Технологиите могат да играят ключова роля за развитието на градовете и тяхната инфраструктура

Дигитализация, декарбонизация, устойчивост. Това е новата Света троица, която неизменно присъства във визията и посланията на най-големите технологични (и не само!) компании в света. И това не е случайно!

Но докато дигитализацията и декарбонизацията са малко или повече познати понятия, устойчивостта и нейните аспекти остават до голяма степен „тера инкогнита” за мнозина.

Така че нека започнем от начало. Що е то „устойчивост“? За първи път терминът придобива популярност благодарение на доклада „Нашето общо бъдеще“ (1987 г.) на Световната комисия по околната среда и развитието към ООН.

В документа устойчивостта се дефинира като развитие, “което удовлетворява нуждите на настоящето, без да излага на риск възможността на бъдещите поколения да удовлетворят своите нужди“. Казано по-просто, устойчивостта цели да гарантира благоденствието на хората, населяващи в момента планетата ни, без да ощетява техните деца, внуци, правнуци и т.н.

Като такава устойчивото развитие има различни икономически, екологични и социални аспекти, които са в основата на просперитета в световен мащаб. Развивайки концепцията, през 2015 г. Общото събрание на ООН прие т.нар. Глобални цели за устойчиво развитие, които са насочени към насърчаването на мира, благоденствие, опазване на планетата и изграждането на глобално партньорство за постигането им.

Създаването на устойчиви, зелени градове и общности бе обявено за един от приоритетите на световната организация предвид засилената урбанизация и предизвикателствата, която тя създава пред градските системи и управление.

А тези предизвикателства никак не са малко и се очаква да стават все по-сериозни! Системите на градската инфраструктура и тяхното ефективно и надеждно функциониране са жизнено важни за осигуряването на населението с енергия, вода, канализация, транспорт, информация и други критични услуги. Тяхната роля става особено видима по време на непланирани или непредвидими ситуации. А тези извънредни ситуации като екстремни климатични явления, прекъсвания в работата на системите заради остаряла инфраструктура, инциденти и други, зачестяват през последните години.

Какво могат да направят технологиите, за да помогнат на градовете да станат по-устойчиви? Ето няколко идеи!

Устойчивият град по своята същност е “умен” град, който използва интелигентни технологии, за да подобри ключови показатели за качество на живот и същевременно така допринася за стабилно икономическо развитие и просперитет на бизнесите, гражданите и общностите в него.

Четири ключови елементи от градската инфраструктура имат особено голям потенциал за подобрение благодарение на цифровите решения.

Устойчиви енергийни мрежи

Енергията е основата на живота в градовете, като засяга всяка една област от тяхната инфраструктура. Водоснабдяването, общественият транспорт, комуникациите и медицинските услуги например изискват надеждно и устойчиво енергийно снабдяване – това е жизненоважно както за общностите, така и за бизнеса. Ако обаче електроразпределителната мрежа е засегната от тежки метеорологични явления, милиони клиенти могат буквално да останат на тъмно, а бизнесите да спрат работа, търпейки сериозни загуби.

Устойчивите енергийни мрежи изискван интеграция на възобновяеми източници.

Превръщането на градските електрически системи в по-устойчиви изисква преминаване към разпределени, автоматизирани и дистанционно управлявани енергийни системи. Микромрежовата инфраструктура, при която малки, независими електрически или топлинни мрежи разпределят локално генерирана енергия към близките клиенти, може да осигури постоянно захранване, дори ако основната електрическа мрежа има проблем. В случай на сериозен инцидент в централизирана централа или в преносната мрежа, микромрежите могат да насочват енергия към критични услуги като болници и други служби за спешна помощ.

Отдалеченото наблюдение, гъвкавата интеграция на децентрализирани източници и наличието на мощни устройства за съхранение предоставят възможности за повишаване на устойчивостта на енергийните доставки, като в същото време подобряват ефективността.

Така например по време на екстремни метеорологични условия като урагани или други извънредни събития/инциденти в дадена подстанция, мобилните трансформатори могат да заменят излезлите от строя устройства в рамките на дни, а не седмици.

Siemens доставя на компанията Con Edison, която захранва Ню Йорк и околността, компактни, леки и щадящи околната среда мобилни трансформатори. Те позволяват на Con Edison да реагира на събития, при които множество трансформатори са излезли от строя и няма възможност за бърза доставка на резервни части или други опции.

