Conceptul Smart City
Prof. Mircea Eremia1,2, Conf. Lucian Toma2
1. Academia de Științe Tehnice din România
2. Universitatea POLITEHNICA din București
Expo-Conferinţa: Smart Cities of Romania, 21-22 Octombrie 2015, UPB
Pentru a deveni “Smart”, un oraș necesită progrese și schimbări în jurul a trei piloni de importanță mai mare:
Aspecte administrative: având în vedere faptul că orașele vor fi din ce în ce mai
aglomerate, funcționarea eficientă a sistemelor administrative este cheia către orașe mai inteligente.
Aspecte tehnologice: dezvoltarea orașelor presupune investiții corespunzătoare în tehnologii de
vârf.
Aspecte sociale: prin “Smart City” se maximizează sinergia dintre oraș și cetățenii săi, aceștia
nemaifiind văzuți ca simpli utilizatori sau consumatori de servicii orășenești, ci ca parteneri în dezvoltarea orașului.
Conceptul “Smart City”
Clădiri sustenabile
Mediu şi deşeuri
Industrie Agro-alimentară
Energii regenerabile
Turism sustenabil
Vehicule sustenabile
Echipament medical
Bio-medicină
Servicii medicale
Șansa unui loc de muncă
Șansa la educație
Mediu
Sănătate
Antreprenoriat Internaționalizare
Cercetare - dezvoltare
Administrație publică
Infrastructuri
Parteneriat
Educație, talent și capital uman
Acces la cultură
Social
Calita-
tea
vieții
Schimbări la nivel urban
Oamenii migrează către orașe în speranța unui trai mai bun, în căutarea unei șanse pentru locuri de muncă, educație, îngrijire medicală, siguranța publică sau, pur și simplu, pentru acces la cultură.
Dacă în anul 1950, 70% din populaţia globului locuia în mediul rural, în anul 2013 jumătate din populația Globului locuia în orașe
Jumătate din populația Asiei va locui în orașe în anul 2020
Jumătate din populația Africii va locui în orașe în anul 2035
Până în 2050 populația pe glob va crește la 9 miliarde și este de așteptat ca populația în orașe să crească de la 3,6 miliarde la 6,3 miliarde
Dezvoltarea urbanizării
Conform Națiunilor Unite, dacă în anul 1970 existau două megaorașe (cu peste 10 mil. locuitori) în lume (New York și Tokyo), în 2011 s-a ajuns la 23, iar în 2014 la 27 de orașe; pentru anul 2025 se estimează ca vor exista 37 de megaoraşe.
Harta oraşelor “MegaCity”
UE urban 2015: 72% 2050: 80%
Stresul urban. Orașele sunt nevoite să facă față provocărilor generate de creșterea populației, cerințele de mediu, bugete mici și costuri din ce în ce mai mari, poluare, aglomerație, rată mare de șomaj și de criminalitate.
Infrastructură neadecvată. Urbanizarea aduce provocări pentru infrastructura orașelor care a fost proiectată pentru o populație mai puțin numeroasă față de cea actuală.
Probleme în orașele actuale
Competiția economică. Crizele economice la nivel mondial, migrația populației către orașe, prețurile crescute la produse și servicii afectează calitatea vieții multor cetățeni
Aspectele de mediu. Jumătate din populația lumii trăiește în orașe, utilizând două treimi din energie și generând trei sferturi din emisiile de CO2 din întreaga lume.
• New York, Londra și Tokyo au fost primele megaorașe ale lumii. Acestea dispun de infrastructura și resursele necesare pentru a asigura nevoile cetățenilor lor.
• Cele mai multe dintre noile megaorașe se află în țări în curs de dezvoltare, au număr mare de săraci și nu dețin suficiente resurse, infrastructuri sau sisteme care să satisfacă cererea în creștere. Aceste metropole, întinse ca suprafață sunt incapabile de a ține pasul cu numărul mare de locuitori, sunt haotice și periculoase, au servicii limitate pentru sănătate și educație. În aceste condiții, competiția pentru hrană, apă și resursele de energie va crește într-un ritm accelerat!
