امروزه محدودیت منابع انرژیهای فسیلی و مضرات آنها بر کسی پوشیده نیست. تاثیرات نامطلوب ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلایندگی شدید منابع زیست محیطی توجه همگان را به سمت انرژیهای نو و تجدیدپذیرجلب کرده است.
به گزارش صبح مشهد، بطورکلی منابع انرژیهای تجدیدپذیر به منابعی طبیعی گفته می‌شود که در متوسط زمان طول عمر انسان‌ها به طور مداوم تجدید می‌شوند. منابعی نظیر باد، آب، امواج، جذر و مد، نور خورشید و حرارت زمین. این انرژی‌ها اغلب در چهار حوزه تولید برق، گرم/سردکنندگی آب و هوا، حمل و نقل و مصارف روستایی (دسترسی‌های خارج از شبکه) مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. براساس آخرین گزارش نهاد سیاست گذاری شبکه انرژیهای تجدیدپذیر قرن ۲۱ام (REN21)، به ترتیب ۲/۱۹% و ۳/۲۷% از تولیدات برق دنیا در سال‌های ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵ از انرژیهای تجدیدپذیر تامین شده است که از میان انواع آن، بیشترین سهم تولید به انرژی خورشیدی اختصاص دارد. بطورکلی سرمایه‌گذاری برروی انرژیهای تجدیدپذیر در کشورهایی نظیر ایالات متحده و چین در سال ۲۰۱۵ به بیش از ۲۸۶ میلیارد دلار رسیده است. با توجه به میزان سرمایه‌گذاری وسیع در بخش انرژیهای تجدیدپذیر در این دو کشور و اهمیت بهره‌برداری از این منابع در سال ۲۰۱۵ تعداد ۷/۷ میلیون فرصت شغلی در صنایع وابسته به انرژیهای تجدیدپذیر ایجاد شده است که از میان انرژی خورشیدی و صنایع وابسته به آن بیشترین میزان سهم در تولید اشتغال را دارا هستند. نمودار زیر سهم مناطق مختلف جهان در انرژیهای تجدیدپذیر را نشان می‌دهد.
از سوی دیگر پارادایم شهر هوشمند سالهاست که به عنوان چشم‌انداز توسعه شهری یکی از مهمترین راه‌حل‌ها برای رسیدن به توسعه اقتصادی و صنعتی و رفع مشکلات کنونی است. هدف از ساخت یک شهر هوشمند بهبود کیفیت زندگی، رفع نیاز شهروندان و بهبود بهره‌وری از خدمات با استفاده از انفورماتیک و تکنولوژی شهری است. فناوری اطلاعات و ارتباطات اجازه می‌دهد تا مسوولان شهری به طور مستقیم با جامعه و زیرساخت‌های شهری تعامل داشته و همچنین بر حوادث، چگونگی پیشرفت شهر و افزایش کیفیت زندگی نظارت داشته باشند. در پیاده‌سازی شهر هوشمند با ادغام چندین راه‌حل در حوزه‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) و اینترنت اشیا (IoT) در یک فضای امن مدیریت دارایی‌های شهری صورت می‌گیرد. دارایی‌های شهری شامل سیستم‌های اطلاعاتی ادارات دولتی، کتابخانه‌های مدارس، سیستم‌های حمل و نقل، شبکه‌های توزیع آب، مدیریت دفع زباله، اجرای قوانین و دیگر خدمات اجتماعی است. با استفاده از حسگرهای یکپارچه و سیستم‌های نظارت برخط، داده‌ها و اطلاعات مربوط به شهرواندان و دستگاه‌ها جمع‌آوری می‌شوند. این اطلاعات و دانش بدست آمده از سطح شهر هوشمند می‌تواند به عنوان راه حلی اساسی و جدی برای بهبود ناکارآمدی‌ها، اتلاف منابع و بخشی‌نگری‌های کنونی مورد استفاده قرار گیرد. راهکارهای فناوری اطلاعات و ارتباطات کیفیت، عملکرد و تعامل خدمات شهری را به منظور کاهش هزینه‌ها، مصرف منابع و تماس میان شهروندان و دولت بهبود می‌بخشند.
