سیستم های انرژی تجدیدپذیر و انقلاب صنعتی چهارم

چکیده:
گزارش حاضر به بررسی تعامل میان سیستمهای انرژی تجدیدپذیر و فناوریهای صنعت ۴.۰ در مسیر گذار به
آیندهای کم کربن و پایدار میپردازد. در شرایطی که بخش اعظم تأمین انرژی جهان بر پایه سوختهای فسیلی
میباشد، ضرورت کربنزدایی و استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر چون خورشیدی و بادی، بیش از پیش آشکار
شده است. در این میان، فناوریهای صنعت ۴.0 نظیر هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، دوقلوی دیجیتال،
چاپ سه بعدی، اینترنت اشیاء، رباتیک، کنتورهای هوشمند و امنیت سایبری نقش محوری در بهینه سازی،
پیشبینی پذیری و انعطاف پذیری این سیستمها دارند. گزارش با تمرکز بر مفاهیم کلیدی، کاربردها و نمونه های
عملی، تأکید میکند که دیجیتالسازی نه تنها بهره وری و پایداری را ارتقاء میدهد، بلکه آینده انرژی را نیز
متحول خواهد کرد.

1. بیان مسئله

سناریوی کنونی انرژی جهانی که تحت سلطه سوختهای فسیلی میباشد با نفت، زغالسنگ و گاز که به
ترتیب حدود ،٪30 ٪27 و ٪24 از منابع تأمین انرژی را تشکیل میدهند به عنوان عامل اصلی گرمایش جهانی و
تغییرات اقلیمی شناخته میشود. حدود ٪66 از برق جهانی تولیدشده از سوختهای فسیلی موجب انتشار
گازهای گلخانهای و دیاکسید کربن شده که باعث تغییرات اقلیمی میشود. این وضعیت نیاز فوری به
کربنزدایی از بخش انرژی را نشان میدهد که میتواند با گذار از سوختهای فسیلی به راهحلهای انرژی پاک،
مانند منابع تجدیدپذیر، انجام شود. در حال حاضر، انرژی تجدیدپذیر حدود ٪30 از تأمین برق جهانی را تشکیل
میدهد و انتظار میرود این رقم تا سال 2027 به ٪38 برسد. بر اساس منابع موجود، انرژی بادی کمترین سطح
انتشار کربن را در میان انواع انرژی دارد و پس از آن انرژی هستهای، برقآبی، زمینگرمایی و خورشیدی قرار
دارند.
بخش انرژی در پسزمینه گذار به انرژی پایدار یا کمکربن بهسرعت در حال تحول است و با تغییر روشهای
متداول تولید، توزیع و مصرف انرژی، فناوریهای صنعت 4.0 را پیادهسازی میکند. انتظار میرود منابع
تجدیدپذیر، عمدتاً خورشیدی و بادی، تا سال 2050 حدود ٪70 از برق جهان را تولید کنند. پس از گذار به
انرژی پاک و سبز، ارزش بازار انرژی سبز تا سال 2030 به حدود 2،172 میلیارد دالر افزایش خواهد یافت که
نشاندهنده افزایش قابلتوجه سرمایهگذاری در فناوریهای تجدیدپذیر در سالهای آینده است. رشد و پذیرش
انرژیهای تجدیدپذیر هم برای محیطزیست و هم برای اقتصاد مفید است، زیرا مطالعه اخیر آژانس بینالمللی
انرژی تجدیدپذیر (IRENA) بیان میکند که اگر سهم بازار انرژیهای تجدیدپذیر تا سال 2030 دو برابر شود،
تولید ناخالص داخلی جهانی بیش از ٪1 افزایش خواهد یافت و به حدود 1.3 تریلیون دالر خواهد رسید.
اما برای تحقق کامل پتانسیل بخش انرژی تجدیدپذیر در مبارزه با تغییرات اقلیمی و ترویج توسعه پایدار، ادغام
فناوریهای صنعت 4.0 یا به عبارتی دیجیتالسازی بخش انرژی حیاتی است و در این خصوص آژانس
بینالمللی انرژی (IEA)بیان میکند: “دیجیتالسازی نوید بزرگی برای بهبود ایمنی، بهرهوری، کارایی و
پایداری سیستمهای انرژی در سراسر جهان دارد. اما سوالاتی را در مورد امنیت، حریم خصوصی و اختالل
اقتصادی ایجاد میکند.”

