فناوری‌های چهارگانه برای مدیریت صنعت انرژی

فعالیت‌های انسان روزانه آسیب‌های زیادی به محیط زیست می‌زند. در این زمینه صنایع مختلف و شرکت‌های فعال در تولید و توزیع انرژی نقش محوری دارند. نگاهی به تجربه‌های کشورهای پیشرو در حوزه فناوری نشان می‌دهد، دیجیتالی شدن و بهره‌گیری از محصولات فناورانه مانند همزاد دیجیتالی و بلاکچین، ابزارهای کارآمدی برای بهینه‌سازی صنایع با هدف کاهش آسیب‌های زیست محیطی هستند. برپایه آمارها، پیروی از رویکردهای دیجیتالی تا امروز سالیانه 3 تا 5 درصد بهره‌وری فعالیت‌های صنعتی را افزایش داده‌اند؛ پیشرفتی که همزمان به بهبود 25 درصدی هزینه‌های مصرفی انجامیده است.  

رهاورد چهارمین انقلاب صنعتی برای حوزه انرژی

قرن هجدهم میلادی همزمان بود با آغاز دوران استفاده انسان از ماشین‌ها و جداسازی عامل انسانی از عامل ماشینی. تقریبا یکصد سال پس از این تغییر بنیادی، الکتریسته انقلابی دیگر را در صنعت رقم زد، انقلابی که محور اصلی آن کاربرد انرژی الکتریکی در ماشین‌های مورد استفاده در صنایع مختلف بود. یک قرن بعد از انقلاب صنعتی دوم با پیدایش رایانه‌ها و سامانه‌های پردازش و ذخیره اطلاعات، مفاهیم نوین فناوری را تعریف شدند و انقلاب صنعتی سوم رخ داد. چهارمین انقلاب صنعتی اما انقلابی از جنس هوش مصنوعی است؛ دوره‌ای که هوشمندی انسان و ربات بصورت موازی در طراحی، تولید و مصرف محصولات نوین فعالیت می‌کنند. همزاد دیجیتالی یکی از دستاوردهای این دوره صنعتی، مدل شبیه‌سازی مجازی یک فرایند یا محصول واقعی است که در مهندسی، تولید و انواع فرایند‌های عملیاتی و خدماتی دیگر به کار بسته می‌شود. برای ساختن همزاد دیجیتالی یک نیروگاه انرژی، با استفاده از داده‌های سال‌ها فعالیت آن نیروگاه و داده‌های متناظر با نیروگاه‌های مشابه، یک مدل رایانه‌ای طراحی می‌شود که رفتارهای لحظه‌ای نیروگاه را تصویر می‌کند و آینده عملکرد، بازدهی و طول عمر نیروگاه را پیش‌بینی می‌کند  

1) اهمیت دیجیتالی شدن حوزه انرژی

بیشتر مراکز استخراج و مدیریت منابع نفت و گاز، سال‌هاست فعالیت می‌کنند بنابراین مدرن‌سازی آنها از راه دیجیتالی کردن عناصر برای حفظ کارایی و ارتقای توان عملیاتی آنها، یک الزام گریزناپذیر است. اما پیشرفت‌های لحظه‌ای دنیای دیجیتالی باعث سردرگمی در مدیران و بخش‌های اجرایی این صنایع شده است. برای جلوگیری از این سردرگمی و ایجاد انسجام در اجزای فرایند دیجیتالی شدن صنعت، استفاده از همزادهای دیجیتالی ضروری است. طبق مطالعه‌ای که بنیاد مکنزی انجام داده است، بیش از دو سوم شرکت‌های نفتی از زیرساخت‌های فناوری و دیجیتالی برخوردار شده‌اند اما هنوز از ظرفیت واقعی آنها استفاده نمی‌کنند. از اصلی‌ترین چالش‌های صنایع نفت، گاز و انرژی می‌توانیم از دریافت استانداردهای توسعه پایدار، کربن‌زدایی (انتشار صفر) و مصرف بهینه انرژی یاد کنیم. این چالش‌ها در تناظری مستقیم با نگرانی‌های زیست-محیطی، مثل گرم شدن زمین قرار دارند و نیازمند پیش گرفتن راهبردهای مناسب، تصمیم‌گیری‌های خطرپذیر و تغییر به‌موقع در سیستم‌های انرژی هستند. دریافت گواهی استانداردهایی مثل ایزو 14001، ایزو 50001 و ESCO (حفظ و مصرف بهینه انرژی)، نیازمند پایبندی به این شیوه‌نامه‌ها و بهره‌گیری از فناوری‌هایی همچون همزاد دیجیتالی است.  

