این بازار بزرگ و پر تقاضا و صد البته کم رقیب، قیمت برق را در بیشتر کشورهای صنعتی به قدری افزایش داده که خیلی ها را به فکر ساخت نیروگاه های شخصی انداخته است. در این میان شهروندان کشور ایالات متحده در راس قرار دارند.

در نظر اول، ناحیه جنوبی فورت کالینز در ایالت کلرادو مثل دکور یک فیلم سینمایی عاشقانه می ماند. خانه های زیبای قرن نوزدهمی که به زیبایی حفظ شده، در خیابان های خوش ر نگ و لعابش جا خوش کرده اند و یک واگن برقی بازسازی شده در گذرگاه کوهپایه ای جولان می دهد.

اما دقیق تر که شویم، می بینیم همین زمین چشمنواز به بستری برای یکی از جاه طلبانه ترین مقاصد شهرسازی تبدیل شده است. فورت کالینز با جمعیت 15 هزاری نفر در حال انجام طرحی است تا به یک منطقه «انرژی صفر» تبدیل شود. به این معنی که مقدار انرژی مصرفی این بخش در یک سال، حداکثر به اندازه مقدار انرژی تولیدی اش خواهد بود. در کنار آن، کل شهر درصدد است مقدار تولید کربن خود را تا 16 سال آینده 80 درصد کاهش داده و تا چهل سال دیگر به صفر برساند. برای رسیدن به این هدف، دانشمندان بی وقفه در حال کار گذاشتن تجهیزات پیشرفته، مانند توربین های گازی با دور ترکیبی به جای نیروگاه های زغال سنگی یا باتری های خورشیدی روی سقف خانه ها، باغ های خورشیدی، توربین های بادی، مخازن گرمایی و برقی، میکروشبکه ها و مدل های پر بهره انرژی هستند.

قیمت تولید برق از طریق باد و خورشید چنان کاهش یافته که اکنون بسیاری از افراد در سراسر دنیا خودشان برق تامین می کنند.

در سال های آینده، بسیاری از کارخانجات، تشکیلات، خوابگاه ها و خانه ها قادرند برق بیشتر سال را خودشان تولید کنند. هم تجهیزات تولید ارزان خواهد شد و هم دستگاه های نیازمند به برق، انرژی کمتری خواهد طلبید. پیشرفت در تولید باتری ها و شکل های دیگر انرژی نیز بسیاری از مشکلات تولید برق مرکزی را مرتفع خواهد کرد. همچنین شبکه های هوشمند، میکروشبکه ها و دیگر فناوری ها به گونه ای این کارگاه های کوچک تولید برق را به هم متصل خواهد کرد که خیلی ها قادر باشند همزمان با استفاده از مولد مرکزی برق، انرژی تولیدی اضافه خود را با دیگران معامله کنند.

در مجموع، این جهش ها به کمرنگ شدن نقش انرژی های فسیلی و هسته ای و در نتیجه کاهش آلاینده هایی مثل گازهای گلخانه ای و زباله های هسته ای می انجامد. توسعه چنین امکاناتی اصلا ساده نیست، پس باید از همین امروز برای آینده برنامه ریزی کنیم.

دستیابی به چنان ایده آلی، بدون فائق آمدن بر بسیاری چالش های فناورانه و همچنین مسائل سیاسی و نظارت میسر نخواهد بود. امروزه هر بار که سرپرست خانواری با نصب صفحات خورشیدی در تولید بخشی از برق خانواده خودکفا شده و مصرف برق ملی را کم می کند، هر بار که صاحب یک خودروی الکتریکی، سیم برق را متصل می کند تا باتری خودرویش را شارژ کند و هر بار که یک توربین بادی شروع به چرخش می کند به شبکه فشار وارد می آید. با این که هر کدام از این فشارها بسیار ضعیف است، اما ازدیاد و انباشته شدن آنها در نهایت برای کارگاه های کوچک برقی که به منظور تحمل چنین فشاری طراحی نشده اند، فاجعه بار خواهد بود.