2. دیجیتالسازی صنعت 4.0 در بخش انرژی تجدیدپذیر: مفهوم و اهمیت

صنعت 4.0 که به عنوان «چهارمین انقالب صنعتی» نیز شناخته میشود، توسط مجمع جهانی اقتصاد بهعنوان
“سیستم های تولیدی هوشمند و متصل برای حس کردن، پیشبینی و تعامل با جهان فیزیکی، به منظور اتخاذ
تصمیمهایی که از تولید و فرآیندهای صنعتی در زمان واقعی پشتیبانی میکنند” تعریف شده است. علاوه بر
این، صنعت 4.0 را میتوان ادغام فناوریهای دیجیتال هوشمند مانند اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی
(AI)، دادههای بزرگ (Data Big)، رباتیک و اتوماسیون در فرآیندهای صنعتی تعریف کرد که توسعه تولید
هوشمند و کارخانه های هوشمند را تسهیل کرده و در نتیجه بهره وری، کارایی و انعطافپذیری را افزایش
میدهد.

3. فناوریهای کلیدی برای بخش انرژی تجدیدپذیر

3-1 هوش مصنوعی(AI)
3-1-1 تعریف: هوش مصنوعی به طور گسترده در تمام انواع سیستمهای انرژی تجدیدپذیر )بادی،
خورشیدی، برقآبی، اقیانوسی و هیبریدی) برای طراحی، بهینهسازی، تخمین، مدیریت، توزیع، امنیت و توسعه
سیاستها به کار گرفته شده است. تمرکز اصلی آن بر بهینهسازی تولید انرژی، پیشبینی تقاضا، تشخیص و
عیبیابی خطاها، بهبود پایداری شبکه و تعمیرات و نگهداری پیشبینانه است که در نهایت راه را برای آیندهای
پاکتر و پایدارتر هموار میکند.
3-1-2 کاربرد: شرکتهای برجسته از آن برای بهبود جنبههای مختلف تولید و مدیریت انرژی تجدیدپذیر
استفاده میکنند. برای مثال، شرکت Power Green Enel، یکی از پیشگامان انرژی تجدیدپذیر، از ابزار هوش
مصنوعی به نام »دستیار دیجیتال مزرعه بادی« در اتاق های کنترل از راه دور برای نظارت و مدیریت مؤثر مزارع
بادی خود بهره میبرد. این دستیار مجازی با تحلیل دادههای عظیم شامل شرایط محیطی، سرعت باد و عملکرد
توربین به اپراتورهای انسانی در اتاق های کنترل کمک میکند و توصیه هایی برای بهبود کارایی، کاهش هزینه ها
و افزایش ایمنی ارائه میدهد. این ابزار توانایی مدیریت موقعیتهای پیچیده مانند توقف به دلیل نگه داری
پیشگیرانه، نقص یا خرابی را دارد و با تحلیل پارامترهای ماشین، اپراتورها را برای راهاندازی مجدد مطلع میکندکه منتج به حداقل رساندن زمان توقف شده و بهرهوری را به حداکثر میرساند. این شرکت قصد دارد این پروژه
را به پار کهای فتوولتائیک نیز گسترش دهد.
3-1-3 یادگیری ماشین: یادگیری ماشین زیرمجموع های از هوش مصنوعی است که بر توانمندسازی
سیستم ها برای یادگیری از مجموعه های داده بزرگ، ایجاد مدل های تحلیلی برای حل مسائل، ارائه پیشنهادات،
پیشبینی نتایج یا دستیابی به نتایج مشابه تمرکز دارد. تکنیک های یادگیری ماشین میتوانند برای تشخیص
خطا و پیشبینی توان از منابع مختلف انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی، بادی، آبی، زیستتوده، جزر و مدی
و زمین گرمایی استفاده شوند. علاوه بر این، تولید انرژی تجدیدپذیر به طور قابل توجهی با یادگیری ماشین،
به ویژه در پیشبینی آب و هوا، بهبود یافته است که به پیشبینی دقیقتر عرضه شبکه کمک میکند. برای به
حداکثر رساندن پتانسیل یادگیری ماشین، وزارت انرژی ایالات متحده و شرکت IBM فناوری Sun-Watt را
که یک فناوری مبتنی بر یادگیری ماشین است توسعه داده اند؛ این مدل، داده های گسترده آب و هوایی را تحلیل
میکند تا عدم قطعیت در خروجی انرژی خورشیدی را کاهش دهد و دقت پیشبینی را تا 30 درصد بهبود
بخشد.