Мобилните трансформатори на Siemens помагат на Con Edison да осигури непрекъснатост на електрозахранването.

Данните са гръбнакът на тази оптимизация. В един устойчив град интелигентните мрежи измерват потреблението и доставят енергия чрез система от различни източници, децентрализирани енергийни мрежи, интелигентни сгради и електрически превозни средства. С правилните данни мрежата може да взема автоматизирани и информирани решения относно разпределението на енергийните ресурси.

Така в периоди на голямо търсене на енергия мрежата е в състояние автоматично да “подкани” сградните системи да намалят консумацията на енергия. Междувременно в периодите на свръхпроизводство биха могли да се използват електрически превозни средства или други елементи на екосистемата като батерии за съхраняване на излишната енергия.

С помощта на Big Data и обширна мрежа от точки за събиране на данни, както и на изкуствен интелект (AI) и алгоритми за машинно обучение, мрежата може да продължи да учи все повече за предлагането и търсенето, като коригира количествата „на входа и изхода” в реално време. По този начин производството на енергия може да се регулира максимално ефективно, докато консумацията може да бъде сведена до минимум с всички произтичащи от това екологични ползи.

Устойчиво водоснабдяване

Достъпът до чиста вода е едно от най-големите предизвикателства пред градовете. Въпреки че чистата вода е основна човешка потребност, много често тя не се използва пълноценно и се хаби поради неоптималната или остаряла водна инфраструктура.

В рамките на интелигентния град умните водопроводни мрежи са оборудвани с оптимизирани водоразпределителни системи, които се характеризират с по-ниска консумация на енергия. С помощта на сензори и други технологии смущенията като течове могат да бъдат идентифицирани бързо или дори предвидени, намалявайки загубата на вода. Данните, генерирани в разпределителната мрежа, могат да се използват за наблюдение на тенденциите и изготвяне на точни прогнози, за да се гарантира, че хората имат достъп до вода, когато имат нужда от нея.

Интелигентните технологии могат да помогнат на водоснабдителните дружества да намалят значително загубите на вода.

Например, шведското водоснабдително дружество VA SYD използва приложението SIWA LeakPlus на Siemens за откриване на течове във водопреносни тръбопроводи. Това интелигентно решение включва базиран на изкуствен интелект алгоритъм за идентифициране и класифициране на аномалии в тръбната мрежа. За да работи надеждно, SIWA LeakPlus първо е „обучен“ с исторически данни за потока и налягането, така че да може да отделя аномалиите от редовната работа и да определя правилната причина за всяко смущение.

В резултат дружеството е намалило загубата на вода с 10 процента. И това е само началото! До 2030 г. компанията иска да се превърне в климатично неутрално предприятие с нулеви непланирани прекъсвания на услугите, благодарение на интегрираните умни технологии.

Устойчиви транспортни системи

Ако енергията е гръбнакът на един град, транспортът е неговата кръвоносна система. Мобилността е в основата на социалната и икономическата дейност, превръщайки удобната, ефективна и устойчива транспортна инфраструктура в задължителен елемент.

Но транспортните услуги са силно чувствителна и уязвима система. Затова на фона на зачестяването на екстремните метеорологични явления трябва да се обърне специално внимание на транспортните мрежи на градовете, които са особено податливи на техните негативни ефекти.

Интелигентните системи, които прогнозират и реагират на въздействието на опасни метеорологични феномени и други проблеми, могат да гарантират, че периодите на прекъсване са сведени до минимум и дългосрочната икономическа устойчивост не е подкопана.

Същевременно съвременните технологии откриват огромни възможности за оптимизация на публичния транспорт в градовете. Интелигентните системи за мобилност могат да помогнат за намаляване на задръстванията, централизиране на методите за плащане на обществения транспорт и минимизиране на въздействието върху здравето и околната среда, причинено от емисиите. С една интелигентната транспортна инфраструктура градовете могат да направят своите маршрути за обществен транспорт по-ефективни, отговаряйки на нуждите на своите пътници и същевременно щадейки природата.

Влаковете Mireo са не само комфортни, но и енергийно ефективни.

