物联网为智慧城市提供了智慧能源解决方案

世界正变得越来越城市化

我们生活在一个日益城市化的世界里，一半以上的人口居住在城市里。在全球范围内，城市化正在快速推进：据估计，每周约有300万人迁入城市。按照这个速度，预计到2050年，世界城市人口的比例将达到66%。

城市生活通常与更高的教育水平、更好的医疗保健、更多的社会服务以及更多的文化和政治参与机会有关。与此同时，城市化对社会经济发展和环境保护提出了可持续的挑战。这与非洲和亚洲地区尤其相关，因为在这些地区，城市化速度最快。

城市发展导致高能耗

鉴于世界城市化趋势，城市需要为工业和商业活动、交通、建筑和基础设施、供水和食品生产提供持续的能源供应。研究人员发现，城市消耗了全球75%的能源，并排放了全球50%到60%的温室气体。其中电力和热能生产是最大的温室气体排放来源，其次是农业、工业、交通、建筑和其他部门。

如果不采取缓解措施，到2050年，城市能源使用量将增加三倍以上。这将在我们的星球上留下巨大的生态足迹。

智慧城市提供智慧能源解决方案

降低能源消耗是一个高度优先的问题，其解决方案可能在于采用物联网智慧城市提供的节能技术。智慧城市概念采用物联网传感器和其他技术，用于从城市基础设施的各个方面收集有价值的数据：道路、桥梁、铁路、通信、水、电力、主要建筑物等。随着预测分析和数据科学的应用，可以对收集到的数据进行处理，以提高服务提供商的效率并改善市民的生活质量。

物联网智慧城市提供了许多旨在优化能源利用的解决方案，其中一些概述如下：

智能电网

智能电网是将数字技术融入传统电网的一种方式。这允许用户和电力供应商之间进行双向通信。一方面，消费者可以通过一个专用的应用程序来跟踪他们用了多少电；另一方面，能源公司可能会与客户沟通，告知他们洗衣机的最佳运行时间，例如，当电网有足够的电力或电力价格较低时使用。

智能电网配有传感器，可收集和传输有关电力供应和使用的数据，目的是通过更有效地管理和控制电器和系统来提高效率，最大限度地减少环境影响，并降低总体成本。

智能电网的好处是巨大的：

▲可靠性。随着智能电网技术的发展，由于加强了网络监控，因此停电的次数将越来越少。此外，典型的智能电网具有自我修复能力，这意味着在中断后通过自动重新路由可以更快地恢复电力。在自然灾害发生的情况下尤其需要这样做，因为获得光、热和通信是至关重要的。

▲节省成本。智能电网除了减少停电之外，还降低了电力供应商的生产和配电成本。从消费者的角度来看，它为优化电力消耗和减少电费提供了机会和动力。

▲环境健康。可再生能源对传统电网提出了挑战，因为它们取决于天气并且难以预测。智能电网使整合可再生能源变得更加容易，例如不排放温室气体的风能或太阳能。据估计，到2030年，这可能会减少电力部门多达30%的空气污染，并大大改善环境健康。

高级的计量基础设施

高级计量基础设施（AMI）或智能电表与智能电网密切相关，但这些术语不应混淆。智能电网是一个更广泛的概念，涉及能源供应改善、知情消费和减少环境影响。

智能电表是一种家庭自动化设备，它向能源供应商和能源消费者提供关于能源使用的近实时数据。它使最终用户能够更加了解自己的能源消耗模式，并更好地管理能源消耗。研究显示，拥有智能电表的人变得更加节能：85%的智能电表拥有者改变了在家里做事情的方式，以减少能源消耗，例如，他们让无人的房间关灯，不让电器处于待机状态。

此外，智能电表允许公用事业公司提供特定地区所需的能量，从而提供可观的运营、客户服务和财务效益。这促使各国开始部署越来越多的智能电表：例如，在英国，政府宣布打算在2020年前在全国所有家庭中推广智能电表。

高效的公共照明

高效的公共照明是物联网智慧城市中另一个为降低能耗提供空间的领域。在这里，一个可能的解决方案是采用基于LED的路灯，通过智能控制和运动传感器进行增强，允许在必要时自动打开和关闭。（来源物联之家网）目前，路灯照明占一个城市总耗电量的40%，但是LED和智能控制的结合将使城市减少高达85%的能耗。

智能路灯通过不同的通信网络连接到中央控制系统，以便向管理服务器传送数据。这使得监控和调节路灯成为可能，包括：

▲改变光照强度，例如，在发生事故的地方或在天气条件恶劣的时候增强照明；

▲进行远程监控，以检测LED的问题并发出维修警报；

▲更精确地测量每盏路灯的耗电量，以便城市只为实际使用的电力付费。

智能照明基础设施的好处不仅仅是改善照明和节能。不同类型的传感器已经被集成到智能街道照明中，以便监测空气质量、噪音、温度、湿度和辐射，以增强环境控制的目的。

智慧能源采用的挑战

智慧城市技术具有解决能源消耗问题的巨大潜力，但显而易见的问题是，为什么它尚未得到广泛采用？智慧能源解决方案部署的主要障碍有三个：安全问题、缺乏政策和消费者意识。

▲安全问题

与任何物联网技术一样，安全是人们关注的主要问题。侵入智能电网可能导致电力中断，给个人和企业造成数百万美元的损失。从智能电表收集的数据也可能成为网络攻击的目标，因为它提供了消费者能源使用模式及其整体生活方式的详细信息。

▲缺乏政策

缺乏智慧能源政策是能源公司面临的第二个挑战。没有正确的政策和标准，就不可能确保节能系统的互操作性和安全性。需要定义统一的标准来制定对智慧能源解决方案实施和一般操作的要求，这是高效能源系统的关键。

▲消费者意识

对人们进行有关智慧能源的教育对于其接受至关重要。消费者意识的缺乏造成了误解，例如在家中安装智能电表可能会导致与电磁辐射场相关的健康问题。虽然还没有证实这一点，但反对智能电表的运动在一些国家正在取得进展。消费者意识计划可以帮助人们了解智慧能源技术的好处和影响。

总结

物联网智慧城市降低能耗的举措包括但不限于智能电网、智能计量和智能公共照明。它们为降低能源成本、减少温室气体排放和改善整体城市生活铺平了道路。能源部门已经开始实施传感器和网络，以使所有物体相互连接，从而为物联网的发展做出贡献。然而，新的城市能源形式挑战了传统的公用事业商业模式，这需要采取深思熟虑的措施。