Насколько «умными» являются города Швейцарии?

Электробус TOSA заряжает свои батареи во время остановки и входа/выхода пассажиров. ABB

Мы постоянно читаем об инновациях в области энергетики. Но достаточно ли только этих высокоэффективных и обеспечивающих низкий уровень энергопотребления «зелёных» технологий для того, чтобы создать экологически чистые города, в которых мы реально хотели бы жить в светлом будущем?

Пассажиры автобуса № 23 женевского оператора услуг общественного транспорта TPG, курсирующего между аэропортом Куантрен и районом Женевы Каруж, возможно, и не сразу заметят что-то необычное, даже если захотят. Конечно, автобусы этого маршрута удивительно чистые и тихие. Тихие настолько, что слышно, как шины шуршат по асфальту. И да, USB-порты, встроенные в опорные стойки (с любезным предложением: «Зарядите свой мобильник!»), пока нечасто встречаются в городских автобусах.

Но то, что делает этот автобус действительно уникальным, происходит так быстро, что вы и глазом моргнуть не успеете: каждые несколько остановок с его крыши выдвигается механический манипулятор (надо заметить, что на этом маршруте нет воздушных линий электропередач) и сам подсоединяется к неприметному подвесному порту зарядки аккумулятора, который легко можно принять за обычный фонарь. За время, пока пассажиры выходят и заходят, зарядка завершается, и электробус двигается дальше. Привет Москве, которая тоже сейчас старается запустить свой электробус — с переменным успехом!

Тогда, может быть, московским коллегам стоит присмотреться к опыту Женевы и к ее «Системе оптимизации электропитания троллейбусов» (Trolleybus Optimisation Système Alimentation» — TOSAВнешняя ссылка), первой системе, применённой к крупногабаритным транспортным средствам. Парк машин, использующих эту систему, состоит из 20 электробусов, обходящихся без вредных выбросов в атмосферу. Каждый из них способен перевозить примерно по 130 пассажиров. Введены в эксплуатацию они были в марте этого года в рамках партнёрских отношений компании TPG, городского Управления по развитию промышленности и технологий (OPI), коммунального предприятия SIG и местного филиала швейцарского технологического холдинга ABB.

Благодаря технологии флэш-зарядкиВнешняя ссылка автобусы могут частично подзаряжать свои аккумуляторы в 13 точках по маршруту, завершая процесс полной зарядки (а это занимает всего лишь около пяти минут) на конечной остановке. Компания ABB ожидает, что в результате удастся сократить объём выбросов углекислого газа в атмосферу на 1000 тонн в год на каждый такой автобус.

От «умных» городов к «умным» кантонам

Согласно информации сайта кантона ЖеневаВнешняя ссылка, технология флэш-зарядки автобусов TOSA — не единственное технологическое решение в области электротранспорта, хотя и наиболее впечатляющее. Подзаряжаться транспортные средства могут также в процессе торможения, за счёт замедления хода или при движении «под горку». Однако куда важнее другое: «умными» становятся не города, в котором каждый год перекладывают плитку, а населеннные пункты, культивирующие ответственный и рациональный подход к сохранению энергии, управлению энергоресурсами и к передаче энергии на дальние и средние расстояния. Именно такой подход и лежит в основе так называемых «умных» энергетических систем, которые сейчас широко внедряются в Швейцарии, с тем чтобы действительно сделать города этой страны по-настоящему «умными».

План действий в рамках программы «Цифровая ШвейцарияВнешняя ссылка» состоит из следующих компонентов:

«Координационный центр „умных“ городов» (Smart City Hub). Проект, реализуемый правительствами городов Санкт-Галлен, Винтертур, Цюрих и Цуг при участии компаний Die Post и Swisscom, нацелен на «завершение реализации» уже существующих региональных программ, а также на то, чтобы наладить связи между их участниками, помогая им претворить в жизнь все свои инновационные идеи как на федеральном, так и на локальном уровнях.

«Цифровой близнец» (Digital Twin). Этот проект, реализуемый стартапом «Nomoko» и Государственными швейцарскими железными дорогами SBB в партнёрстве с компаниями Swisscom, Die Post и AMAG (автодилер), использует специальное программное обеспечение, которое помогает в создании трёхмерной модели города, наглядно визуализирующей различные формы и режимы взаимодействия разных типов инфраструктур (системы транспортные, телекоммуникационные, энергетические и т.д.). Первая такая модель будет создана для города Базель.

«Умные деревни» (Smart Villages). Цель этого проекта, возглавляемого Рабочим сообществом горных регионов Швейцарии (Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für die Berggebiete — SAB), состоит в том, чтобы подготовить коммуны и регионы к использованию цифровых возможностей не только посредством внедрения технологических инноваций, но и через активное участие и привлечение всех заинтересованных сторон. Пилотные проекты будут запущены в пяти тестовых общинах кантона Вале.

