世界正變得越來越城市化

我們生活在一個日益城市化的世界里，一半以上的人口居住在城市里。在全球范圍內，城市化正在快速推進：據估計，每周約有300萬人遷入城市。按照這個速度，預計到2050年，世界城市人口的比例將達到66%。

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城市生活通常與更高的教育水平、更好的醫療保健、更多的社會服務以及更多的文化和政治參與機會有關。與此同時，城市化對社會經濟發展和環境保護提出了可持續的挑戰。這與非洲和亞洲地區尤其相關，因為在這些地區，城市化速度最快。

城市發展導致高能耗

鑒于世界城市化趨勢，城市需要為工業和商業活動、交通、建筑和基礎設施、供水和食品生產提供持續的能源供應。研究人員發現，城市消耗了全球75%的能源，并排放了全球50%到60%的溫室氣體。其中電力和熱能生產是最大的溫室氣體排放來源，其次是農業、工業、交通、建筑和其他部門。

如果不采取緩解措施，到2050年，城市能源使用量將增加三倍以上。這將在我們的星球上留下巨大的生態足跡。

智慧城市提供智慧能源解決方案

降低能源消耗是一個高度優先的問題，其解決方案可能在于采用物聯網智慧城市提供的節能技術。智慧城市概念采用物聯網傳感器和其他技術，用于從城市基礎設施的各個方面收集有價值的數據：道路、橋梁、鐵路、通信、水、電力、主要建筑物等。隨著預測分析和數據科學的應用，可以對收集到的數據進行處理，以提高服務提供商的效率并改善市民的生活質量。

物聯網智慧城市提供了許多旨在優化能源利用的解決方案，其中一些概述如下：

智能電網

智能電網是將數字技術融入傳統電網的一種方式。這允許用戶和電力供應商之間進行雙向通信。一方面，消費者可以通過一個專用的應用程序來跟蹤他們用了多少電;另一方面，能源公司可能會與客戶溝通，告知他們洗衣機的最佳運行時間，例如，當電網有足夠的電力或電力價格較低時使用。

智能電網配有傳感器，可收集和傳輸有關電力供應和使用的數據，目的是通過更有效地管理和控制電器和系統來提高效率，很大限度地減少環境影響，并降低總體成本。

智能電網的好處是巨大的：

• 可靠性。隨著智能電網技術的發展，由于加強了網絡監控，因此停電的次數將越來越少。此外，典型的智能電網具有自我修復能力，這意味著在中斷后通過自動重新路由可以更快地恢復電力。在自然災害發生的情況下尤其需要這樣做，因為獲得光、熱和通信是至關重要的。
• 節省成本。智能電網除了減少停電之外，還降低了電力供應商的生產和配電成本。從消費者的角度來看，它為優化電力消耗和減少電費提供了機會和動力。
• 環境健康。可再生能源對傳統電網提出了挑戰，因為它們取決于天氣并且難以預測。智能電網使整合可再生能源變得更加容易，例如不排放溫室氣體的風能或太陽能。據估計，到2030年，這可能會減少電力部門多達30%的空氣污染，并大大改善環境健康。

高級的計量基礎設施

高級計量基礎設施(AMI)或智能電表與智能電網密切相關，但這些術語不應混淆。智能電網是一個更廣泛的概念，涉及能源供應改善、知情消費和減少環境影響。

智能電表是一種家庭自動化設備，它向能源供應商和能源消費者提供關于能源使用的近實時數據。它使最終用戶能夠更加了解自己的能源消耗模式，并更好地管理能源消耗。研究顯示，擁有智能電表的人變得更加節能：85%的智能電表擁有者改變了在家里做事情的方式，以減少能源消耗，例如，他們讓無人的房間關燈，不讓電器處于待機狀態。

此外，智能電表允許公用事業公司提供特定地區所需的能量，從而提供可觀的運營、客戶服務和財務效益。這促使各國開始部署越來越多的智能電表：例如，在英國，政府宣布打算在2020年前在全國所有家庭中推廣智能電表。

高效的公共照明

高效的公共照明是物聯網智慧城市中另一個為降低能耗提供空間的領域。在這里，一個可能的解決方案是采用基于LED的路燈，通過智能控制和運動傳感器進行增強，允許在必要時自動打開和關閉。(來源物聯之家網)目前，路燈照明占一個城市總耗電量的40%，但是LED和智能控制的結合將使城市減少高達85%的能耗。

智能路燈通過不同的通信網絡連接到中央控制系統，以便向管理服務器傳送數據。這使得監控和調節路燈成為可能，包括：

• 改變光照強度，例如，在發生事故的地方或在天氣條件惡劣的時候增強照明;
• 進行遠程監控，以檢測LED的問題并發出維修警報;
• 更精確地測量每盞路燈的耗電量，以便城市只為實際使用的電力付費。

智能照明基礎設施的好處不僅僅是改善照明和節能。不同類型的傳感器已經被集成到智能街道照明中，以便監測空氣質量、噪音、溫度、濕度和輻射，以增強環境控制的目的。

智慧能源采用的挑戰

智慧城市技術具有解決能源消耗問題的巨大潛力，但顯而易見的問題是，為什么它尚未得到廣泛采用?智慧能源解決方案部署的主要障礙有三個：安全問題、缺乏政策和消費者意識。

• 安全問題

與任何物聯網技術一樣，安全是人們關注的主要問題。侵入智能電網可能導致電力中斷，給個人和企業造成數百萬美元的損失。從智能電表收集的數據也可能成為網絡攻擊的目標，因為它提供了消費者能源使用模式及其整體生活方式的詳細信息。

• 缺乏政策

缺乏智慧能源政策是能源公司面臨的第二個挑戰。沒有正確的政策和標準，就不可能確保節能系統的互操作性和安全性。需要定義統一的標準來制定對智慧能源解決方案實施和一般操作的要求，這是高效能源系統的關鍵。

• 消費者意識

對人們進行有關智慧能源的教育對于其接受至關重要。消費者意識的缺乏造成了誤解，例如在家中安裝智能電表可能會導致與電磁輻射場相關的健康問題。雖然還沒有證實這一點，但反對智能電表的運動在一些國家正在取得進展。消費者意識計劃可以幫助人們了解智慧能源技術的好處和影響。

總結

物聯網智慧城市降低能耗的舉措包括但不限于智能電網、智能計量和智能公共照明。它們為降低能源成本、減少溫室氣體排放和改善整體城市生活鋪平了道路。能源部門已經開始實施傳感器和網絡，以使所有物體相互連接，從而為物聯網的發展做出貢獻。然而，新的城市能源形式挑戰了傳統的公用事業商業模式，這需要采取深思熟慮的措施。