Жп транспортът, който свързва градовете и държавите, също предоставя множество възможности за оптимизация в посока устойчивост. Така например влаковете Mireo на Siemens Мобилити имат 25 процента по-ниска консумация на енергия и 95 процента ниво на рециклируемост на фона на изключителен дизайн, удобство и функционалност. Те се разработват и с алтернативни задвижвания като водород и на батерии, увеличавайки добавената им стойност за оператора, пътниците и обществото.

Устойчиви сгради

Сградите са решаващ елемент на устойчивите инфраструктури. Те консумират 40% от енергията в световен мащаб и предлагат широко поле за действие в посока намаляване на емисиите.

Интелигентните сгради свързват физическия и цифровия свят, криейки в себе си огромен потенциал за подобряване живота на хората, икономиката и околната среда. Те се грижат за безопасността, производителността и комфорта, намалявайки разходите за собствениците, повишавайки благосъстоянието на своите обитатели и пряко облагодетелствайки околната среда.

Използвайки оптимизиран микс от разпределени енергийни ресурси, включително възобновяема енергия от слънчеви панели или малки вятърни турбини, както и решения за съхранение на енергия, интелигентният офис генерира собствено електричество и оптимизира потреблението на това, което получава от мрежата.

Същевременно интелигентният офис намалява енергийната консумация на сградата чрез наблюдение и контрол на системите в реално време. В това отношение съвременните системи за управление на сгради като Desigo CC могат да играят ключова роля за повишаване на енергийната ефективност и пестене на ресурси. Например, система за управление на сгради, която е инсталирана в съответствие с изискванията за клас А (BS EN15232), може да осигури до 30% спестяване на енергия в сравнение с тази, която отговаря на стандарта за клас C.

Проучвания сочат, че над 50% от служителите ще изберат да не се връщат в офисите и след пандемията. По-ниските нива на заетост неизбежно ще създадат енергийни предизвикателства пред собствениците на сгради. Същевременно това кара мнозина инвеститори да си задават въпроса може ли инвестицията в нова сграда да остане печелившо начинание и в новата реалност.

Приложението за дигитално работно място Comfy позволява на служителите да настройват температурата и осветлението, както и да резервират работни места.

Интелигентното управление на оборудването в сградата осигурява изключване на осветлението, отоплението и вентилацията в незаети зони на офиса и намалява енергийното потребление. Научавайки моделите на поведение на потребителите, интелигентният офис знае кога да започне да отоплява или вентилира помещенията, за да избегне пикове в потреблението на енергия. Чрез използването на умни приложения за резервация на бюро и работно пространство като Comfy, сградата прилага интелигентно управление на пространството, за да гарантира, че потребителите са заели всички места на даден етаж, преди да преминат към следващия. И този списък може да бъде продължен с още много функционалности на умния офис.

Планирането е от съществено значение за развитието на интелигентни сгради. В това отношение огромен потенциал крие т.нар. информационно моделиране на сградата (BIM).

Един от резултатите на процеса е създаването на „цифров близнак“ – виртуален компютърен модел на структурата, който позволява симулиране, тестване и коригиране на опциите за проектиране преди изграждането. Двойникът опростява координацията с множество дизайнерски и инженерни дисциплини, заобикаляйки възможни разминавания в дизайна, които могат да бъдат скъпи за коригиране по време или след строителството. Същевременно благодарение на BIM е възможно да се прогнозират огромна част от сценариите по време на целия жизнен цикъл на сградата – както във фазата на строителство, така и в експлоатационната фаза.

„Устойчиво” мислене

Нито една от технологиите, изброени по-горе обаче, не би могла да се превърне в game changer в битката за устойчивост, ако те не бъдат подкрепени от коренна промяна в начина, по който хората, бизнесите и общностите живеят, работят и възприемат света. Те трябва да станат двигателите на промяната, със своите индивидуални избори и ориентирани към бъдещето решения.

Защото, отвъд технологиите, бъдещето на нашите градове зависи от индивидуалните устойчиви действия. От избора на превозни средства и енергийни източници до обикновените, ежедневни навици като разделното събиране на отпадъци – всичко това е част от голямата битка за устойчивост, която се води по цял свят. За да могат децата ни и техните деца също да имат бъдеще.

Прочетете повече за политиката на устойчивост и проектите на Siemens: https://new.siemens.com/global/en/company/sustainability.html