Probleme în orașele actuale
Așteptările cetățenilor de la un Smart City
• Accesul la educaţie de calitate
• Servicii de utilități de calitate prin infrastructuri moderne
• Accesul la informații pentru cetățeni privind consumul (energie electrică, apă, gaz), prețul, oportunități …
• Acces la servicii medicale de calitate, inclusiv prin intermediul sistemelor on-line
• Infrastructură de transport public și drumuri adecvate
• Prețuri accesibile pentru cetățeanul orașului la produse și servicii
• Locuri de muncă
• Siguranţă publică
Cum se dezvoltă un Smart City
Dezvoltarea la scară largă a tehnologiilor informației și comunicației
Platforme tehnologice și de conectivitate pentru crearea de noi sisteme de servicii digitale care să îmbunătățească calitatea vieții și de muncă a cetățenilor
Modele de economie sustenabilă pentru stimularea investițiilor
Tehnologii și instrumente pentru îmbunătățirea eficienței energetice și integrarea surselor regenerabile de energie
Adaptarea infrastructurilor și reproiectarea urbană
Comitetul Economic și Social European se axează pe 6 piloni:
Implementarea de standarde pentru asigurarea interoperabilității între infrastructuri
Definiţii ale “Smart City”
Un “smart city” utilizează tehnologiile informaţiei şi comunicaţiilor pentru a îmbunătăţi condiţiile de viaţă, de muncă şi sustenabilitatea [SmartCities Council 2014]
Un oraş care monitorizează starea de funcţionare a infrastructurilor sale critice cu scopul de a optimiza utilizarea resurselor sale, de a planifica activităţile de mentenanţă şi prevenţie, de a monitoriza starea de securitate etc. cu scopul de a maximiza calitatea serviciilor asigurate cetăţenilor săi [US Office Technical and Scientific Information]
Un oraş care integrează tehnologiile informaţiei şi comunicaţiilor pentru utilizarea eficientă a resurselor şi infrastructurilor în scopul asigurării necesităţilor cetăţenilor săi [UPB].
Utilitati
IT&C
Smart City – un sistem al sistemelor
IT & C
Smart Grid
Alte sisteme
Energia
electrică
este esența lucrurilor
în mișcare
Aparate de
măsurare
inteligente
Surse
alternative
de energie
Rețele de
comunicații
pentru
transmiterea
datelor
Informare și
analiză
Standarde
pentru
interoperabilitate
Echipamente
de
automatizare
Managementul
automat al
întreruperilor
Domenii Smart City
Telecomunicațiile
elementul de bază către
Smart City
Asigură acces
de mare
viteză în
bandă largă
Interfațează
echipamente
și aplicații
Constituie
stimulent
pentru afaceri
și investiții
Suport
pentru
mobilitate
Suport pentru
infrastructura
wireless a
orașului
Suport pentru
utilizarea
eficientă a
energiei și apei
Asigură o cale
simplă pentru
afaceri
Domenii Smart City
Transportul
În era tehnologiilor
informației și de
telecomunicații
deplasarea în orașele
aglomerate nu mai
constituie o prolemă
Reducerea
duratei
deplasării
Monitorizarea
traficului și
eliminarea
congestiilor
Monitorizarea și
localizarea liniilor
de transport public
Reducerea
costurilor de
transport prin
utilizarea
inteligentă a
surselor de energie
Monitorizarea
numărului de
călători și
programarea
optimă a liniilor de
transport
Acces facil al
călătorilor la
multiple tipuri
de linii de
transport
Domenii Smart City
Apa și
apa menajeră
Sistemele
inteligente pot avea
mari contribuții la
reducerea costurilor,
precum și la
îmbunătățirea
siguranței și
fiabilității în
aprovizionarea
urbană cu apă.
Controlul asupra
consumului de
apă la alegerea
clientului
Controlul apei în
spațiile verzi prin
ICT
Asigurarea
calității apei cu
ajutorul
senzorilor
Minimizarea
costurilor de
funcționare
Diminuarea
scurgerilor prin
managementul
automat al
defectelor
Interconectarea
senzorilor din
rețea cu cei din
alte rețele
Domenii Smart City
Siguranța
publică
Siguranța publică
este asigurată prin
utilizarea
dispozitivelor și
instrumentelor
inteligente.
