خانه‏‏‌های هوشمند؛ مسیری برای کربن صفر خالص

دنیای‌اقتصاد : با استقبال از پیشرفت‌‌‌های هوش مصنوعی و شبکه‌‌‌های بی‌‌‌سیم، خانه‌‌‌های هوشمند می‌توانند انتقال خالص کربن را به صفر برسانند. دستگاه‌‌‌های انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر مانند پنل‌‌‌های خورشیدی، نقش مهمی در انتقال به کربن صفر خالص بازی خواهند کرد. پیشرفت در هوش مصنوعی و شبکه‌‌‌های بی‌‌‌سیم به سیستم‌های این دستگاه‌‌‌ها اجازه می‌دهد تا در چیزی که دانشمندان آن را «اینترنت انرژی» می‌‌‌نامند، یکپارچه شوند. برای حل مساله مدیریت انرژی، راه‌‌‌حلی مبتنی بر استفاده از اینترنت پیشنهاد شده است که به اینترنت انرژی موسوم است. رشد چشمگیر فناوری‌‌‌های اطلاعات و شبکه‌‌‌های هوشمند این امکان را فراهم ساخته است تا به کمک استفاده از توانمندی‌‌‌های اینترنت بین عرضه و تقاضای همزمان انرژی موازنه‌‌‌ای برقرار شود.

اینترنت انرژی که با فرم کوتاه IOE نمایش داده می‌شود، یک مفهوم به عنوان یک حوزه ترکیبی از فناوری و توزیع انرژی است که سازوکارهایی را برای بهبود استفاده از توانمندی‌‌‌های مبتنی بر شبکه هوشمند فراهم آورده است. در این حوزه، از فناوری اینترنت اشیا به منظور گردآوری و تحلیل داده‌‌‌ها در زمان واقعی جهت مدیریت هوشمند انرژی استفاده می‌شود. پنل‌‌‌های خورشیدی نوعی منبع انرژی توزیع‌‌‌شده (DER)  هستند. DER ‌ها مانند وسایل نقلیه الکتریکی و باتری‌‌‌های خورشیدی، واحدهای تامین برق در مقیاس کوچک هستند که می‌توانند عرضه اضافی یا کاهش تقاضا را در شبکه فراهم کنند. مدل‌‌‌سازی‌‌‌ها پیش‌بینی می‌کنند که تا سال ۲۰۵۰ تا ۴۵‌درصد از برق در برخی کشورها مانند استرالیا، توسط DERهای متعلق به مصرف‌کننده تولید می‌شود. این فناوری‌‌‌ها با سرعت در حال پیشرفت بوده و به‌‌‌طور قابل‌‌‌توجهی مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه هستند. علاوه بر این، آژانس بین‌المللی انرژی گزارش می‌دهد که‌ DERها محرک اصلی انتقال جهانی به انتشار خالص صفر خواهند بود.

معرفی اینترنت انرژی

فناوری‌‌‌های DER با معرفی انرژی پاک و تجدیدپذیر، نقش مهمی در رسیدگی به چالش‌‌‌های امنیت آب و هوا و انرژی ایفا خواهند کرد. آنها نقش مهمی در طرح سیستم‌های یکپارچه اپراتور بازار انرژی ایفا می‌کنند که یک سناریوی تغییر روش را برای ‌گذار از انرژی زغال‌‌‌سنگ ترسیم می‌کند. برای اینکه‌ DERها به ما کمک کنند تا به صفر خالص برسیم، باید عرضه و تقاضای انرژی را در مقیاس عظیم درک، نظارت و مدیریت کنیم. به لطف پیشرفت در هوش مصنوعی (AI)  و سرعت و کیفیت شبکه‌‌‌های بی‌‌‌سیم، این امر می‌تواند به زودی به واقعیت تبدیل شود. تا سال ۲۰۵۰ تا ۴۵‌درصد از برق استرالیا توسط DERهایی مانند باتری‌‌‌های خورشیدی روی پشت بام تولید خواهد شد.

بهینه‌‌‌سازی منابع انرژی تجدیدپذیر

در اینترنت انرژی، همه‌ DER‌ها می‌توانند برای توزیع قابل اعتماد انرژی با استفاده از شبکه‌‌‌های ۶G و ۵G و فناوری هوش مصنوعی متصل و یکپارچه شوند. بسیاری از اتصال‌ DERها برای تشکیل شبکه‌‌‌ای از دستگاه‌‌‌های هوشمند هستند. اپراتورهای انرژی می‌توانند منابع انرژی را بهینه کرده و عملکرد را در سراسر سیستم به حداکثر برسانند. به علاوه دولت‌‌‌ها می‌توانند با توسعه سیاست‌‌‌ها و مقررات آگاهانه در این امر یاری‌رسان باشند. این موضوع برای افزایش گسترش فناوری‌‌‌های DER در جوامع و اطمینان از دسترسی عادلانه به انرژی و قیمت‌گذاری موردنیاز است. مشتریان نیز می‌توانند با بهینه‌‌‌سازی تولید و مصرف انرژی در هزینه خود صرفه‌‌‌جویی کنند. همه این مزایا باید درکنار هم باشند تا انگیزه بیشتری برای تولید انرژی تجدیدپذیر ایجاد شود و در مسیر صفر خالص ما را یاری کنند.

