکرده‌اند. این بدین معنی است که مصرف‌کنندگان همواره اشتیاق استفاده از فناوری‌های دیجیتال را به منظور استفاده کارآمدتر از انرژي دارند، حتی اگر در عمل موفق به انجام آن نشوند.

با اینحال، افزایش پذیرش فناوری‌های دیجیتال در تمامی بازارها، صرف نظر از انگیزه‌های بکارگیری آنها، امری اجتناب‌ناپذیر است.

سیاست‌ها چگونه می‌توانند از فناوری‌های دیجیتال در راستای کارایی انرژي استفاده کنند؟

در سال‌های اخیر سیاست‌های بهره‌وری، حتی بصورت غیرآگاهانه به پیشبرد پذیرش فناوری دیجیتال کمک کرده است. به‌عنوان مثال، دستورالعمل سال 2003 اروپا در مورد عملکرد انرژی در ساختمان‌ها، علی‌رغم اینکه استفاده از حسگرها در ساختمان‌های هوشمند را به طور مستقیم ترویج نکرد، پذیرش آنها در این منطقه را شتاب بخشید. الزام استفاده از نسخه 2010 استاندارد ASHRAE 90.1 در ایالات متحده، بکارگیری کنترل روشنایی را در آمریکای شمالی افزایش داد. به همین ترتیب، سیاست‌های تشویقی مشاغل در صنعت بمنظور انطباق با استاندارد ISO 50001 نیز موجب افزایش بهره‌گیری از فناوری‌های دیجیتال در مدیریت انرژي شده است. سیاست‌هایی که به طور صریح افزایش فناوری‌های دیجیتال برای بهره‌وری بیشتر را هدف قرار داده‌اند (مانند دستورالعمل جدید عملکرد انرژي ساختمان‌ها در اروپا[8])، هم‌اکنون در مرحله ظهور هستند.

بررسی و مدیریت موانع امری تعیین‌کننده خواهد بود.

درحالیکه فناوری‌های دیجیتال برای کارایی سیستم و مصرف نهایی مزایایی به همراه دارد، در همه بخش‌ها موانعی برای گسترش آنها وجود داشته و بازارهای مختلف در سطوح متفاوتی از آمادگی برای پذیرش آنها قرار دارند.

پذیرش سریع فناوری‌های دیجیتال در بخش صنعت، علی‌رغم انگیزه‌های قوی برای گسترش آنها، با موانعی روبرو است. به‌عنوان مثال، مشتریان تجاری خدمات اینترنت اشیا همچنان از وجود موانعی در پذیرش این خدمات، از جمله نگرانی‌های امنیتی، ادغام ضعیف فناوری‌های عملیاتی و اطلاعاتی و نبود شفافیت در مورد بازگشت سرمایه احتمالی، خبر می‌دهند.

نتایج نظرسنجی‌ها در مورد اهداف تجاری سرمایه‌گذاری در کارایی انرژي ساختمان‌های تجاری، نگرانی‌های مشابهی را نشان می‌دهد؛ با این تفاوت که امنیت سایبری در صدر لیست موارد محسوس در کسب‌وکارها، بیشترین تاثیر را در اجرای ساختمان‌های هوشمند در پنج سال آینده خواهد داشت.

از موانع پذیرش فناوری‌های دیجیتال در بخش خانگی همچنان می‌توان به نگرانی‌های امنیتی اشاره کرد، هرچند طبق مطالعات صورت‌گرفته به نظر می‌رسد در برخی بازارها، کاربران انرژي بدلیل امتیازات اقتصادی تمایل به مبادله امنیت داده‌ها در قالب صورتحساب‌هایی با مصرف انرژي پایین‌تر دارند. با این وجود سایر موانع پذیرش وسیع سیستم‌های مدیریت انرژی خانگی، از جمله سهولت استفاده و عدم تطابق بین انتظارات کاربران از صرفه‌جویی این سیستم‌ها و صرفه‌جویی واقعی ممکن، همچنان به قوت خود باقی است.