Prioritizarea
utilizării unităților
de siguranță
publică
Reducerea timpului
de răspuns în caz de
urgență
Implementarea de
dispozitive și
instrumente pentru
culegerea de date
Achiziția de informații
de la martori prin
sisteme de
comunicare
Accesul la date
al unităților de
poliție și
investigație
Domenii Smart City
Smart
Economy
Smart
Buildings
Smart
Mobility
Smart
Energy
Smart
Citizen
Smart
Governance
[Frost and Sullivan] Smart ICT
Smart
Planning
Indicatori de evaluare “Smart City”
Smart
Economy
Smart
People
Smart
Governance Smart
Mobility Smart
Environment
Smart
Living
[http://www.smart-cities.eu/]
Economie
Educaţie
Energie
Mediu
Recreere
Siguranţă
Locuinţe
Deşeuri solide
Telecomunicaţii şi inovare
Finanţe Serviciul ISU
Guvernare
Sănătate
Transport Planificare urbană
Ape reziduale
Apă şi canal
Standardul ISO 37120/2014: Dezvoltarea durabilă în comunităţi. Indicatori pentru servicii urbane şi calitatea vieţii.
Indicatori de evaluare “Smart City”
European Technology Platform SmartGrids defineşte Smart Grids ca “reţele electrice care pot integra în mod inteligent comportamentul şi acţiunile tuturor utilizatorilor conectaţi la aceasta – generatoare, consumatori şi aceia care îndeplinesc ambele roluri – pentru asigurarea unui proces de alimentare cu energie electrică sustenabil, economic şi sigur” IEC defineşte Smart Grids ca “un concept de modernizare a reţelelor electrice care integrează tehnologiile electrice şi informatice în orice punct al reţelei, de la cele de generare până la cele de consum” Bob Galvin (Galvin Electricity): “Sistemele energetice perfecte vor asigura disponibilitatea universală şi absolută a energiei în cantitate şi calitate necesară satisfacerii cerinţelor fiecărui consumator”
Smart Grids ca bază pentru Smart City
Aparate inteligente
Delestaj voluntar de
sarcină ca răspuns la
dezechilibru de puteri
Managementul consumului
La vârf de sarcină,
consumul poate fi
asigurat din surse proprii
pentru a economisi bani
Locuinţe
Sisteme digitale de protecţie ce
acţionează în microsecunde
Procesoare
Panouri fotoelectrice
Detectează condiţii nefavorabile
de funcţionare şi pot semnala
zone care pot fi izolate -
autocicatrizare
Centrală eoliană Generare distribuită
Energia provenită din surse de
producţie proprie, de mică putere,
conduc la creşterea independenţei
energetice şi la reducerea costurilor
Senzori
Clădire
industrială
Centrală electrică
de putere mare
Microreţa izolată
Birouri
Viziune pentru viitor – o reţea a
microreţelelor integrate care se
pot monitoriza şi auto-cicatriza
SMART-GRIDS
Perturbaţie în
reţea
Energia generată la gol de
sarcină poate fi stocată în
baterii pentru utilizare ulterioară
Stocare
Flexibilitate
Accesibilitate
Siguranţă
Economicitate
Smart Grids ca bază pentru Smart City
Nod de comunicaţii
Smart Grids ca bază pentru Smart City
2. Controlul
consumului de
en.el.
• Preţ
• Smart-info
• Reglaj
• Serviciu integrat
5. Promovarea
energiei curate
• Prognoză
• Stocare
• Dispecerizare
• Automatizare
4. Eficientizarea
iluminat public
• Tehnologie eficientă
(ex. LED)
• Control inteligent
3. Integrarea
automobile electrice
• Vehicle-to-Grid
• Încărcarea rapidă
• Integrare activă în
serviciul de reglaj
1. Smart Metering
Iluminatul stradal într-o nouă concepţie
• Rapoarte privind starea infrastructurii • Costuri reduse cu energia electrică şi
lumină mai confortabilă
Beneficii
Controlul iluminatului stradal
• În funcție de lumina naturală • În caz de urgentă la cererea dispecerului de rețea • Opțional, la nivel local, la solicitarea unui operator
local de microrețea
Cum devine smart ...
