CC BY
20354
DOI:10.38197/2072-2060-2021-229-3-354-364
повышение
энергоэффективности «умных городов»
в период пандемии
covid-19
improving the energy efficiency of smart cities during the covid-19 pandemic
ПУШКАРЕВ МАКСИМ ДМИТРИЕВИЧ
Студент 3-го курса кафедры «Энергетический сервис и управление энергосбережением», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
MAKSIM D. PUSHKAREV
3-year student of theEnergy service and energy saving management Department, Moscow State Aviation Institute (National Research University)
пРОКОФЬЕВ ДМИТРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ
Доцент кафедры «Энергетический сервис и управление энергосбережением», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», к.э.н.
DMITRY A. PROKOFIEV
Associate Professor at the Energy service and energy saving management Department, Moscow State Aviation Institute (National Research University), PhD in Economics
АННОТАЦИЯ
Технологии «умного города» делают функционирование городской инфраструктуры более эффективным, а жизнь горожан - более комфортной и безопасной. В период пандемии COVID-19 они оказались очень востребованными, и это не могло не сказаться на энергоэффективности высокотехнологичных мегаполисов во всем мире. В данной статье рассмотрено влияние пандемии COVID-19 на «умные города», а также предложено решение проблемы энергоэффективности умных
Smart city technologies make the functioning of urban infrastructure more efficient, and the lives of citizens more comfortable and safe. During the COVID-19 pandemic, they were very popular, and this could not but affect the energy efficiency of high-tech megacities around the world. This article examines the impact of the COVID-19 pandemic on smart cities, and also offers a solution to the problem of energy efficiency of smart cities.
Энергоэффективность, «умный город», энергетическая инфраструктура, умные сети.
городов. ABSTRACT
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Energy efficiency, «smart city», energy infrastructure, smart grids.
Экономические потрясения способствовали более быстрым изменениям. Старая экономика рушится, и новые «кластеры» инноваций становятся ядром новой развивающейся экономики. Следует отметить, что подобные изменения происходят не только сейчас, а сопровождают экономическое развитие на протяжении трех последних столетий. Отчасти это связано с типами энергетических ресурсов, являющимися опорными для того или иного периода. В связи с этим можно выделить пять «волн», регулярно вызывающих экономические разрушения и связанные с ними перегруппировки ресурсов и соответствующих им инновационных двигателей экономики. Первая волна была связана с использованием энергии воды, в этот период на первом плане оказались добыча и обработка железа, механизация труда, текстильная промышленность и коммерция. На втором этапе, где основной движущей силой стала энергия пара, инновации коснулись развития железных дорог, сталелитейной промышленности, а также выращивания и обработки хлопка. Активное использование угля и электричества, в качестве основных источников энергии, привели к третьей волне, которая позволила активно внедрять инновации в химической промышленности, развивать электрический рельсовый транспорт. Пятидесятые годы прошлого века вывели на первые план инновации в области авиации, космоса, автомобилестроения. И все это благодаря использованию нефти и газа в качестве основных энергоносителей. Пятая волна инноваций была вызвана цифровой трансформацией
и повлекла за собой активное развитие био- и нанотехно-логий. И вот сейчас мы стоим на пороге шестой огромной волны инноваций, движимых возобновляемыми источниками энергии в сочетании с технологиями умного города. На первый план выходят проблемы энергоэффективности в условиях устойчивого развития экономики, а основной потенциал инноваций содержится, на наш взгляд, в области промышленной экологии, биофильного урбанизма, технологий использования водорода, систем хранения энергии и внедрения цикличной экономики. Последняя волна была в большей степени сильно инициирована пандемией. Интересно отметить, что новые волны в большинстве случаев совпадают с какими-то кризисами или критическими ситуациями, для преодоления которых общество мобилизует все возможные усилия.
¡ t 6-ая волна,вызванная
COVID-19
Энергия воды
1785 1845 1900 1950 1990 2020
Рис. 1. «Волны» инноваций в связи с энергетическими ресурсами
Смена режима
Сценарий 1
Мы меняем свое поведение, используем этот кризис для развития и подготовки к дальнейшим угрозам.
Неустойчивое развитие
1 ¿от г=. з г:,*:.
ШЛ
4 гк. ш 5=5. ? 1
91>
10'. 4 ~ > со'
и гг О 14 и»1 х> 15;»
16 гит ш
Кризис (Пандемия СОУ1<1-19)
Сценарий 2
Мы не извлекаем уроков из данного кризиса н продолжаем двигаться на ¡¡строчу следующему.
\
Сценарий 3
Мы не справляемся с данным кризисом. Необходимо "перезапустить" экономику.
----------
Рис. 2. Сценарии воздействия СОУШ-19 в соответствии с целями устойчивого развития, предложенными Организацией Объединенных Наций
Таблица
Классификация «умных городов»
Поколение Характеристика Основные признаки
Smart Sity 1.0 Технологически ориентированный город Применение технологий с целью повышения устойчивости, жизнеспособности и управляемости. Электрификация и переоснащение физической инфраструктуры внедрение изолированных IT-решений, формирование В энергетике: системы управления электроэнергией
Smart Sity 2.0 Высокотехнологичный управляемый город Применение технологий с целью повышения качества жизни и решения проблем в области здравоохранения,транспорта, окружающей средлы и экологии. Формирование первичной цифровой инфраструктуры Smart City за счет внедре-ния технологий loT. 3G/4G Широкополосного и мобильного-доступа к Интернету В энергетике: умные системы распределения и управления электроэнергией (Smart Grid, Micro Grid, Advanced Metering Infrastructure)
Smart Sity 3.0 Высокоинтелектуальный интегрированный город Обьединение технологий, стимулирующих развитие социальных интегра-цийи предпринимательства. Становление передовых цифровых сервисов (цифровая трансформация секторов) и формирование полностью интегрированной интеллектуальной инфраструктуры для сбора и аналитики данных и управления процессами во всех областях инфраструктуры в режиме реального времени. В энергетике: соединение системыраспределенияи потребления электроэнергии (Connected Smart Grid Systems), активный потребитель, ВИЭ
360
Нами были рассмотрены ключевые области, на которые влияет ШУГО-19. Вирус нанес ущерб каждой из них, но оказал наибольшее влияние на экономическую деятельность, связанную с потреблением энергии. Ограничение мобильности повлияло на увеличение потребления энергии, поэтому меры по повышению энергоэффективности в «умных городах» вышли на первый план.
