فناوری‌های هوشمند خط مقدم نبرد با هدررفت آب و انرژی
با تغییرات اقلیمی، کم‌آبی و نیاز به بهره‌وری انرژی که در مرکز توجه همگان قرار گرفته‌اند، طبیعی است که همه در پی یافتن راهکار‌هایی برای کاهش مصرف انرژی و حفظ منابع آب چه به‌عنوان افراد و چه به‌عنوان جامعه باشیم.
اگرچه فناوری‌های نوین راه‌حل سریع برای بحران جهانی انرژی و مشکلات کیفیت آب نیستند، اما این پیشرفت‌ها می‌توانند به کاهش مصرف انرژی و آب کمک کرده و آینده‌ای پایدارتر بسازند.
فناوری‌های هوشمند با نظارت بر مصرف انرژی و آب و ارائه داده‌های لحظه‌ای، به کسبوکارها، افراد و ذی‌نفعان دیگر امکان می‌دهند تصمیم‌های آگاهانه‌تری درباره مصرف منابع اتخاذ کنند.
مثلاً اگر دستگاه‌های هوشمندی مانند ترموستات، یخچال یا ماشین لباسشویی مجهز به «وای فای» (WiFi) دارید، احتمالاً با نحوه کار آنها آشنا هستید. دستگاه‌های «اینترنت اشیا» (IoT) می‌توانند با در نظر گرفتن زمان روز، هزینه برق و عوامل دیگر، مصرف انرژی و آب را بهینه کنند.
انجمن ملی مشاوران املاک آمریکا توضیح می‌دهد که این فناوری‌های خانه هوشمند، با تحلیل عادات روزانه شما، منابع را به‌طور مؤثرتری تخصیص داده و باعث صرفه‌جویی در مصرف آب و انرژی می‌شوند. پیشرفته‌ترین فناوری‌ها از الگوریتم‌های «هوش مصنوعی» (AI) برای بهینه‌سازی مصرف و حفظ منابع استفاده می‌کنند.
در مقیاس وسیع‌تر، شرکت‌های خدماتی می‌توانند شبکه‌های توزیع انرژی و آب خود را با فناوری‌های هوشمند مدیریت و زیرساخت‌های پایدارتری بسازند.
کنتور‌های هوشمند دستگاه‌های الکترونیکی‌ای هستند که مصرف انرژی شما را معمولاً در زمینه‌هایی مانند آب، برق یا گازپایش می‌کنند. این کنتور‌ها از نظر ظاهری ممکن است شبیه کنتور‌های معمولی باشند، اما به فناوری وای فای مجهز بوده و قادرند اطلاعات مربوط به میزان مصرف شما را به شرکت خدمات‌دهنده ارسال کنند. این اطلاعات می‌تواند برای صدور قبض‌های دقیق‌تر یا ارائه پیشنهاد‌های شخصی‌سازی‌شده در زمینه مصرف بهینه، مورد استفاده قرار گیرد.
ممکن است شرکت تأمین‌کننده انرژی شما پیش‌تر یک کنتور هوشمند در منزل‌تان نصب کرده باشد. در غیر این صورت، معمولاً می‌توانید از آن شرکت درخواست نصب یک کنتور هوشمند کنید.
اگر هدف شما رصد مصرف انرژی یک وسیله خاص است، می‌توانید به جای کنتور هوشمند، از «پریز هوشمند» (Smart Plug) استفاده کنید. این پریز‌ها به سادگی به دیوار وصل می‌شوند و به شما نشان می‌دهند که هر وسیله چقدر برق مصرف می‌کند. همچنین می‌توانید از طریق آنها وسایل برقی را از راه دور کنترل کرده و مثلاً در زمان‌هایی که در منزل نیستید، آنها را خاموش کنید.
لوازم خانگی هوشمند فراتر از کنتور‌های هوشمند عمل می‌کنند و با داده‌های لحظه‌ای مصرف خود را بهینه می‌کنند. مثلاً ماشین لباسشویی هوشمند با سنسور خودکار می‌تواند میزان آب را با توجه به حجم لباس‌ها تنظیم کند.
یخچال هوشمند می‌تواند دما را تنظیم، زمان تعویض فیلتر را هشدار دهد و خود را عیب‌یابی کند.
ترموستات هوشمند سیستم گرمایش و سرمایش را کنترل می‌کند و با توجه به دما، رطوبت و حضور افراد در خانه مصرف انرژی را بهینه می‌کند.
بر اساس گزارش «سازمان ملل متحد» (UN) بخش کشاورزی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده منابع آب شیرین جهان است و حتی بیش از سیستم‌های شهری، آب مصرف می‌کند. اما در نبود اطلاعات لحظه‌ای، آبیاری اغلب به‌صورت حدسی انجام می‌شود؛ این مسئله می‌تواند در مناطق خشک موجب تبخیر زیاد آب شود یا در شرایطی که باران در راه است، به آبیاری بیش از حد و اتلاف منابع منجر شود.