برنامه‌های مرتبط با شهر هوشمند با هدف بهبود مدیریت جریان شهری و چالش‌های پاسخ‌دهی آنی توسعه یافته‌اند. بنابراین یک شهر هوشمند نسبت به شهری با رابطه ساده تراکنشی میان شهروندان خود از آمادگی بیشتری در پاسخگویی آنی به چالش‌ها برخودار است. با توجه به آن که در سال‌های اخیر در کشور خود شاهد افزایش بی‌رویه نرخ مهاجرت از روستاها به شهرها، گسترش کلان شهرها و بروز مشکلاتی نظیر ترافیک، محیط زیست، آلودگی هوا، تضعیف مدیریت شهری و کاهش کیفیت سرویس‌دهی به شهروندان بوده‌ایم. به نظر می‌رسد که شیفت پارادایم از شهرهای سنتی به شهرهای هوشمند بتواند میزان کنترل‌پذیری و مدیریت را تا سطح بالایی افزایش دهد. به عنوان مثال در حال حاضر وجود زیرساخت‌هایی مانند کارت ملی هوشمند، کارت سوخت هوشمند، دوربین‌های کنترل ترافیک هوشمند و سایر زیرساخت‌های موجود مدیریت شهری را با تحولات خوبی همراه کرده‌است. فراتر از این‌ها یک شهر هوشمند نیازمند امکانات هوشمند در زیرسیستم‌های مختلف نظیر اقتصاد هوشمند، حمل و نقل هوشمند، تجارت هوشمند، انرژی هوشمند و غیره است. با توجه به آنکه زیرساخت پیاده‌سازی و توسعه اکثر زیرسیستم‌های ذکر شده انرژی است، هوشمندسازی انرژی بخصوص الکتریسیته در الویت قرار می‌گیرد تا حدی که تامین منابع انرژی الکتریسیته اصلی‌ترین نیاز یک شهر هوشمند خواهد بود. تامین برق به روش‌های کنونی و با انرژیهای فسیلی و به صورت متمرکز نمی‌تواند چشم‌انداز روشنی برای شهرهای هوشمند باشد لذا ضرورت تامین برق به صورت توزیع شده، پاک، ارزان و پایدار مشهود است. از طرفی دسترس‌پذیری بالای انرژی خورشیدی، فناورانه بودن پنل‌های خورشیدی و همچنین امکان هوشمندسازی پنل‌ها با تجهیز آنها به تکنولوژی اینترنت اشیا (IoT) سبب می‌شود انرژی خورشیدی گزی
نه اصلی برای تامین انرژیهای هوشمند باشد.
اهمیت مشکلات نامبرده و همچنین لزوم توسعه همه جانبه و فناورانه کلان شهرها نیاز به هوشمندسازی در بحث انرژی و همچنین تولید و سرمایه‌گذاری در زمینه تولید محصولات مبتنی بر آن را افزایش می‌دهد. در این میان، کشور ایران با قرارگیری در میان مدارهای ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض شمالی در منطقه‌ای واقع شده است که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین ۱۸۰۰ تا ۲۲۰۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است که البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است. این مساله شانس تولید و بهره‌برداری موفق در زمینه انرژی خورشیدی به عنوان مکمل و یا جایگزین برای سوخت‌های فسیلی را افزایش می‌دهد. متاسفانه انرژی ارزان و سود بانکی بالا باعث شده است تا سرمایه‌گذاری در سیستم برق خورشیدی در کشور ما مقرون به صرفه به نظر نیاید حال آنکه در دراز مدت استفاده از این سیستم‌ها بسیار مقرون به صرفه بوده و تاثیر بسزایی در کم کردن آلودگی هوا خواهند داشت. هر متر مربع از سطح زمین که خورشید – در یک روز بدون ابر و آلودگی – بر سطح آن می‌تابد حدودا ۱۰۰۰ وات توان تابشی دریافت می‌کند. این انرژی تقریبا شامل تمام طیف‌های مرئی و نامرئی نور بوده و تبدیل تمام آن به الکتریسیته ممکن نیست. پنل‌های خورشیدی موجود در بازار تجاری، راندمانی در حدود ۱۲ تا ۱۷ درصد دارند و با توجه با اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون‌های دریافت انرژی نیست، هر متر مربع از این پنل‌ها حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ وات دریافت انرژی می‌توانند داشته باشند. البته باید توجه کرد که این میزان انرژی در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل است و زاویه پنل‌ها در فصول مختلف سال باید براساس حداکثر میزان دریافت تابش تنظیم شود. برای مثال در مناطق مرکزی ایران در تابستان زاویه تابش تقریبا عمود بوده و در زمستان حدود ۴۰ درجه نسبت به خط عمود انحراف دارد. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد تغییر میزان نور خورشید در طول روز است. در ساعات زیادی از شبانه روز به خصوص در زمستان پنل‌ها انرژی قابل توجهی تولید نمی‌کنند و حتی در روزهای ابری، هر پنل خورشیدی تقریبا یک دهم یا کمتر دریافت انرژی خواهد داشت. البته این مساله با توجه به آنکه در کشور ما به طور متوسط سالیانه بیش از ۲۸۰ روز آفتابی گزارش شده است، مشکل چندانی در مقوله تولید انرژی از منابع خورشیدی در ایران ایجاد نمی‌کند. همچنین باید توجه داشت که استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند در کنار سایر روش‌های تولید برق قرار گرفته و به مرور مسیر تکامل خود را طی کند. به صورتی که در روزهای بارانی و ابری می‌توان از نیروگاه‌های سنتی برای تامین نیرو و یا از انرژی ذخیره شده در باتری جاسازی شده در کنار پنل‌های خورشیدی استفاده کرد. مسایل مرتبط با بازار برق، خرید و فروش برق به کشورهایی که با ما مسافت زیادی فاصله دارند و بهره بردن از اختلاف ساعت، مباحث ذخیره‌سازی انرژی و قابلیت اطمینان از جمله مهمترین موضوعات برای تجهیز یک کلان شهر به نیروگاه‌ها و پنل‌های خورشیدی و تولید توزیع شده برق در آن است و باید بیش از پیش مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.
سیده باهره حسن پور کارشناس سخت افزار و شبکه صنایع روشنایی مازی نور