3-2 دوقلو دیجیتال
3-2-1 تعریف: دوقلو دیجیتال یک نسخه مجازی پویا از یک شیء، یا فعالیت در دنیای واقعی است که در
دنیای دیجیتال بازنمایی میشود. این فناوری با ادغام مداوم دادهها و اطالعات بهروز دریافت شده از حسگرهای
هوشمند و حفظ دادههای تاریخی برای تحلیل پیشبینانه و تصمیمگیری از طریق شبیهسازیها، یادگیری
ماشین (ML (و فرآیندهای استداللی بهطور پیوسته تکامل مییابد.
3-2-2 کاربرد: دوقلو دیجیتال میتواند زوایا و موقعیت پنلهای خورشیدی در مزارع خورشیدی را برای
جذب بیشتر نور خورشید بهینهسازی کند. در سیستمهای برقآبی، این فناوری دید جامعی از نرخ جریان و
حجم آب ارائه میدهد. عالوه بر این، نمونههای واقعی متعددی از کاربردهای دوقلو دیجیتال در بخش انرژی
تجدیدپذیر در سراسر جهان وجود دارد. کاربردهای اصلی این فناوری برای توربینهای بادی، بهویژه توربینهای
بادی فراساحلی است. پروژه DigiFloat یکی از این نمونههاست؛ این پروژه یک ابتکار دوقلو دیجیتال توسط
Power Principal برای Atlantic WindFloat، یک توربین بادی شناور در مقیاس کامل در کشور پرتغال
است که از نرمافزار برای ایجاد نسخه مجازی توربین و محیط اطراف آن با بودجهای بالغ بر ۴،175،۰۰۰ دالر
استفاده میکند. اهداف اصلی این پروژه شامل بهبود بینشهای عملکردی و کارایی عملیاتی، کاهش زمان توقف و ارتقاء قابلیتهای پیشبینانه برای توربین است. همچنین، DigiFloat به دنبال کمک به بهبود طراحی
توربینهای بادی شناور است.