سامانه‌های آبیاری هوشمند می‌توانند شرایط آب‌وهوایی و محیطی را در نظر گرفته و از آبیاری اضافی و هدررفت آب جلوگیری کنند. این سیستم‌ها ممکن است به‌طور خودکار زمانی فعال شوند که رطوبت خاک از سطح معینی کمتر شود، یا در صورت تشخیص باران، به‌طور خودکار خاموش شوند.
فناوری‌های مدیریت آب فقط برای کشاورزان بزرگ مقیاس طراحی نشده‌اند؛ اگر در منزل خود چمن‌زار یا باغچه دارید، می‌توانید با استفاده از کنترل‌کننده‌های هوشمند آب‌پاش، زمان‌بندی آبیاری را بهینه کنید، یا با کمک سنسور‌های هوشمند تشخیص نشتی، نشت آب را در نقاط مختلف خانه شناسایی نمایید.
بر اساس تعریف «آژانس بین‌المللی انرژی» (IEA)، شبکه هوشمند به شبکه‌ای برق‌رسانی گفته می‌شود که از فناوری‌های پیشرفته برای پایش و مدیریت انتقال برق به‌منظور پاسخ‌گویی به تقاضای متغیر مصرف‌کنندگان استفاده می‌کند.
شبکه‌های سنتی برق در برابر نوسانات بار، آسیب‌پذیر هستند و در صورت بالا یا پایین بودن عرضه نسبت به تقاضا، مستعد قطعی برق و خاموشی خواهند بود. اما شبکه‌های هوشمند می‌توانند به‌صورت لحظه‌ای خود را با تقاضا تنظیم کنند و از انتقال دوطرفه برق بهره ببرند؛ به این معنا که قادرند انرژی تولیدشده از پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و سایر منابع انرژی تجدیدپذیر را نیز وارد شبکه کنند.
اتصال به شبکه هوشمند این امکان را برای مصرف‌کنندگان فراهم می‌سازد که برق تولیدی مازاد حاصل از پنل‌های خورشیدی خود را به شبکه بفروشند. همچنین «ریزشبکه‌ها» (Microgrids) به جوامع این توان را می‌دهند که در صورت بروز قطعی در شبکه اصلی برق، به‌طور مستقل به تأمین انرژی خود ادامه دهند.
نمونه‌هایی از فناوری‌های هوشمند در صرفه‌جویی آب و انرژی
فناوری‌های نوین نقش کلیدی در تأمین امنیت آبی و توسعه پایدار در سراسر جهان دارند. اما این فناوری‌ها در عمل چگونه اجرا شده‌اند؟ در ادامه، سه مطالعه موردی واقعی از کاربرد فناوری‌های هوشمند ارائه شده است:
سنگاپور
سنگاپور به‌عنوان یکی از شهر‌های هوشمند پیشرو جهان، در زمینه پایداری زیست‌محیطی و مدیریت منابع آبی شهری در صدر قرار دارد. «هیئت خدمات عمومی» (Public Utilities Board) این کشور، فاضلاب‌ها را به‌گونه‌ای تصفیه می‌کند که برای استفاده مجدد ایمن باشند. همچنین از ناوگانی از پهپاد‌ها برای پایش مخازن آب استفاده می‌شود تا مواردی مانند کدورت آب و «شکوفه‌های جلبکی» (Algal Blooms) به‌موقع شناسایی شوند.
استرالیا
به‌گفته وزارت «تغییرات اقلیمی، انرژی، محیط‌زیست و آب دولت استرالیا» (DCCEEW)، اقلیم خشک این کشور سبب شده آب منبعی «بسیار متغیر» باشد. سیاست‌گذاران بیش از ۱.۵ میلیارد دلار برای پروژه‌های زیرساختی آب سرمایه‌گذاری کردند تا عرضه پایدار آب را تضمین کنند. از جمله این پروژه‌ها می‌توان به طرح «گواهی تأیید هوشمند مصرف آب» (Smart Approved WaterMark) اشاره کرد که به محصولات کارآمد در مصرف آب، نشان رسمی اعطا می‌کند.
در پروژه‌ای جداگانه در دانشگاه «ملبورن» طرح «شبکه هوشمند آب» (Smart Water Grid) مطرح شد که در آن مصرف‌کنندگان می‌توانند آب باران را جمع‌آوری کرده و مانند فروش برق خورشیدی، به شبکه بفروشند.
کالیفرنیا
خشکسالی‌های مکرر در ایالت کالیفرنیا باعث شده محدودیت‌های مصرف آب به امری رایج تبدیل شود حتی پدیده‌ای با عنوان «دِرایوت شِیمینگ» (Drought Shaming) یا سرزنش همسایگان به دلیل مصرف بیش‌ازحد آب در شبکه‌های اجتماعی مطرح شده است. شهر «فرزنو» یک گام فراتر رفت و با استفاده از داده‌های کنتور‌های هوشمند، اخطار‌های خودکار برای تخلفات آبی ارسال کرد.