• Infrastructura clasică este completată cu senzori şi infrastructură de comunicare
• Se poate controla de la distanta, de la un centru de control al orasului
Poate fi folosită infrastructura de comunicare si în
alte scopuri?
Reducerea emisiilor • Poluanti: CO2, NOx ... • Zgomotul acustic
Asigurarea de servicii de sistem în rețeaua electrică
• Optimizarea facturii la energia electrică • Reglarea tensiunii • Participarea cu rezerve de reglaj pentru
echilibrare, la cererea furnizorului
Securitatea energetică • Reducerea dependentei de combustibilii fosili • Sprijinirea integrării surselor regenerabile de
energie
Automobilul electric în oraşul inteligent
Terminal cu încărcare rapidă
Timp de încărcare: 15-30 min
+ Soluţie robustă pentru
încărcarea rapidă de urgenţă
Parcare la centru comercial
Încărcare: min 25% în 2h
+ Soluţie robustă, cu blocaj,
protecţie împotriva vandalizării,
plata prin card
Parcare publică
Încărcare: 3-8 ore
+ Managementul încărcării şi soluţii
pentru economia de energie
Garaj rezidenţial
Încărcare: 6-8 ore
+ Instalat de un profesionist cu
garantarea securităţii pentru
oameni
Garaj rezidenţial public
Încărcare: 6-8 ore
+ Soluţii pentru
managementul costurilor
cu energia electrică
Parcare privată la serviciu
Încărcare: 3-8 ore
+ Gratuit sau contra cost
pentru angajaţi cu
supraveghere video şi pază
Parcare cu plată
acoperită
Încărcare: min 25% în 2h
+ Instalaţii controlate de la
distanţă sau central
Parcare pe stradă
Încărcare: min 25% în 2h
+ protecţie la apă, sistem
de rezistenţă la impact,
sistem de plată
Automobilul electric în oraşul inteligent
Automobilele electrice
se pot încărca pe
perioadele când în
sistem există
excedent de putere.
Acestea pot fi folosite
în caz de urgenţă
pentru a alimenta
consumatorii
importanţi.
În viitor consumatorii vor putea comunica decizia lor operatorului de reţea şi vor putea beneficia de serviciile de care au nevoie
Măsurare inteligentă
Informaţiile primite în timp real
privind preţul energiei electrice
vor ajuta consumatorul să decidă
asupra consumului
Conţin micro-chipuri care comunică cu
reţeaua astfel încât se pot deconecta
automat dacă primesc semnal de la
centrul de control în caz de urgenţă
Aparate electrocasnice inteligente
Casa inteligentă
Control prin internet
Poate fi posibil de a
controla de la
distanţă consumul de
energie electrică
Termostat inteligent
Poate comunica cu reţeaua şi
ajusta setările pentru a
optimiza consumul de
energie
Comunicaţie de viteză mare
Senzorii avansaţi distribuiţi în
reţeaua electrică şi o reţea de
comunicaţii de mare viteză ce
interconectează întregul sistem
Casa (Clădirea) Inteligentă – Consumatorul Activ
Măsurarea inteligentă în smart city
Apă
Energie el.
Calit. aer
Foc
Gaz
Calit. apă
Vremea
Supraveghere
Prea multe
date ...
Smart City - alimentarea cu energie electrică
HVDC vs.
HVAC
Internetul Lucrurilor (obiecte, dispozitive,
senzori statici şi dinamici)
Internetul Oamenilor (reţele sociale, aplicaţii de
gestiune, aplicaţii de ghidare)
Internetul Lucrurilor (obiecte, dispozitive, senzori
statici şi dinamici)
Internetul Serviciilor (soluţii cloud, procese, instrumente şi operaţii)
Internetul Datelor (conectarea bazelor de date
deschize)
Importanța internetului în Smart City
Comunicare Mașină-mașină (M2M)
Comunicare persoană-persoană
(P2P)
Comunicare persoană-mașină
(P2M)
Importanța internetului în Smart City
Vă mulțumesc