3-3 چاپگر سهبعدی
3-3-1 تعریف: فناوری چاپ سهبعدی، که به عنوان تولید افزودنی، فناوری ساخت دیجیتال یا نمونهسازی
سریع نیز شناخته میشود، یک فرآیند خودکار برای ایجاد اشیاء فیزیکی از نمایشهای هندسی طراحیشده به
کمک کامپیوتر مانند فایلهای CAD یا BIM است. این روش شامل افزودن الیه به الیه مواد مختلفی مانند
پالستیک، فلزات، بتن، رزینها و سرامیکها میشود. این فرآیند سریع، دقیق، مقرونبهصرفه، کارآمد و پایدار
است. این فناوری محبوبیت زیادی کسب کرده و برای تولید انبوه و ساخت طرحهای منبع باز در صنایع مختلف
از جمله انرژی، هوافضا، خودروسازی، رباتیک، غذا، کشاورزی، مراقبتهای بهداشتی و بخش ساختوساز به
تکامل خود ادامه میدهد.
3-3-2 کاربرد: در صنعت خورشیدی، چاپ سهبعدی با امکان تولید پنلهای خورشیدی سبک و قابل
سفارشیسازی کاربرد دارد. به عنوان مثال، گزارش شده است که تکنیک چاپ سهبعدی حجمی امکان تولید
پنلهای خورشیدی با نصف هزینه پنلهای سنتی و 20% کارایی باالتر را فراهم میکند. در صنعت انرژی بادی،
فناوری چاپ سهبعدی اخیراً به دلیل پتانسیل کاهش ضایعات مواد، کاهش هزینههای تولید و بهبود کارایی
توجه زیادی را به خود جلب کرده است. چندین شرکت و مؤسسه در حال بهینهسازی فناوری چاپ سهبعدی
در حال ایجاد 1 برای پیشرفت در فناوری توربینهای بادی هستند. مهندسان دانشگاههای رایرسون و مکگیل
ماده جدیدی برای چاپ سهبعدی از ضایعات پرههای توربین بادی هستند. شرکت Technologies RCAM،
و شرکت Technology Wind Floating در حال همکاری برای استفاده از چاپ سه بعدی 2 دانشگاه پوردو
جهت تولید لنگرها و زیرساختهای توربین مبتنی بر بتن هستند که ارزانتر و سبک تر میباشند. همچنین،
در حال توسعه بزرگترین چاپگر سهبعدی جهان برای چاپ قالبهای کامل پرههای توربین بادی 3 دانشگاه مین
با استفاده از بیوپلیمر ارزانتر است.

3-4 اینترنت اشیاء(IoT)
3-4-1 تعریف: اینترنت اشیاء به سیستمی از دستگاه ها، حسگرها و ماشین های به هم پیوسته اشاره دارد که
قادر به ارتباط مستقیم بدون دخالت انسان هستند. این شبکه از سخت افزار و نرم افزار برای جمع آوری و تحلیل داده ها استفاده میکند و معموالً شامل حسگرها (مانند حسگرهای دما و رطوبت) برای جمع آوری داده ها،
عملگرهایی که بر اساس ورودی ها اقداماتی انجام میدهند (مانند فعال کردن یک کلید)، و اتصال شبکه ای
می باشد و از طریق روش های بیسیم مانند wi-fi ، به اینترنت اتصال پیدا میکند.
3-4-2 کاربرد: ادغام اینترنت اشیاء در سیستمهای انرژی خورشیدی و بادی به همراه حسگرها میتواند
قابلیت اطمینان آنها را بیشتر افزایش دهد. برای به حداکثر رساندن تولید انرژی، اکثر پنلهای خورشیدی از
ردیابهای دو محوره استفاده میکنند. این سیستمهای ردیابی زاویه پنلهای خورشیدی را تنظیم میکنند تا
در طول روز حداکثر تابش خورشیدی را دریافت کنند.
سیستمهای اینترنت اشیاء میتوانند برای تنظیم و کنترل از راه دور این ردیابها استفاده شوند تا کارایی تولید
انرژی به حداکثر برسد. با استفاده از راهحلهای تحلیلی، حرکت خورشید قابل ردیابی است و میتوان زاویه
پنلهای خورشیدی را بهصورت خودکار تنظیم کرد. به همین ترتیب، اینترنت اشیاء در انرژی بادی میتواند
برای نظارت بر پارامترهای مختلفی که بر تولید انرژی تأثیر میگذارند، استفاده شود.