چالش‌ها در بخش حمل‌ونقل، متفاوت از بخش‌های دیگر است. تشکیلات خصوصی اغلب بر پایه بهبود کارایی، به‌شدت درگیر خدمات موسوم به « حمل‌ونقل هوشمند» در داخل شهرها است. با اینحال، انگیزه نهایی بخش فناوری به حداکثر رساندن فروش محصولات خود است که ریسک های موجود در آن می‌تواند منجر به تغییر در برنامه‌ریزی زیرساخت‌های حمل‌نقل شود. این موارد عبارتند از تقاضای ایجادشده منتج به افزایش عمده سفرها، مسائل مربوط به اختصاص فضای عمومی و مالیات با هدف حمایت از سود خصوصی (به‌عنوان مثال برای تقویت زیرساخت‌ها و ذخیره‌سازی وسائل نقلیه)، عدم توازن داده‌ها و مسائل حقوقی است.

چارچوب پیشنهادی اصول سیاست‌ها

دولت‌ها در تضمین دیجیتالی کردن به لحاظ بهبود بهره‌وری بدون ایجاد آسیب‌های زیست‌محیطی، اجتماعی یا اقتصادی، نقشی مهم ایفا می‌کنند. با تکیه بر مطالعه صورت‌گرفته در بررسی سیاست‌های تحول دیجیتال (مانند چارچوب سیاست یکپارچه تحول دیجیتال سازمان همکاری و توسعه اقتصادی[9])، IEA مجموعه‌ای از سیاست‌های موردنیاز دولت‌ها را هنگام افزایش استفاده از فناوری‌های دیجیتال با هدف بهره‌وری انرژي، شناسایی کرده است. گردآوری این اصول در کنار هم، چارچوب آمادگی برای بهره‌وری انرژي دیجیتال[10] را شکل می‌دهند.

شکل 10- اصول سیاست‌های شامل چارچوب آمادگی برای بهره‌وری انرژي دیجیتال

بهبود دسترسی به داده‌های مربوط به انرژی

استفاده موثر از فناوری‌های دیجیتال به‌منظور بهبود بهره‌وری انرژی، مستلزم دسترسی به‌موقع و استاندارد به اطلاعات است. این امر داده‌های مرتبط با مصرف مستقیم (مانند اطلاعات دقیق تقاضای برق) و غیرمستقیم انرژی (مانند اطلاعات آب‌وهوایی، فروش وسائل و تجهیزات یا جمعیت‌شناختی) را شامل می‌شود.

ایجاد دسترسی به اطلاعات برای کاربران انرژی و اشخاص ثالث به‌منظور توسعه و بکارگیری سرویس‌ها و فناوری‌های بهره‌وری انرژي، امری ضروری است. لیکن با توجه به نگرانی‌های امنیت داده از سوی مصرف‌کنندگان و سایرین، سیاست‌گذاران باید تمهیدات ویژه‌ای نسبت به مالکیت، امنیت و محافظت داده‌ها اتخاذ کنند.

دولت‌ها همچنین در ایجاد منابع گسترده اطلاعات انرژی مورد استفاده در روش‌های نوین (روش‌های پیش‌بینی‌نشده هنگام جمع‌آوری داده‌ها) نیز نقش دارند. به‌عنوان مثال، مکزیک نتایج جمع‌آوری‌شده نظرسنجی خانوارهای خود را با پیوند به پایگاه داده شاخص‌های بهره‌وری انرژي موجود در دسترس عموم قرار داده است. این پایگاه داده، دیدگاهی کلی از مصرف انرژی وسائل مختلف در سراسر کشور ارائه می‌کند.

