شهرهای هوشمند شهرهای آینده هستند و سیستم‌های نوآورانه‌ای را در خود جای می‌دهند به طوری که به نظر می‌رسد از یک فیلم داستانی آینده‌نگر خارج شده‌اند. به عبارت دیگر، شهر هوشمند مبتنی بر یک طرح شهری پایدار است که با تمرکز بر اقتصاد، جامعه، عملکرد و محیط زیست پایدار، با استفاده از نوآورانه‌ترین فناوری و انرژی‌های تجدیدپذیر، نیازهای شهروندان خود را برآورده می‌کند.
در این مقاله بررسی می‌کنیم که شهرهای هوشمند چگونه به وجود می‌آیند، چگونه کار می‌کنند و چند نمونه واقعی آن را نیز بررسی خواهیم کرد.
شهر هوشمند چگونه به وجود می‌آید؟
امروزه بسیاری از افراد روستانشین در حال مهاجرت به شهرها هستند، زیرا در شهرها اشتغال بیشتر و همچنین فرصت‌های اجتماعی و آموزشی بیشتری وجود دارد. سازمان ملل متحد در گزارش خود در مورد تغییرات جمعیتی بیان می‌کند که تا سال ۲۰۵۰، ۷۰ درصد از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی خواهند کرد.
ازدیاد جمعیت در شهرهای بزرگ جهان و بیابان‌زایی در روستاها عواملی هستند که شهرها را ملزم به سازگاری برای تضمین کیفیت زندگی برای همه ساکنان خود می‌کند. در واقع، تکامل و رشد شهرهای بزرگ از سال ۱۹۸۴ تا ۲۰۱۶ در جهان باورنکردنی است. سازمان ملل متحد در همان گزارش خود می‌گوید که ما در حال حاضر با مشکلاتی در تأمین مسکن و زیرساخت‌های مناسب برای شهروندان شهری مواجه هستیم.
هنگام ایجاد یا توسعه یک شهر هوشمند، مهم است که نقاط قوت آن را در نظر داشته باشید، به معنای ویژگی‌هایی که آن را منحصربه‌فرد و در نتیجه غنی می‌کند. ویژگی‌های فیزیکی آن نیز باید در نظر گرفته شود، مانند این که کدام انرژی‌های تجدیدپذیر برای آب و هوای شهر ارزشمندتر هستند.
اما ما نه تنها به ویژگی‌های فیزیکی، بلکه به ویژگی‌های اجتماعی نیز نگاه خواهیم کرد. از این گذشته، شهر بدون شهروندانش معنایی ندارد و به همین دلیل باید به نوع جامعه‌ای که در هر شهر خاص زندگی می‌کند و نیازها و رفتارهای آن‌ها نیز توجه داشت.
زیرسیستم‌های یک شهر هوشمند
شهرهای هوشمند را می‌توان از طریق زیرسیستم‌های (Subsystems) مختلفی سازماندهی کرد که نیازهای آموزشی، اقتصادی، اجتماعی، تحرک و زیست‌محیطی کلان‌شهرها را پوشش می‌دهد:
تولید پراکنده
سیستم فعلی تولید برق مبتنی بر نیروگاه‌هایی است که دور از نقاط مصرفی هستند که برق را بین مردم توزیع می‌کنند.
در مقابل، سیستم تولید پراکنده، تولید برق را نزدیک به نقاط مصرف مردم ارائه می‌دهد. این الکتریسیته توسط منابع کوچک انرژی تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی در خانه‌ها، توربین‌های بادی ایزوله یا خودروهای الکتریکی تولید می‌شود.
مزیت زیست‌محیطی اصلی تولید پراکنده، تلفات کم برق در شبکه است و این یک گام بزرگ رو به جلو در مقایسه با شکل فعلی توزیع برق محسوب می‌شود.
امروزه انرژی در مناطق دور از جمعیت تولید می‌شود و در حین انتقال آن مقدار قابل توجهی انرژی در شبکه انتقال تلف می‌شود. بنابراین، به لطف این سیستم، این مشکل به طور کامل ناپدید خواهد شد.
علاوه بر این، اگر تولید پراکنده را با خودروی برقی پیوند دهیم، در یک شهر هوشمند، این نوع خودروها قادر خواهند بود انرژی را از باتری‌های خود به شبکه تامین برق برسانند و در نتیجه به بهره وری انرژی بیشتری دست پیدا کنند.