Что такое «умный» город? Ответы на этот вопрос могут быть разными. В государственной программе «Умные города ШвейцарииВнешняя ссылка», разработанной Федеральным ведомством по делам энергетики страны, говорится, что в «умном» городе уровень жизни его жителей должен быть максимально высоким, а уровень потребления ресурсов — минимальным, а всё благодаря взаимосвязанной инфраструктуре, которая должна быть «интеллектуальной» не только в смысле развития цифровых технологий, но ещё и за счёт использования «пассивных или саморегулирующихся механизмов».

В экономической стратегии развития кантонаВнешняя ссылка на период до 2030 года Женева вывела эту концепцию на качественно новый уровень, распространив её за пределы города и взяв на себя обязательство сделать «умным» весь кантон. Программа нацелена на интеграцию «новых технологий для оптимизации ежедневного и стратегического управления территорией в соответствии с требованиями экологической стабильности». Но достаточно ли таких технологических инноваций, как автобусы TOSA, чтобы сделать город или кантон в полном смысле «умным»?

Используя «коллективный разум»

Джанфранко Мои (Gianfranco Moi), первый Замминистра кантона Женева по делам развития, исследований и инноваций, считает, что большое количество технических возможностей, доступных для использования в городской среде, имеет как плюсы, так и минусы. Он говорит, что сейчас и на федеральном, и на кантональном уровне, да и на уровне общин и муниципалитетов, а также в частном и публичном секторах экономики, активно развивается так много различных программ, что это весьма усложняет необходимый процесс эффективного использования передового опыта и формирования некоей общей технологической стратегии.

«В нашем распоряжении сейчас уже и так имеется огромное количество „умных“ инициатив, но реализовать их сложно из-за нашей раздробленности», — сказал Дж. Мои, выступая недавно в Женеве на швейцарско-американской встрече в рамках Дней энергетических инноваций 20 августа 2018 года (см. подробности ниже), добавив, что в состав одного только кантона Женева входят 45 общин и у каждой из них есть своё суверенное правительство. И каждое имеет свою стратегию.

«Для создания „умного“ города или кантона нам необходимы надёжные инфраструктура и сети, а ещё интегрированные в эти системы датчики и аналитические ресурсы для сбора и обработки соответствующих данных. Сейчас все эти условия в основном здесь соблюдаются, но главная проблема — объединить их в общую систему». Как объяснил Дж. Мои, отсутствие достаточной степени гармонизации усилий на местном, региональном, федеральном и международном уровнях в области энергетики может привести к более высоким инвестиционным затратам на инфраструктуру из-за реализации «уникальных», а не универсальных проектов, и из-за неспособности внедрять на местах уже и так успешно работающие и оправдавшие себя решения.

«Главная проблема для нас — объединить наши интеллектуальные усилия и наработки. Именно это нам необходимо сделать», — сказал Дж. Мои. Этот призыв к действию услышал и Федеральный совет, правительство Швейцарии, которое объявило 5-го сентября 2018 года о начале реализации модернизированной стратегии «Цифровая Швейцария». Главная её составляющая — план действий Министерства энергетики по поддержке проектов «умных» городов и регионов. В частности, министерство подчеркнуло необходимость согласовать те усилия, которые уже предпринимаются в стране, посредством реализации мер по «предотвращению возможного дублирования решений и по повышению уровня осведомлённости о них как на государственном, так и на международном уровнях».

Не только «умные», но и жизнеспособные

Уделяя особое внимание высокой эффективности, низкому уровню потребления ресурсов и высокому качеству жизни, концепция «умных» городов обладает рядом преимуществ. Но по мнению Игоря Линькова, главы Инженерно-исследовательского центра армии США (US Army Engineer Research and Development Center) и доцента Университета Карнеги Меллон (Carnegie Mellon University), фокус исключительно на рациональности технологий в городской энергетической инфраструктуре может быть не самым умным решением.

В своём выступлении на швейцарско-американских Днях энергетических инноваций (SUEID) в этом году Игорь Линьков предупредил, что, хотя интеллектуальные энергетические системы и рассчитаны на высокую эффективность, есть все-таки вероятность, что понадобятся ещё и альтернативные меры, когда дело касается их устойчивости или способности восстанавливаться после сбоев, например в результате природного катаклизма или прицельной хакерской атаки. «Как правило, у интеллектуальных систем есть централизованный центр управления, в то время как отказоустойчивые системы больше полагаются на резервирование и дублирование. Поэтому они менее эффективны, чем „умные“ системы, но им легче восстанавливаться после сбоев или внешних вредоносных воздействий», — пояснил И. Линьков.

Главный вопрос с его точки зрения состоит в том, как создать и обслуживать энергетические системы, которые были бы одновременно интеллектуальными (рациональными) и жизнеспособными (способными восстанавливаться после непредвиденных сбоев). Чтобы добиться такого сбалансированного компромисса, по его словам, необходимо разработать показатели устойчивости на всех уровнях энергетической системы, начиная от физической инфраструктуры до информационных технологий и социальных взаимодействий.

Если вернуться к автобусам TOSA, снаружи и внутри на них красуются яркие разноцветные наклейки: «TOSA — электрические автобусы, сделанные в Женеве», «Женевская инновация». Удобные, эффективные и не отравляющие атмосферу вредными выбросами, они поистине являются триумфом сегодняшних швейцарских инноваций. При этом очевидно, что ключевую роль в формировании действительно «умной» городской Швейцарии будут играть именно инновационные методы планирования, установления связей и защиты энергетических систем.