علاوه‌براین دولت‌ها می‌توانند دسترسی به سایر منابع اطلاعاتی از جمله داده‌های مدیریتی مانند اطلاعات سرشماری، مالیات و جمعیت را نیز فراهم کنند. استفاده از این منابع در کنار داده‌های انرژي، برای درک بهره‌وری انرژي بسیار حائز اهمیت است.

اطمینان از قوی بودن امنیت سایبری و حفاظت از داده

یکی از بزرگترین موانع پذیرش فناوری‌های دیجیتال توسط افراد، شرکت‌ها و دولت‌ها، نگرانی در مورد محرمانه بودن، مالکیت و امنیت سایبری داده ها است.

مالکیت، به اشتراک گذاشتن و استفاده از اطلاعات مصرف‌کنندگان از اهمیت زیادی برخوردار است. به‌عنوان مثال، علی‌رغم برنامه‌ریزی 43 درصد از خانوارهای دارای پهنای باند در ایالات متحده برای خرید دستگاه‌های هوشمند خانگی تا قبل از پایان سال 2019، 35 درصد از مصرف‌کنندگان در مورد امنیت و محرمانه بودن اطلاعات ابراز نگرانی می‌کنند. ترس از دسترسی و سوءاستفاده از اطلاعات شخصی، مصرف‌کنندگان را نسبت به عرضه کنتورهای هوشمند دولت بدگمان کرده است.

از نگرانی‌های عمده در بخش دولتی و خصوصی، نقض امنیت سایبری است. چرا که می‌تواند تداوم عملیات را مختل کرده و منجر به سرقت اطلاعات خصوصی شوند. دولت‌ها مدتی است که از لزوم حمایت از توسعه بسترهای ایمن برای مدیریت و اشتراک‌گذاری داده آگاه هستند. با این وجود، نقض‌های اخیر در امنیت شبکه‌های زیرساختی مهم، دولت‌ها را بر آن داشته است جهت بهبود قابلیت‌های امنیت سایبری خود اقدام کنند. دولت‌های آمریکای شمالی، اروپا، چین و هند، چارچوب‌های قانونی برای امنیت سایبری ایجاد کرده‌اند.

تقویت اعتماد کاربران انرژي در فناوری‌های دیجیتال

نوع تجربه کاربران از فناوری‌های بهره‌وری انرژي دیجیتال می‌تواند میزان پذیرش این فناوری‌ها را تعیین کند. این تجربیات، گستره آگاهی از یک فناوری و مزایای موردانتظار از آن تا ایجاد اعتماد و اطمینان به عملکرد طولانی‌مدت فناوری دیجیتال را در بر می‌گیرد.

تجربه کاربران از فناوری‌های دیجیتال می‌تواند تحت تاثیر موارد زیر قرار گیرد:

• پیچیدگی نصب و استفاده از آن
• عملکرد و قابلیت اطمینان
• وابستگی به فروشنده؛ هنگامی که استفاده از نرم‌افزار و سخت‌افزار اختصاصی، مصرف‌کنندگان را ملزم به پایبندی به یک تامین کننده فناوری خاص می‌کند.

دستیابی به سود بهره‌وری سیستم در نتیجه افزایش اتوماسیون و هوش مصنوعی، مستلزم جلب اعتماد بالای کاربران انرژی است، به نحوی‌که تضمین شود دسترسی دستگاه‌ها به وسایل و تجهیزات ساختمان‌های مسکونی و تجاری، اثر نامطلوبی در پی نخواهد داشت.

سیاست‌های دولت می‌تواند به تقویت اعتماد کاربران کمک کند. کشورهای عضو سازمان همکاری و توسعه اقتصادی به‌تازگی با مجموعه‌ای از اصول در زمینه هوش مصنوعی موافقت کرده‌اند که به استناد آن سیستم‌های هوش مصنوعی باید تدابیر امنیتی مناسب برای اطمینان از یک جامعه عادلانه و منصفانه و به حداکثر رساندن شفافیت را دارا باشند تا کاربران بتوانند عواقب استفاده از هوش مصنوعی را درک نموده و به چالش بکشند.