حمل‌ونقل الکتریکی
کارکرد اصلی حمل‌ونقل الکتریکی، پیاده‌سازی استراتژی انتشار صفر است و برای اطمینان از آن، این ایده توسعه شبکه گسترده‌ای از شارژرهای وسایل نقلیه الکتریکی، هم عمومی و هم خصوصی را ترویج می‌کند.
اما این همه ماجرا نیست، زیرا مفهوم حمل‌ونقل الکتریکی، وسایل نقلیه عمومی و دوچرخه یا اسکوتر را نیز ارتقا می‌دهد.
به عنوان مثال در دبی، پروژه شهر پایدار در حال انجام است، جایی که استفاده از هیچ خودروی احتراقی مجاز نیست و ایستگاه‌های شارژ متعددی در سراسر شهر وجود دارد.
پیشتر در مورد تأثیر هوشمندسازی شهرها در حمل‌ونقل پایدار نیز مقاله‌ای منتشر کرده‌ایم که می‌توانید آن را در اینجا مطالعه کنید.
شبکه‌های هوشمند
این ایده به معنای مدیریت کارآمد برق مبتنی بر شبکه‌های هوشمند است که قادر به بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و توزیع برق است.
این شبکه‌ها حاوی یک جریان انرژی دو طرفه هستند که قابلیت انتقال الکتریسیته در دو جهت، تامین انرژی برای مصرف‌کنندگان و جمع‌آوری داده‌ها، هم برای شرکت‌های تولید کننده برق و هم برای مصرف‌کنندگان را دارا هستند.
این سیستم ذاتاً به وسیله نقلیه الکتریکی مرتبط است، زیرا به لطف سیستم شبکه هوشمند، خودروهای برقی می‌توانند از شبکه برق شارژ شوند و یا برق را به صورت دو طرفه در چنین شبکه‌ای توزیع کنند. همچنین از طریق این زیرسیستم می‌توانیم خودرو را در کمترین پیک تقاضا شارژ کنیم تا از شارژ اقتصادی‌تری برخوردار شویم.
اندازه‌گیری هوشمند
این زیرسیستم توسط تله‌کانترهای هوشمند امکان‌پذیر شده که هزینه‌های آب، انرژی یا گاز هر کاربر را اندازه گیری می‌کند. این اندازه‌گیری مصرف انرژی از راه دور انجام شده و اطلاعات برای کاربر و اپراتور برق ارسال می‌شود.
از یک طرف، کاربر می‌تواند بداند چه مقدار انرژی در هر لحظه مصرف می‌شود و تصمیم می‌گیرد که چه زمانی می‌خواهد به شبکه متصل شود. از سوی دیگر، اپراتور برق داده‌هایی را در اختیار دارد که بتواند مصرف برق مصرف‌کنندگان را اندازه‌گیری کند تا از پیک مصرف جلوگیری کند و توزیع متعادل برق را ارائه دهد. معنی آن خداحافظی قطعی با قبض‌های تخمینی خواهد بود.
ساختمان‌های هوشمند
ساختمان‌ها و خانه‌ها در شهرهای هوشمند انرژی پایدار تولید می‌کنند. این دقیقا به چه معناست؟ یعنی جدا از تولید این انرژی، از آن به نحوی هم استفاده می‌کنند که خودکفایی انرژی داشته باشند. به عبارت دیگر، آن‌ها نیازی به تامین انرژی از خارج از ساختمان نخواهند داشت. به لطف انرژی‌های تجدیدپذیر مورد استفاده خودشان، مانند انرژی خورشیدی یا آیرودینامیکی یا از طریق سیستم‌های فناوری نوآورانه که به آن‌ها اجازه می‌دهد انرژی تولید کنند نیازهای ساختمان را برآورده می‌کند.
این‌ها سازه‌هایی هستند که هم از نظر جهت‌گیری و هم از نظر اشکال معماری به دقت مورد مطالعه قرار گرفته‌اند تا از انرژی تامین‌شده توسط خود طبیعت حداکثر استفاده را ببرند. علاوه بر این، زیرسیستم اتوماسیون خانگی را به گونه‌ای ادغام می‌کند که کاربر دیگر نگرانی‌ای درباره عملکرد ساختمان نخواهد داشت.
سنسورهای هوشمند
این زیرسیستم شامل مجموعه کاملی از حسگرهای پراکنده در سطح شهر است که اطلاعات را در زمان واقعی جمع‌آوری می‌کنند، به طوری که این داده‌ها به سرور ابری و از آن به دستگاه‌های الکترونیکی مختلف مانند گوشی‌های هوشمند یا رایانه‌ها منتقل می‌شود. به لطف داده‌های شناسایی شده توسط حسگرها، می‌توان انرژی و زمان زیادی را در بسیاری از جنبه‌های زندگی روزمره شهروندان صرفه‌جویی کرد.