3-5 رباتیک
3-5-1 تعریف: ماشینهای خودکاری هستند که توانایی تحلیل محیط، پردازش اطالعات، تصمیمگیری و
اجرای وظایف تعریف شده در دنیای واقعی را دارند. انواع مختلفی از رباتها در صنایع گوناگون استفاده
میشوند اما برخی از رباتهایی که در زمینه انرژی های تجدیدپذیر کاربرد دارند عبارتند از: پهپادها (بازرسی و
نظارت بر مزارع بادی و خورشیدی، نقشه برداری از چیدمان نیروگاه ها، یخزدایی از توربینهای بادی)، ربات های
خزنده (آزمایش فراصوتی توربین های بادی)، ربات های نظافت کننده (تمیز کردن خشک یا مرطوب پنل های
خورشیدی) و رباتهای ساختوساز (نصب پنل های خورشیدی).
3-5-2 کاربرد: در صنعت خورشیدی رباتها در فرآیندهای تولید، جابهجایی، نصب، بازرسی و نگهداری
پتانسیل باالیی دارند. برای مثال، رباتهای تمیزکننده پنلهای خورشیدی مانند رباتهای شرکت Ecoppia با
تمیز نگهداشتن سیستمهای فتوولتائیک از گردوغبار، تولید انرژی را بهبود میبخشند. در بخش برقابی، رباتها
و پهپادها برای بازرسی و نگهداری مناطقی که دسترسی انسانی به آنها دشوار یا خطرناک است، مانند فضاهای
بسته و محیطهای پرخطر، استفاده میشوند. برای مثال، شرکت Power Green Enel، از رباتها برای بازرسی
داخلی لوله ها و ارزیابی دقیق استفاده میکند. بهطور مشابه، شرکت چینی Investment Power State
Corporation پهپادها و رباتها را برای جمعآوری و تحلیل دادهها در سیستم عملیات و نگهداری هوشمند از
راه دور برقابی خود بهینه کرده است.

6 امنیت سایبری
3-6-1 تعریف: امنیت سایبری شامل مجموعهای از تکنیکها، فناوریها، فرآیندها و اقدامات برای محافظت از
سیستمها، شبکهها، دستگاهها و دادهها در برابر دسترسی غیرمجاز، آسیب، سرقت و حمالت سایبری میباشد. با
افزایش وابستگی بخش انرژی تجدیدپذیر به فناوریهای دیجیتال و سیستمهای متصل، این بخش آسیبپذیرتر
شده است. در سال ،2۰2۰ سهم انرژی تجدیدپذیر در تولید برق جهانی به %29 رسید و پیشبینی میشود تا
سال 2۰2۴ به %33 برسد. این رشد سریع، همراه با پیشرفت دیجیتال، بخش انرژی تجدیدپذیر را در معرض
حمالت سایبری قرار میدهد که برای مقابله با این موضوع باید روی زیرساختهای امنیت سایبری
سرمایهگذاری و ارزیابیهای منظم آسیبپذیری صورت پذیرد. همچنین، میتوان از فناوریهایی مانند هوش
مصنوعی و یادگیری ماشین برای تشخیص و واکنش سریع به تهدیدات استفاده کرد و از سیاستهای نظارتی
برای توسعه امنیت سایبری حمایت شود تا از زیرساختهای خود محافظت و قابلیت اطمینان آنها را تضمین
نماید.
3-7 کنتورهای هوشمند و شبکههای هوشمند
3-7-1 تعریف: کنتور هوشمند یک دستگاه الکترونیکی است که جریان انرژی از شبکه را ردیابی میکند؛ چه
برق از شبکه کشیده شود و چه به آن بازگردانده شود. این دستگاه با استفاده از ارتباط الکترونیکی، دادهها را
ارسال و دریافت میکند و امکاناتی مانند انتشار اطالعات، نظارت و کنترل را فراهم میکند. کنتورهای هوشمند
با ایجاد ارتباط دوطرفه بین تأمینکنندگان انرژی و مصرفکنندگان، مصرف انرژی، آب و گاز را به دقت
اندازهگیری و ثبت میکنند. کاربران اطالعات لحظهای درباره مصرف انرژی، شامل سطح مصرف و هزینههای
مرتبط دریافت میکنند که به آنها کمک میکند تصمیمات آگاهانهتری برای مدیریت بهینه مصرف بگیرند.
همچنین، شرکتهای خدماتی از دادههای لحظهای برای بهبود عملیات شبکه، کاهش هزینهها و افزایش قابلیت
اطمینان استفاده میکنند.
3-7-2 کاربرد: کاربرد اصلی کنتورهای هوشمند در بخش انرژی تجدیدپذیر، بهویژه در انرژی خورشیدی
است. برای مثال، کنتورهای هوشمند با ارائه دادههای لحظهای درباره مصرف انرژی و تولید برق خورشیدی،
کارایی سیستمهای انرژی خورشیدی را افزایش میدهند. این دادهها به صاحبان خانه کمک میکند تا استفاده
از انرژی خورشیدی را بهینه کنند، مصرف را مدیریت کرده و هزینههای کلی انرژی را کاهش دهند. همچنین،
در زمان تولید مازاد برق خورشیدی، کنتورهای هوشمند انرژی اضافی ارسالشده به شبکه را ثبت میکنند و
صاحبان خانه میتوانند برای این مشارکت اعتبارات مالی دریافت کنند که به صرفهجویی قابلتوجهی منجر
میشود.