اطمینان از ارزش‌دهی خدمات ارائه‌شده از طریق کارایی انرژی دیجیتال توسط بازارهای انرژي

بسیاری از دستگاه‌ها، وسائل نقلیه، ساختمان‌ها و تاسیسات صنعتی مصرف‌کننده انرژی متصل بطور دیجیتال می‌توانند به روند پیک سائی در بازار انرژی کمک کنند. با اینحال، بهره‌مندی از این منابع مستلزم ساختارها و قوانینی است که ارزش ارائه‌شده توسط این خدمات به بازار انرژي گسترده را تشخیص دهد؛ از جمله این قوانین عبارتند از:

• ایجاد طرح‌های قیمت‌گذاری پویا که با تطبیق اولویت‌های مختلف مصرف‌کننده و بهره‌گیری از طیف کامل مزایای ناشی از انعطاف‌پذیری طرف تقاضای سیستم، منابع کمک کننده به پیک سائی (بطور مستقیم یا غیرمستقیم) را توانمند کند؛
• گذار از شناخت ارزش منابع بار متغیر در شرایط اضطراری و ظرفیت اجرا، انرژی فروش کلان و بازارهای خدمات شبکه توزیع بیشتر با هدف بهبود امنیت سیستم؛
• ایجاد راهکارهایی برای شرکت‌ها یا نمایندگان انجمن مصرف‌کنندگان انرژی به‌منظور ادغام منابع ایجاد پیک سائی (به‌ویژه در بخش مسکونی) به‌گونه‌ای که به بازار انرژی گسترده‌تری ارائه شوند.

نمونه‌ای بارز از بازار انرژی که پیام‌های روشنی برای تشویق بار متغیر ارائه می‌کند، در سنگاپور است. طبق برنامه پیک سائی بازار انرژي، مصرف‌كنندگانی كه بطور داوطلبانه تقاضای برق خود را كاهش دهند با بهره‌مندی از مزایای سیستم (از طریق پرداخت نقدی معادل یك سوم قیمت فروش عمده بار كاهش‌یافته) مورد تشویق قرار می‌گیرند.

دسترسی تمامی بخش‌های جامعه به زیرساخت‌ها و فناوری‌های کارآمد دیجیتال

از آنجا که اهمیت دیجیتالی کردن در جنبه‌های مختلف جامعه و زندگی روزانه رو به فزونی است، عدم دسترسی به فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) می‌تواند نابرابری‌های اجتماعی موجود را تشدید کند. شکاف دیجیتالی، فاصله موجود بین افراد، خانوارها، مشاغل و مناطق جغرافیایی در سطوح مختلف اجتماعی اقتصادی به لحاظ دسترسی و استفاده از ICT است.

به‌عنوان مثال، خانوارهای کم‌درآمد در مقایسه با قشر پردرآمدتر، بیشترین بهره را از مزایای نهایی دسترسی به دستگاه‌های هوشمند مانند حسگرهای ساختمان و کنتورهای هوشمند می‌برند، اما هزینه‌های اولیه ممکن است برای آنها دلسردکننده باشد.

بهره‌مندی از پیشرفت‌های کارایی انرژي ارائه‌شده توسط فناوری‌های دیجیتال به دسترسی به زیرساخت‌ها از جمله اینترنت با پهنای باند یا کنتورهای هوشمند نیز نیاز دارد. در مواردی که دسترسی به این زیرساخت ضعیف باشد، شکاف دیجیتالی ممکن است بیشتر نیز باشد.

از طرف دیگر ممکن است برخی استفاده از فناوری‌های دیجیتال را نامطمئن بدانند، خصوصا اگر بیشتر عمر خود را بدون استفاده از آنها سپری کرده باشند. این افراد، مگر در صورت دریافت آموزش و اطلاعات مناسب، اغلب ترجیح می‌دهند استفاده از فناوری‌های دیجیتال از جمله فناوری‌های منتج به افزایش بهره‌وری انرژی را به حداقل برسانند.