به عنوان مثال، می‌توان حسگرهایی برای تشخیص مکان‌های پارک آزاد، اطلاع از وضعیت سطل‌های زباله یا روشنایی شهر کار گذاشت. به این ترتیب، زمان زیادی از وقت شهروندان در جست‌وجوی جای پارک تلف نمی‌شود و این که سطل‌های زباله به محض پر شدن توسط مأموران خالی می‌شوند و اگر در خیابانی هیچ ترددی وجود نداشته باشد، چراغ‌های آن خاموش می‌شوند.
شهروند هوشمند
در مجموع بازیگران واقعی در هر شهر هوشمند، شهروندانی هستند که در آن شهر زندگی می‌کنند. بنابراین، این زیرسیستم شامل تمامی شهروندانی است که موافق عملکرد آن هستند و فعالانه همکاری می‌کنند تا شهرشان به پایدارترین و کارآمدترین شکل ممکن سازماندهی شود.
این شهروندان افرادی هستند که از تحول جمعیتی و بحران اقلیمی مطلع‌اند و مایل به سازگاری مداوم با تغییرات جدید و نوآوری‌های پیشنهادی توسط فناوری و همچنین اعمال معیارهای پایداری در زندگی روزمره خود هستند.
فناوری اطلاعات و ارتباطات
اینترنت اشیا (IoT) به عنوان یک فناوری نوظهور، نقش بسیار مهمی در تحول صنایع مختلف ایفا می‌کند و یکی از پایه‌های توسعه شهرهای هوشمند به شمار می‌رود. در حوزه خودروهای برقی، IoT امکان ارتباط بین خودرو، زیرساخت‌های شارژ، شبکه برق و حتی خانه‌های هوشمند را فراهم می‌کند. این ارتباط می‌تواند به مدیریت بهینه شارژ خودرو، پیش‌بینی نیاز به تعمیر و نگهداری، و بهبود تجربه رانندگی منجر شود. در زمینه هوشمندسازی شهرها، IoT با جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها از حسگرهای مختلف در سطح شهر، امکان مدیریت ترافیک، بهینه‌سازی مصرف انرژی، بهبود خدمات شهری و افزایش امنیت را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، با استفاده از IoT می‌توان چراغ‌های راهنمایی را هوشمند کرد تا ترافیک را روان‌تر کند یا سیستم‌های آبیاری هوشمند را برای صرفه‌جویی در مصرف آب پیاده‌سازی کرد.
دهکده‌های هوشمند
دهکده‌های هوشمند جایگزینی برای روستاهای خالی‌شده هستند. توسعه روستاهای هوشمند مبتنی بر نوآوری و احیای خدمات روستایی به منظور تضمین زندگی نوآورانه و راحت از اهداف این سیستم است.
علاوه بر این‌ها ایده دیگری که مطرح می‌شود کشاورزی نسخه 4.0 است. این مفهوم جدید با نصب مجموعه‌ای از حسگرها یا پهپادها برای بهبود کشاورزی، مانند وضعیت رطوبت خاک و پیشگیری از بیماری‌های پیشرفته و غیره، پیشرفته‌ترین فناوری روز دنیا را به دنیای کشاورزی می‌آورد.
دهکده‌های هوشمند همچنین می‌توانند تمام زیرسیستم‌هایی را که یک شهر هوشمند از آن استفاده می‌کنند (شامل تمام مواردی که در بالا گفتیم) در خود قرار دهند.
نکته مهم این است که مناطق روستایی قطعاً بخشی از راه حل هستند و نباید از آن‌ها غافل شد.
نبکا چگونه در توسعه شهرهای آینده مشارکت می‌کند؟
همان‌طور که گفتیم توسعه حمل‌ونقل الکتریکی یکی از بنیان‌های اصلی شهرهای هوشمند خواهد بود. خودروی نبکا ET5 به عنوان اولین خودروی برقی هوشمند در ایران، دارای پتانسیل بالایی برای تغییر و بهبود وضعیت حمل و نقل شهری و توسعه پایدار است. البته این اولین قدم است و همچنان راه درازی در پیش است، اما امید داریم که با برداشتن اولین قدم، راه برای توسعه شهرهای هوشمند در ایران نیز باز شود.