بر اساس پژوهش دانشگاه شیکاگو، این برنامه منجر به کاهش معنادار مصرف آب فضای سبز به میزان ۲.۹ درصد یا معادل ۱۷ گالن (حدود ۶۴ لیتر) در روز برای هر خانوار شد. البته نویسندگان مطالعه اشاره می‌کنند که واکنش‌های سیاسی منفی در پی آن، منجر به تعلیق صدور جریمه‌ها شد.
چالش‌های پیش‌روی به‌کارگیری فناوری‌های هوشمند برای صرفه‌جویی آب و انرژی
هزینه‌ها
نصب زیرساخت‌ها و فناوری‌های هوشمند جدید هزینه‌بر است. به‌عنوان مثال، زمانی که شورای شهر سیاتل تصمیم گرفت کنتور‌های هوشمند را به‌طور گسترده نصب کند، ۸۴ میلیون دلار بودجه در نظر گرفت؛ اما در نهایت ۱۷.۴ میلیون دلار اضافه هزینه به پروژه تحمیل شد. برای بهره‌برداری کامل از مزایای این فناوری‌ها، باید هزینه‌ها میان دولت‌ها، شرکت‌های خدماتی و مصرف‌کنندگان تقسیم شود.
خبر خوب اینکه مانند پنل‌های خورشیدی یا پمپ‌های حرارتی، این فناوری‌ها در درازمدت صرفه‌جویی اقتصادی خواهند داشت، اما هزینه اولیه بالا ممکن است مانعی برای پذیرش از سوی برخی خانوار‌ها و کسبوکارها باشد.
موانع فنی
اغلب دستگاه‌های هوشمند به‌تنهایی عمل نمی‌کنند؛ آنها به اتصال اینترنت پایدار و نرم‌افزار‌های پیشرفته برای پردازش داده‌ها نیاز دارند. این موضوع در مناطق دورافتاده یا مزارع، ممکن است چالش‌برانگیز باشد. همچنین استفاده از این فناوری‌ها ممکن است به دانش فنی نیاز داشته باشد که مصرف‌کنندگان عادی در اختیار ندارند.
در مورد سامانه‌های هوشمند آبیاری، «وزارت کشاورزی آمریکا» (USDA) توضیح می‌دهد که چگونه دکتر ساندرا گوزمان به کشاورزان کمک می‌کند تا بر ترس اولیه از فناوری‌های جدید غلبه کنند و نحوه استفاده مؤثر از یادگیری ماشین را در کنار شیوه‌های سنتی آبیاری بیاموزند.
رفتار مصرف‌کننده
همان‌طور که آزمایش شهر فرزنو نشان داد، برخی از مصرف‌کنندگان انرژی ممکن است نسبت به کنتور‌های هوشمند واکنش منفی نشان دهند، اگر آنها را نقض‌کننده حریم خصوصی یا استقلال فردی خود بدانند. سیاست‌گذاران باید به این نگرانی‌ها توجه کنند و مزایای شفاف این فناوری‌ها از جمله کاهش هزینه‌ها، صرفه‌جویی در آب و کاهش آلاینده‌ها را برای عموم برجسته سازند.
برخی مصرف‌کنندگان نیز نسبت به اشعه «رادیوفرکانسی» (RF) ناشی از کنتور‌های هوشمند ابراز نگرانی کرده‌اند؛ اما سازمان (Cancer.org) تأکید می‌کند که احتمال افزایش خطر سرطان در اثر زندگی در خانه دارای کنتور هوشمند بسیار پایین است زیرا میزان تابش بسیار ناچیز است.
همکاری دولت‌ها، صنایع و جوامع در صرفه‌جویی آب و انرژی
فناوری‌های هوشمند در صرفه‌جویی آب و انرژی از کنتور‌های خانگی گرفته تا سیستم‌های آبیاری بزرگ‌مقیاس متغیر است. دولت‌ها و صنایع باید نقش خود را در پذیرش این فناوری‌ها ایفا کنند، اما مالکان خانه‌ها و جوامع محلی نیز می‌توانند سهم داشته باشند.
هر کس می‌تواند فیلتر آب خانگی یا کنتور هوشمند آب نصب کند و از آب‌پاش یا سامانه آبیاری هوشمند برای فضای سبز خود استفاده کند. جوامع می‌توانند در ریزشبکه‌ها یا سیستم‌های ذخیره انرژی سرمایه‌گذاری کنند تا در مواقع قطعی برق، منبع پشتیبان داشته باشند.
با کاهش مصرف آب و افزایش بهره‌وری انرژی، می‌توانیم به اهداف مشترک مدیریت هوشمند منابع آبی و پایداری محیط‌زیست نزدیک‌تر شویم.
این گزارش با عنوان «نقش فناوری‌های هوشمند در حفظ آب و انرژی» در وبسایت تخصصی حوزه آب (HomeWater) منتشر شده است.
انتهای پیام/