4. مثالهای واقعی استفاده از فناوریهای نسل چهارم در کسب و کار در بخش انرژی تجدیدپذیر

4-1 هوش مصنوعی
نرمافزار MapperX توسعهیافته توسط xAI، یک ابزار هوش مصنوعی برای بازرسی و مدیریت کارآمد
نیروگاههای خورشیدی و سیستمهای انرژی تجدیدپذیر است. این نرمافزار با بهرهگیری از بازرسی ترموگرافیک
خودکار، تحلیل حرارتی و گزارشدهی سریع، عملکرد نیروگاههای خورشیدی را بهینهسازی کرده و هزینههای
عملیاتی را کاهش میدهد.
کارکردهای اصلی MapperX در حوزه انرژی تجدیدپذیر:
بازرسی ترموگرافیک با پهپادها: از پهپادهای مجهز به دوربینهای حرارتی برای جمعآوری دادههای
دقیق از پنلهای خورشیدی استفاده میکند. این دادهها برای شناسایی ناهنجاریها و عیوب مانند نقاط
داغ، خرابی سلولها یا مشکالت دیودها تحلیل میشوند.
> تشخیص خودکار ناهنجاریها: با بهرهگیری از هوش مصنوعی، این نرمافزار بهصورت خودکار انواع
عیوب پنلهای خورشیدی را شناسایی کرده و علل آنها را مشخص میکند. این کار با
استاندارد IEC62446 سازگار است و دقت باالیی دارد.
> ایجاد گزارشهای جامع: گزارشهایی سریع و استاندارد تولید میکند که به کاربران کمک میکند
تصمیمات بهتری برای تعمیر و نگهداری بگیرند. این گزارشها شامل جزئیاتی مانند تفاوت دما و
اولویتبندی پنلهای پرریسک است.
> کاهش هزینهها و زمان: با خودکارسازی تحلیلها و حذف نیاز به بررسیهای دستی زمانبر،
هزینههای نیروی انسانی و زمان مورد نیاز برای نگهداری را بهطور قابلتوجهی کاهش میدهد.
> پیشبینی و پیشگیری: با شناسایی زودهنگام مشکالت بالقوه (مانند خطر آتشسوزی)، این ابزار به
جلوگیری از خسارات بزرگتر کمک میکند.

4-2 چاپگر سه بعدی

جنرال الکتریک در سال 2۰2۰ با Holcim (رهبر صنعت سیمان) و International COBOD( یک شرکت
چاپ سه بعدی) همکاری بلندمدتی تشکیل دادند و یک مرکز تحقیقاتی در نیویورک افتتاح کردند. حاصل این
همکاری معرفی بزرگترین چاپگر سه بعدی جهان بود که ارتفاع آن به اندازه یک ساختمان سه طبقه و قادر به
تولید پایه های بتنی برج های توربین بادی تا ارتفاع 10 متر در محل مزارع بادی میباشد. این چاپگر بتنی سه
بعدی ظرفیت چاپ بیش از 10 تن بتن در ساعت را با دو محور X دارد؛ محورX اول مسئول چاپ بتن بوده و
مواد بتنی را با دقت به صورت لایه به لایه رسوب میدهد تا ساختارهایی مانند پایه های بتنی برج های توربین
بادی شکل بگیرند. محورX دوم وظیفه برداشتن و قرار دادن تقویت کننده ها، مانند میلگرد یا سایر اجزای
تقویتی را بر عهده دارد و به طور خودکار این اجزا را در مکان های مناسب روی بتن چاپ شده قرار میدهد تا
استحکام و پایداری سازه را افزایش دهد. این فناوری هزینه های حمل و نقل را کاهش داده، فرصت های شغلی
محلی ایجاد میکند و به اهداف انرژی بدون کربن تا سال 2035 کمک میکند.