برنامه خانه هوشمند زندگی در اسکس غربی در انگلستان به افراد مسن و معلول کمک می‌کند فناوری‌های خانه هوشمند را در محیطی امن امتحان کنند. این برنامه، خانه‌هایی مجهز به وسائل هوشمند به مرحله بهره‌برداری رسانده که مردم بتوانند در آنها زمان گذرانده و سواد دیجیتال خود را بهبود بخشند. آنها در این برنامه از دستگاه‌هایی مانند وسائل کنترل از راه دور، کنتورهای هوشمند و ترموستات‌ها کمک می‌گیرند. این برنامه کمک‌هزینه‌ای معادل 490،000 دلار آمریکا از صندوق نوآوری دیجیتال دریافت کرد.

اطمینان از آمادگی نیروی کار برای استفاده از فناوری‌های دیجیتال

تحول دیجیتال مزایا و معایبی برای نیروی کار موجود خواهد داشت که مستلزم واکنش‌های سیاسی در صنعت، آموزش، تمرین و مهارت‌آموزی مجدد خواهد بود. دولت‌ها به‌منظور اطمینان از آمادگی کارکنان برای موفقیت در محل کار دیجیتال، می‌بایست طیفی از مهارت‌ها را در محل کار تقویت کنند.

برای سیاست‌گذاران بهره‌وری انرژی، نظارت بر بازار کار بهره‌وری انرژی موجود به‌منظور شناسایی کمبود مهارت‌هایی که ممکن است گسترش فناوری‌های بهره‌وری انرژی دیجیتال را تحت تاثیر قرار دهند، امری حیاتی خواهد بود. علاوه‌براین، مهارت‌های فنی در بطن نهادهای سیاست‌گذاری بایستی افزایش یابد چرا که با تحول دیجیتال دولت، بکارگیری ابزارهای دیجیتال در تمام نقاط چرخه سیاست به طور فزاینده‌ای رواج خواهد یافت.

به استثنای بخش‌هایی خاص در حوزه مسکونی، راه‌اندازی و استفاده از فناوری‌های بهره‌وری انرژي دیجیتال اغلب می‌تواند توسط خود کاربران (با پشتیبانی توسط خرده‌فروشان وسائل الکترونیکی و کامپیوتر موجود)، مدیریت شود. با اینحال، به‌منظور طراحی و راه‌اندازی فناوری‌ها در تاسیسات مسکونی پیچیده‌تر و بخش‌های تجاری و صنعتی، نیروی کاری با مهارت تخصصی مورد نیاز خواهد بود.

سیاست‌گذاران می‌توانند در توسعه و کمک به دوره‌های تمرین و آموزش راهبردی و برنامه‌های صدور گواهی بخش خصوصی، همکاری کنند. به‌عنوان مثال، ابزار مفیدی توسط بستر آنلاین وزارت انرژی ایالات متحده ارائه شده که تمامی برنامه‌های آموزشی در دسترس مرتبط با انرژی پاک از آموزش برای متخصصان مدیریت انرژي تا آموزش برای برنامه‌ریزی و صدور گواهی بازسازی ساختمان را در در بر می‌گیرد.

به حداقل رسانیدن اثرات منفی زیست‌محیطی

یکی از نگرانی‌های اساسی در مورد دیجیتالی شدن، اثرات زیست‌محیطی آن بخصوص در ارتباط با مصرف انرژی است. تاثیر خالص دستگاه‌های مدیریت انرژي در تقاضای انرژي به‌عنوان بخش کوچکی از فناوری‌های دیجیتال (بخصوص در مقایسه با مزایای زیست‌محیطی قابل ارائه توسط آنها) قابل اغماض است.