هدایت ماشین‌‌‌های هوشمند، پاک و انرژی‌‌‌زا با هوش مصنوعی

برق عرضه شده توسط DER در حال حاضر به چند متغیر مانند آب و هوا وابسته است. یک پنل خورشیدی می‌تواند در یک روز آفتابی انرژی بیشتری نسبت به یک روز بارانی تولید کند. با این‌‌‌حال، سیستم‌های فعلی تولید و ذخیره‌‌‌سازی را بهینه نمی‌‌‌کنند. قدرت پیش‌بینی هوش مصنوعی می‌تواند برای پیش‌بینی تاثیرات بر‌ DERها مانند آب‌‌‌وهوا استفاده شود. آنها همچنین می‌توانند دوره‌های اوج تقاضا را برای کمک به مدیریت تولید و به حداقل رساندن ضایعات شناسایی کنند. در یک سیستم هوشمند، مشتریان یک پلتفرم دیجیتال امن خواهند داشت که به مصرف‌کننده اجازه می‌دهد تصمیم بگیرد که چه زمانی تولیدکننده و چه زمانی مصرف‌کننده شود. به این معنا که می‌تواند تصمیم‌گیری‌‌‌هایی مانند زمان مصرف، ذخیره یا عرضه به شبکه توزیع را به حالت خودکار تبدیل کند. این سیستم می‌تواند راه‌‌‌حلی بهینه برای یک فرد و نیازهای او بیابد، در حالی که ثبات کل سیستم را نیز در نظر می‌گیرد.

اینترنت عادلانه و مسوولانه انرژی

در حال حاضر، نفوذ فناوری‌‌‌های هوش مصنوعی در DERها بسیار کم است. اما برای مدت طولانی این‌گونه نخواهد ماند. تحقیقات بازار پیش‌بینی می‌کند تا سال ۲۰۲۹ رشد گسترده‌‌‌ای در پلتفرم‌‌‌های DER فعال با هوش مصنوعی وجود داشته باشد. اما بسیار مهم است که اینترنت انرژی آینده با هوش مصنوعی، عادلانه و مسوولیت‌‌‌پذیر باشد. ما باید با احتیاط و دقت قدم برداریم. اولین نگرانی اصلی، حفظ حریم خصوصی است. تکنیک‌‌‌های محافظت از حریم خصوصی داده‌‌‌ها بسیار مهم است. ما به آنها برای مدیریت و تجزیه و تحلیل داده‌‌‌های حساس مکان، زمان و مصرف انرژی، نیاز داریم تا اطلاع‌‌‌رسانی و مدیریت منابع انرژی را به طور موثر اجرا کنیم. این سیستم همچنین باید در برابر تهدیدهای خارجی ایمن باشد. برای مثال، اجزای فیزیکی اینترنت انرژی مانند‌ DERها باید در برابر شرایط آب و هوایی متغیر مقاوم باشند. زیرساخت‌‌‌های دیجیتالی (نرم‌‌‌افزار، الگوریتم‌‌‌ها و داده‌‌‌ها) باید قوی و در برابر حملات سایبری محافظت شوند.

در نهایت، آموزش مدل‌‌‌های هوش مصنوعی مورد استفاده برای اطلاع‌‌‌رسانی به مدیریت سیستم باید فراگیر باشد و طیف وسیعی از کاربران را از مکان‌‌‌ها و جمعیت‌‌‌های مختلف پوشش دهد. به عنوان مثال، محله‌‌‌های ممتاز به احتمال زیاد تعداد زیادی از پنل‌‌‌های خورشیدی را بالای پشت بام دارند. مدل‌‌‌های آموزشی صرفا بر اساس آن داده‌‌‌ها منجر به سوگیری مدل و یک سیستم ناعادلانه می‌شود. پروژه‌‌‌های متعددی با هدف توسعه فناوری هوش مصنوعی عادلانه برای در دسترس قرار دادن بازار DER  و اکوسیستم اینترنت انرژی ‌برای همه مردم، کلید خورده است. این پروژه‌‌‌ها به کشف حفاظت از زیرساخت‌‌‌های حیاتی و انعطاف‌‌‌پذیر، پیشرفت تحقیقات در زیرساخت‌‌‌های دیجیتال حیاتی برای کمک به ایجاد جهانی عادلانه‌‌‌تر، ایمن‌‌‌تر و پایدار به ما کمک می‌کنند.