4-3 اینترنت اشیاء
مشابه پلتفرم های رزرو هتل که خود مالک هتل نیستند یا خدمات اشتراک خودرو که خودرو ندارند،
نیروگاه های مجازی (VPPs) نشاندهنده یک تغییر دموکراتیک در تأمین انرژی هستند. نیروگاه مجازی از راه
دور عمل میکند تا مجموع های از منابع انرژی مستقل در مکان های مختلف را در یک شبکه ترکیب کند و به
صورت 24 ساعته پایدار ارائه دهد. برخالف نیروگاه های سنتی که صرفاً به یک منبع انرژی متمرکز وابسته
میباشند، نیروگاه های مجازی منابع انرژی تجدیدپذیر پراکنده را با انرژی سنتی ترکیب میکنند. تجمیع انرژی
از منابع مختلف میتواند به تأمین نیازهای اوج مصرف کمک کند، بدون اینکه شرکت های برق نیاز به ساخت
نیروگاه های جدید داشته باشند، تعادل عرضه و تقاضا برقرار میگردد.
اینترنت اشیاء صنعتی ( IIoT )در نیروگاه های مجازی نقش کلیدی در اتصال، مدیریت و بهینه سازی منابع
انرژی پراکنده مانند پنل های خورشیدی، توربین های بادی، باتری ها و دستگاه های هوشمند ایفا میکند.
حسگرهای IoT دادههای بالدرنگ از جمله وضعیت تجهیزات، تولید انرژی، مصرف و شرایط محیطی (مانند
هواشناسی) را جمع آوری میکنند. این داده ها از طریق شبکه های امن و رمزن گاریشده به یک سیستم کنترل
مرکزی منتقل میشوند. سیستم مرکزی با استفاده از تحلیل دادهها و الگوریتمهای هوشمند، تولید و تقاضای
انرژی را پیشبینی، توزیع انرژی را بهینه و تعادل شبکه را حفظ میکند. همچنین امکان کنترل از راه دور
دارایی ها، تشخیص سریع خطاها و هماهنگی بین منابع مختلف را فراهم میکند که کارایی، پایداری و
انعطاف پذیری نیروگاه مجازی را افزایش میدهد.
همچنین، در اندونزی، یک اقتصاد چرخ های پایدار برای مدیریت پسماند با استفاده از اینترنت اشیاء و فناوری
اطالعات و ارتباطات پیشنهاد شده است. یک پلتفرم مبتنی بر صنعت ۴.۰ برای تحلیل داده های فرآیندی در
حال استفاده است تا حسگرهای نرم افزاری برای تبدیل پسماند به انرژی با استفاده از پلتفرم های اینترنت اشیاء
صنعتی، روش های یادگیری ماشین و نرمافزارهای کلان داده ایجاد کند.

4-3-1 سیستمهای ذخیره سازی انرژی:

سیستم های ذخیره سازی انرژی برای پذیرش گسترده انرژی های تجدیدپذیر ضروری هستند، زیرا اجازه
میدهند انرژی تجدیدپذیر اضافی برای استفاده در زمان هایی که تقاضا بالا میباشد یا منابع انرژی تجدیدپذیر
در دسترس نیستند، ذخیره شود.
شرکت Power Mountain Green، برنامه ی یارانه ای باتری های خانگی خود را گسترش داده است؛ روند کار
بدین صورت است که مشتریان امکان دارند یک باتری خانگی تسال را با تخفیف اجاره کنند یا باتری را
خریداری کنند و تا سقف 1۰،5۰۰ دلار کمک هزینه دریافت کنند به شرطی که موافقت نمایند انرژی
ذخیره شده را در صورت نیاز با شرکت به اشتراک بگذارند. این برنامه میتواند در زمان قطعی برق نیز به عنوان
منبع انرژی اضطراری عمل کند.