На основе информации об основных областях, затронутых ШУГО-19, нами были разработаны три сценария воздействия ШУГО-19 на энергоэффективность «умных городов» во всем мире в соответствии с целями устойчивого развития, предложенными Организацией Объединенных Наций. Они заключаются в следующем: воздействие на окружающую среду, воздействие на общество и экономическое воздействие.
Рис. 3. Платформа энергоэффективности
Следует также отметить, что здесь большое место занимает энергосбережение, поскольку «умные города» и новые источники энергии являются одной из приоритетных целей Организации Объединенных Наций на ближайшие пять лет.
Пандемия COVID-19 вызвала бурный расцвет цифровых отраслей экономики, которые долгое время находились на периферии прогресса. Если охватить все сегменты, которые относят к кластеру smart-city, то глобально этот рынок уже сейчас приближается к отметке $700 млрд. Самые крупные отрасли по объему инвестиций, направленных на цифровизацию городов, это дороги и транспорт (27%), электроэнергетика (20%), здания (16%), прочая наземная инфраструктура (18%).
В мировой практике выделяют 3 фазы (поколения) развития «умных городов», отражающие смену ключевых технологий и типов осуществляемых проектов, которые условно называют SmartGty 1.0, 2.0, 3.0. В каждом из поколений в обязательном порядке присутствует блок, касающийся вопросов, связанных с энергоэффективностью.
Технологии управления умных городов можно рассматривать с двух позиций: что уже воплощено и активно используется на данный момент, и технологии, которые находятся в разработке/стадии внедрения (они заменят/ улучшат текущие решения или будут кардинально новыми). Надо отметить, что «умные города» отличает синергия технологий, т.е. невозможно внедрить единственную технологию и получить максимальный эффект.
Существуют также пассивные подходы для «умных городов», которые основаны на усовершенствовании дизайна статических структур или элементов, образующих города, и они
Рис. 4. Расходы бюджета города Москва по программе «Умный город», млрд руб.
демонстрируют статические реакции на требования городов. Например, естественная вентиляция и биоклиматика, жизнеобеспечение зеленых насаждений, обитаемость внутренних и наружных пространств, полив, каналы, дренаж, эффективность транспорта, борьба с загрязнением и т.д.
Для энергосбережения и роста энергоэффективности предлагается использовать платформу энергоэффективности, состоящую из интеллектуальных систем учета, плана устойчивого энергетического города и инструментов умного города.
Как активные, так и пассивные методы тесно связаны с энергоэффективностью городов. В целом интеллектуальная сеть находится в сфере активных подходов и имеет косвенные отношения с пассивными подходами с точки зрения энергосбережения. Потому что пассивные методы направлены на естественное снижение спроса на энергию.
Необходимость создания подобной платформы подтверждают статистические данные на примере Москвы, представленные на рис. 4, который показывает объем инвестиций в развитие технологий Смарт-сити. Наблюдается положительная динамика, которая в очередной раз доказывает значимость «умных городов».
В заключение можно сделать несколько выводов.
Энергоэффективность и использование возобновляемых источников энергии тесно связаны с вопросами энергетической безопасности и энергоснабжения, а следовательно, и с устойчивым развитием.
Переход на чистую энергию должен быть в центре планов экономического восстановления и стимулирования после СОУТО-19.
И активные, и пассивные методы тесно связаны с энергоэффективностью городов. В целом интеллектуальные сети относятся к активным подходам и имеют косвенное отношение к пассивным подходам с точки зрения энергосбережения. Потому что пассивные методы нацелены на естественное снижение спроса на энергию.
Внедрение технологий «умного города» может помочь городам предоставлять критически важные услуги и позволяет гражданам беспрепятственно продолжать свое взаимодействие. Это будет иметь решающее значение для укрепления городов против будущих потрясений и угроз.
364
Библиографический список / References
1. Abusaada Hisham, Elshater Abeer. COVID-19 Challenge, Information Technologies, and Smart Cities: Considerations for Well-Being. International Journal of Community wellbeing. 2020. Vol. 3. P. 417-424.
2. Sonn Jung Won, Kang Myounggu, Choi Yeol. Smart city technologies for pandemic control without lockdown. International Journal of Urban Sciences. 2020. Vol. 24. No. 2. P. 149-151.
3. IEA (2020), Sustainable Recovery, IEA, Paris https://www.iea.org/ reports/sustainable-recovery
4. IEA (2021), Covid-19 impact on electricity, IEA, Paris https://www.iea. org/reports/covid-19-impact-on-electricity
Контактная информация / Contact information
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4. Moscow Aviation Institute (National Research University) 4, Volokolamskoe shosse, 125993, Moscow, Russia. Прокофьев Дмитрий Алексеевич /Dmitry A. Prokofiev Пушкарев Максим Дмитриевич / Maxim D. Pushkarev [email protected]