Швейцарско-американские дни инноваций

В конце лета, 20 августа 2018 года эксперты из Швейцарии и США провели 5-е Швейцарско-американские Дни энергетических инноваций (SUEID 2018Внешняя ссылка), организованные Федеральным Ведомством по делам энергетики и компанией «Swissnex BostonВнешняя ссылка». Представители федерального правительства Швейцарии, научного сообщества и промышленности из обеих стран обсудили последние новости в области рационализации энергетических системы и в сфере обеспечения достаточной степени их гибкости и мобильности. Вот только несколько проектов, представленных на SUEID 2018, цель которых сделать и швейцарские, и американские города более «умными».

Такси-дроны

Лоран Хорват (Laurent Horvath), представлявший Управления по развитию экономики Женевы (Office de Promotion des Industries et des Technologies), представил технико-экономическое обоснование целесообразности использования такси-дронов, подготовленное кантоном Женева и Европейским инновационным партнёрством в области создания «умных» городов и сообществ (EIP-SCCВнешняя ссылка). По его словам, идея состоит в том, чтобы пересмотреть традиционный подход, предусматривающий воплощение новых технологических решений по схеме «сверху вниз», за счёт проведения консультаций с гражданами страны по поводу их опасений и интересов, связанных с использованием новых технологий, включая вопросы правового регулирования и обеспечения сохранности частных данных. Результаты анализа этого технико-экономического обоснования будут готовы в 2019 году, и если они окажутся положительными, то тогда испытания такси-дроновВнешняя ссылка начнутся в Женеве уже в 2021 году.

Блокчейн – не только биткойны

Двое докладчиков рассказали аудитории SUEID о том, как технология блокчейн может быть использована в управлении энергетическими системамиВнешняя ссылка. Дейл Монтрон (Dale Montrone), вице-президент по производству американской компании DomaniSystems, Inc. из штата Коннектикут, описал, как его компания помогает клиентам разрабатывать и тестировать «умные» контракты, основанные на этой технологии (компьютерные программы, осуществляющие защищённые операции или обеспечивающие соглашения между сторонами в рамках интеллектуальных энергетических сетейВнешняя ссылка). По словам Д. Монтрона, «умные» контракты будут очень полезны в будущем в качестве метода управления операциями в сфере энергетики.

Тем временем Роман Рудель (Roman Rude), глава Института прикладной экологической устойчивости антропогенной среды (Institute for Applied Sustainability to the Built EnvironmentВнешняя ссылка) при Университете прикладных наук и искусств Итальянской Швейцарии (Scuola universitaria professionale della Svizzera italianaВнешняя ссылка), говорил об отпочковавшейся от своей группы компании Hive PowerВнешняя ссылка, которой он оказывает консультационные услуги. Созданная для управления распределением энергии между децентрализованными местными коммунами технология этой компании, базирующаяся на идеях и методах «блокчейн», предназначена для оптимизации процессов, например в сообществах, потребляющих энергию собственного производства, которые начали действовать в рамках пересмотренного швейцарского правительственного Постановления об основах энергообеспечения (EnergieverordnungВнешняя ссылка) в редакции от 1 января 2018 года.

Данные от и для потребителей

Марко Миотти (Marco Miotti), кандидат наук Массачусетского технологического института (MIT) в Бостоне, представил сайт carboncounter.comВнешняя ссылка, который возник в качестве побочного продукта исследований, посвящённых выбросам в атмосферу парниковых газов. Этот интернет-инструмент позволяет пользователям сравнивать уровень и стоимость выбросов, которые генерируются при вождении различных автомобилей: работающих на бензине, гибридных и электрических, и все это на основе данных о поездках и о местонахождении транспортных средств, предоставленных самими пользователями. «Такие виды интерактивных инструментов — это новый способ прямого взаимодействия с потребителями. Похоже, этот тип информации, которая потенциально и без серьёзных вложений может повлиять на их покупательские решения, пользуется большим спросом».

Обогрев и охлаждение благодаря Женевскому озеру

Мишель Монард (Michel Monnard) из компании SIGВнешняя ссылка представил проект «GeniLac», который использует воду, получаемую с глубины 45 метров (148 футов) Женевского озера, для естественного охлаждения и обогрева зданий. Эта вода, среднегодовая температура которой составляет примерно +7 по Цельсию, закачивается в здания летом для того, чтобы их охладить, а зимой при помощи тепловых насосов она используется для их обогрева. Версия этого проекта меньшего масштаба уже десять лет помогает контролировать температуру внутри зданий, расположенных в районе Площади наций (включая офисы ООН, Всемирной организации интеллектуальной собственности и Международного комитета Красного Креста). Новая инициатива предполагает расширить эту сеть, включив в неё Женевский аэропорт и центр города уже в 2022 году. Подробнее о ней в материале по ссылке. 

Перевод с английского: Нина Шулякова