4-4 واقعیت افزوده

عینک های هوشمند Power Green Enel با تلفیق فناوری پوشیدنی (Tech Wearable) و هوش مصنوعی با
قابلیت هایی نظیر پایش از راه دور، نمایش لحظه ای اطلاعات فنی، افزایش ایمنی، آموزش سریعتر کارکنان و
کاهش هزینه ها و زمان، نگهداری توربین های بادی را بهینه کرده اند. این فناوری امکان انتقال تصاویر زنده و
داده ها از محل به متخصصان دور، دسترسی به نقشه ها و حسگرها، کاهش حضور در محل های خطرناک و
تسریع در تشخیص مشکلات را فراهم میکند. آزمایش موفق این عینک ها در پارک بادی II Monastiri یونان
در سال 2016 نشان داد که این ابزار با حذف فاصله های جغرافیایی، کارایی و پایداری در صنعت انرژی
تجدیدپذیر را ارتقاء میدهد و به سوی آینده ای هوشمندتر در تولید انرژی کمک میکند.

5 . نتیجه گیری

ورود فناوری های صنعت ۴.۰ به حوزه انرژی های تجدیدپذیر، فرصتی استراتژیک برای کشورهایی مانند ایران
فراهم کرده تا علاوه بر کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی، بهره وری شبکه های انرژی را افزایش داده و
همزمان به توسعه صنعتی پایدار دست یابند. ایران با وجود ظرفیت های گسترده در منابع انرژی خورشیدی و
بادی تاکنون از این مزیت به صورت کامل بهره برداری نکرده و ورود به عرصه تحول دیجیتال انرژی نباید صرفاً با
نگاهی فناوری محور، بلکه با دیدگاهی استراتژیک، اولویتمند و بومیسازی شده دنبال شود. این به معنای آن
است که کشور پیش از اجرای فناوری ها باید یک فرآیند دقیق اولویت بندی فناوری ها را آغاز کند؛ فرآیندی که
مبتنی بر ارزیابی دقیق قابلیتهای بومی، زیرساختهای موجود، بازده اقتصادی، نیازهای صنعتی، و سطح
آمادگی فناورانه (TRL) در کشور باشد.
در نهایت، فرصت های ناشی از همگرایی صنعت ۴.۰ و انرژی های تجدیدپذیر، میتواند ایران را نه تنها به سمت
استقلال انرژی، بلکه به سوی توسعه صنعتی پایدار و مقاومتی سوق دهد؛ مشروط به آنکه نگاه از « خرید »
فناوری« به » خلق اکوسیستم نوآوری فناورانه تغییر یابد.

6 . منابع

Vrana J, Singh R. Digitization, digitalization, and digital transformation. Handbook Nondestruct Evaluat
2021;4:1–17.
Ukoba, K., Kunene, T. J., Harmse, P., Lukong, V. T., & Chien Jen, T. (2023). The role of renewable
energy sources and industry 4.0 focus for Africa: a review. Applied Sciences, 13(2), 1074.
Onu, P., Pradhan, A., & Mbohwa, C. (2023). The potential of industry 4.0 for renewable energy and
materials development–The case of multinational energy companies. Heliyon, 9(10).
Coban, H. H. (2019). Accelerating renewable energy generation over industry 4.0. MANAS Journal of
Engineering, 7(2), 114-120.
Yu, W., Patros, P., Young, B., Klinac, E., & Walmsley, T. G. (2022). Energy digital twin technology for
industrial energy management: Classification, challenges and future. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 161, 112407.
Naeem, G., Asif, M., & Khalid, M. (2024). Industry 4.0 digital technologies for the advancement of
renewable energy: Functions, applications, potential and challenges. Energy Conversion and
Management: X, 100779