2) شبکه‌ای هوشمند میان همزادهای دیجیتالی

شبکه‌ای را در نظر بگیرید که هر عضو از آن یک همزاد دیجیتالی است. ارتباط‌های موجود در این شبکه با فناوری بلاکچین تعریف می‌شود؛ ارتباطی ایمن که فرایندی کلی مانند ارتباطات ماشین‌های حفاری را تعریف می‌کند. با استفاده از یادگیری ماشین و ابزارهای هوش مصنوعی، این شبکه دیجیتالی می‌تواند بصورت لحظه‌ای کلان‌داده‌ها را دریافت و پردازش کرده و درباره حرکت بعدی تصمیم‌گیری کند. پس از پردازش نهایی و با استفاده از فناوری بلاکچین می‌توانید، به شکلی ایمن و قابل اطمینان، نتایج حاصل را بین اشخاص، شرکت‌ها یا دولت‌های مختلف به اشتراک بگذارید.  

3) نقش بلاکچین در بخش انرژی

کلان‌داده، فرایندهای نوآورانه در یادگیری ماشین، کاربردهای هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و دفتر کل توزیع‌شده (Distributed Ledger) را می‌توانیم در قالب مفهوم بلاکچین، تعریف و اجرا کنیم. فناوری بلاکچین، به مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان کوچکِ انرژی، امکان بقا در بازار انرژی را می‌دهد. در واقع، بازار انرژی شبکه عظیمی از تبادلات است که می‌توان تمام ماهیت اطلاعاتی آن را در قالب فناوری بلاکچین تعریف و پیاده‌سازی کرد. تا سال 2020، بازار فناوری بلاکچین رقمی بالاتر از 3.5 میلیارد دلار بوده است، این بازار با سرعت در حال اوج گرفتن است. همچنین در سال 2020، حدود 20 درصد محصولات مرتبط با اینترنت اشیا از فناوری بلاکچین بهره برده‌اند.  

4) مزایای اینترنت اشیا برای حوزه انرژی

انقلاب صنعتی چهارم دستاورد رشد شتابان فناوری و اتوماسیون هوشمند است که الگوهای صنعتی و اجتماعی را متحول کرده است. اینترنت اشیا از ارکان اصلی این فرایند است که ارتباط مجازی مجموعه‌ای از ماشین‌ها را تعریف می‌کند. در واقع اینترنت اشیا، تعریف دیگری از شبکه را ارائه می‌دهد که برعکس شبکه همزاد‌ دیجیتالی، اعضای آن ماهیت فیزیکی دارند. این شبکه، در بستر اینترنت با حس‌گرها، نرم‌افزارها و دیگر فناوری‌هایی کار می‌کند که برای ایجاد ارتباط با ماشین‌های دیگر به آنها نیاز هست. اینترنت اشیا در صنایع مرتبط با تولید و انتقال انرژی به بهبود برقراری ارتباطات میدانی کمک کرده، هزینه‌های نگهداری را به شدت کاهش داده، نظارت درلحظه یا ریل تایم را ممکن کرده است همچنین با این فناوری زیرساخت‌های دیجیتالی میدانی توسعه یافته و مصرف انرژی کاهش پیدا کرده، کاوش‌های معدنی بصورت هوشمندتر انجام می‌شود، امنیت کارکنان و تجهیزات ارتقا یافته و همپای اینها، شرکت‌های فعال در حوزه انرژی چند قدم به توسعه پایدار نزدیک‌تر شده‌اند.