با این حال همانند تمامی فناوری‌های دیجیتال، دستگاه‌هایی درگیر در مدیریت انرژی برای تولید، به منابع نیاز داشته و حاوی انرژی نهفته هستند، از این رو به حداقل رساندن تاثیرات زیست‌محیطی آنها، بخصوص با توجه به سرعت فزاینده تغییر و توسعه بسیاری از فناوری‌های دیجیتال، بایستی همچنان یک اولویت باشد.

دستگاه‌های دیجیتال اغلب حاوی گستره وسیعی از فلزات و مواد معدنی کمیابی هستند که به منابع بسیاری جهت استخراج نیاز داشته و روزبه‌روز نایاب‌تر می‌شوند. علاوه‌براین، دستگاه‌های مبتنی‌بر باتری به عناصری مانند لیتیوم و کادمیم وابسته هستند که اغلب در مناطق درگیر استخراج شده و به‌دلیل سمی بودن به لحاظ سیاسی دارای حساسیت هستند.

علاوه‌بر خود دستگاه‌ها، رفتار مصرف‌کننده نیز اثرات زیست‌محیطی دستگاه‌های دیجیتال را تحت تاثیر قرار می‌دهد و اجتناب از تصور راهکارهای تکنولوژیکی به‌عنوان راه‌حل جادویی (به‌ویژه با توجه به اثرات بازگشتی)‌ حائز اهمیت است.

کنتورهای هوشمند نمونه‌ای بارز از این دستگاه‌ها هستند. با شواهد ارائه‌شده تا کنون، تاثیر طولانی‌مدت این دستگاه‌ها بر رفتار مصرف انرژي نامشخص است. نتایج یک نظرسنجی در انگلستان نشان می‌دهد افرادی که به مدت طولانی‌تری کنتور هوشمند داشته‌اند، در فعالیت‌های صرفه‌جویی انرژي بیشتری مشارکت می‌کنند. با این وجود، شواهد منسجمی در دانمارک وجود ندارد. طبق گزارشات منتشرشده، مصرف انرژي در این کشور پس از بازسازی، بین 39 درصد کاهش تا 18 درصد افزایش تغییر یافته است.

 

[1] Rebound Effect:

این اثر به معنای آن است که میزان بهبود عملکرد واقعی به خاطر دلایلی مانند استفاده بیشتر کاربران و ... از میزان مورد انتظار کمتر شود.

[2]  به مجموعه اقداماتی که با توجه به محدودیت های عرضه برق در راستای کاهش بار در ساعات اوج مصرف صورت پذیرند، پیک سائی اطلاق می‌شود.

[3] Rebound Effect:

این اثر به معنای آن است که میزان بهبود عملکرد واقعی بخاطر دلایلی مانند استفاده بیشتر کاربران و ... از میزان مورد انتظار کمتر شود.

[4] Eco-driving:

این اصطلاح به معنای آن است که در زمان رانندگی و بهره برداری از وسایل نقلیه، ملاحظاتی مختلفی از جمله استفاده بهینه انرژی، مسائل اقتصادی و ایمنی و محیط زیستی مورد توجه ویژه قرار گیرند.

[5] Automated train operations                                                                                  

[6] Driver advisory services

[7] Time-of-use arbitrage:

 به این معنی که انرژي در زمان ارزان بودن ذخیره شده و در زمان گران بودن به شبکه انرژی فروخته شود و سودآوری به همراه داشته باشد.

 

[8] Europe’s new Energy Performance of Buildings Directive (EPBD)

[9] Organization for Economic Co-operation and Development (OECD)

[10] Readiness for Digital Energy Efficiency (RDEE)

نوشتن دیدگاه

نام (اجباری)

آدرس پست الکترونیکی (اجباری است اما نمایش داده نمی‌شود)

آدرس سایت

عنوان (اجباری)

مرا برای دیدگاه‌های بعدی به یاد بسپار

تصویر امنیتی جدید

ارسال

لغو