Согласно данным ООН, на сегодняшний день более 50% населения мира проживает в городах. Городских жителей становится все больше, к 2050 году до 70% людей станут представителями городского населения. При такой загруженности возникают проблемы не только с нехваткой жилья, но и с недостаточным энергоснабжением, появляются вопросы по рациональному использованию водных и энергоресурсов. Одним из самых действенных методов минимизации выбросов углекислого газа называют электрификацию транспорта. Современные технологии помогут отсрочить глобальное потепление. Например, до 2060 года нужно электрифицировать 90% всех авто.

Стремительная урбанизация, решения для рационального использования ресурсов и климатические изменения стали причиной того, что концепция умного города и развитой инфраструктуры стала одной из самых популярных в мире. Она отвечает запросам сегодняшнего общества, и с ее помощью возможно обеспечить качественную жизнь населения в экологически безопасной окружающей среде.

Энергосистемы будущего: вектор развития

В разрезе городов будущего ставку необходимо делать на возобновляемую энергию ветра и солнца, это альтернативная энергетика будущего. Нужно обратить внимание на уровень энергопотребления умных зданий. В идеале он должен равняться нулю. Важно фокусироваться на том, чтобы распространять повсеместную переработку отходов и превращать города полностью в экологичные.

Речь идет о том, что нынешняя инфраструктура неспособна удовлетворять потребности общества. Сегодня люди привыкли трудиться круглосуточно, «напрягая» энергетические сети, без учета всех возможностей возобновляемых источников энергии. Общая энергосистема и электрические сети также должны быть высокоэффективны. Умное уличное освещение, замкнутая система управления отходами — основа основ для городов будущего.

Города уже сегодня должны начинать совершенствовать существующие энергетические системы. Энергетика в будущем — это энергетически чистая инфраструктура, которая поможет сократить выбросы углекислого газа на 40% до 2030 года. Цифровая энергетика будущего полагается на цифровые сети распределения энергоресурсов и интеллектуальных систем управления.

Энергетика будущего: реальность и фантазии

Новые энергетические системы должны становиться все более надежными и устойчивыми. Главный недостаток в возобновляемых источниках — это то, что солнечная энергия и энергия ветра зависимы от природных процессов. Но все же они по-прежнему остаются главной надеждой экспертов при проектировании городов будущего и становятся основой умных городов. Солнечные панели — это переворот в мире энергетики. С 2011 года цены на них упали на две трети, что делает их отличным вариантом для инвестиций. При снижении цен на солнечные панели еще больше в выигрыше однозначно будут обычные люди и энергетика будущего. «Дармовое» тепло и электричество — это, несомненно, большой плюс для экономии при планировании семейного бюджета.

При таких источниках энергии (ветра и солнца) главной проблемой становится нестабильность природы. При таком раскладе задача современных ученых и экспертов — создание возможностей для накопления альтернативной энергии, продуцирование идей для ее грамотного распределения или преобразования в другой энергоноситель для последующего использования.

На данном этапе варианты хранения больших объемов энергии пока только изучаются. Передовая технология накопления — литий-ионный аккумулятор. Однако такие батареи способны хранить энергию кратковременно. Соответственно, главный челлендж для современных экспертов — увеличить объем накоплений.

Более долгий период хранения энергии характерен для ванадиевых батарей и редокс-батарей. За ними будущее рынка накопителей энергии. Такого рода батареи могут использоваться по 20 лет без потери емкости хранилища. Пока накопители, пригодные для масштабов целых городов, только на стадии разработки и очень дороги.

Интеллектуальные сети городов

Для энергетической системы городов будущего важна и интеллектуальная сеть, не зависящая от централизованного электроснабжения. Такие энергосистемы вместе со счетчиками позволяют оптимизировать энергию, получаемую от солнечных и ветряных источников. В системах будущего будут и микросети — они способны работать независимо от сети и обеспечивают защиту от перебоев. Владельцы микросетей смогут распределять и получать прибыль от энергии, которую они генерируют между собой.

Умные здания и взаимосвязанные кварталы будут состоять из компонентов энергосетей, которые абсолютно самодостаточны. Освободиться от выбросов углерода с помощью умных городов возможно только при поддержке и инициативности правительств государств. Управление энергосистемой города должно быть скоординировано и продумано на несколько лет вперед.

Города будущего уже рядом

Электроэнергетика будущего имеет еще несколько вариантов развития, один из которых — атомная энергетика будущего. Ее относят к «зеленой» энергетике, поскольку выбросы углерода в атмосферу при работе атомных электростанций довольно малы. АЭС по всему миру вырабатывают около 11% всей электроэнергии.

В течение нескольких последних десятков лет «новый урбанизм» стал реальностью в отдельно взятых странах и городах. В таких городах оптимизируют использование природных ресурсов, инфраструктура заточена под пешеходов и велосипедистов (соответственно, расстояния между объектами небольшие). Общественный транспорт меняют на экологически безопасный.

К примеру, городские власти Копенгагена (Дания) через несколько лет планируют обеспечить нулевой выброс CO2 в атмосферу, ориентировочно уже к 2025 году. В Мюнхене полный переход к использованию только альтернативных источников энергии планируется тоже на 2025 год.

На сегодняшний день существует множество проектов городов будущего. Сонгдо в Южной Корее построили с нуля по проекту умного города. Расположен он в 65 километрах от Сеула на территории в 600 гектаров. Стартовало строительство в 2001 году, и на него уже было потрачено более 35 миллиардов долларов. В начале 2016 года в Сонгдо начали заселяться жители и переезжать компании. Осталось дождаться воплощения в жизнь десятков других проектов умных городов.