کلارک جلینگز، از مسئولان نهاد تحقیقات نیروی برق (EPRI) تحولی که امروزه در حال رخ دادن در عرصه انرژی برق است را با تحول به وجود آمده در ارتباطات دوربرد و پردازش مقایسه می کند. زمانی شبکه تلفن متشکل از یک سری خط متصل بود. به مرور زمان انفجاری در این عرصه رخ داد و امروزه شاهد چند ارائه دهنده خدمات تلفن باسیم و بیسیم هستیم. در عرصه پردازش و رایانه هم چنین انقلابی رخ داد. ابتدا سیستم های پردازشی غول هایی فیزیکی بودند؛ اما به مرور با ارزان شدن پردازنده ها و دیگر قطعات به جایی رسیدیم که هر کس می تواند یک سیستم رایانه در منزل داشته باشد و از طریق اینترنت به دریایی از اطلاعات دست پیدا کند.

جلینگز، طرحی برای ساماندهی نیروی برق پیشنهاد داده و سال ها پیش هم آن را منتشر کرده که خودش آن را «الکترینت» می خواند. الکترینت مجموعه ای کاملا مرتبط از شبکه های نیروگاه های شخصی است که با کمک ارتباط دوربرد، اینترنت و تجارت الکترونیکی در کنار هم قرار گرفته و نگاه بشریت به تولید، توزیع و مصرف برق را دگرگون خواهد کرد. چنین شبکه ای فرصتی برای تجهیزات سنتی فراهم می آورد که به طور هوشمند با یکایک خانه ها، خدمت رسان ها و دیگر موارد دخیل در صنعت برق مرتبط شده، دامنی برای میلیاردها معامله الکتریکی باشد که بین نیروگاه های شخصی و مشتریان صورت می گیرد. دستگاه های هوشمند خانگی قادر خواهند بود به طور خودکار به بالا پایین شدن قیمت برق پاسخ داده، مثلا خاموش یا روشن شوند. الکترینت فرصت هایی هم برای امنیت منزل، خدمات داده و ارتباطی و... فراهم خواهد کرد.

علاوه بر اینها، سنسورهای پیشرفته در سراسر شبکه به مدیران آن اجازه می دهند شبکه را تحت نظارت گرفته و در صورت خطای عملکرد، حملات فیزیکی یا سایبری، نسبت به پیشگیری یا التیام صدمات رخ داده اقدام کنند.

با این که تولید توزیعی در حال حاضر در نقاط زیادی پیاده سازی شده، به گفته جلینگز باید شبکه ای ادغامی و در هم تنیده بسازیم. وگرنه مولدهای مرکزی همچنان حضور پررنگی دارند و هرچند نمی توان توقع داشت به کل از چرخه حذف شوند، اما حداقل باید انتظار داشت نقش محوری و مرکزی آنها کاهش یابد.

به گفته متخصصان، دستیابی به فناوری لازم که قادر باشد حجم عظیمی از داده ها را تبادل و پردازش کند، فقط یک هدف خوشایند نیست. نائل آمدن به آن یک شرط است، چون غیر از آن نتیجه اصلا خوشایند نخواهد بود. آلمانی ها این را خوب می فهمند. سوبسید های بیش از حد دولت برای انرژی جایگزین، به اضافه شدن 30 گیگاوات انرژی خورشیدی و 30 گیگاوات انرژی بادی در عرض فقط چند سال شد. در روزهای روشن و آفتابی و هنگام ظهر، انرژی بازیافتی آلمان با نیمی از کل انرژی کشور برابری می کند.

بنجامین کروپوسکی، مدیر ادغام سیستم های نیرو در لابراتوار ملی انرژی گلدن کولو این امر را به ظاهر خوشایند، اما بشدت منفی می داند. به گفته او با تولید حجم عظیم انرژی بازیافتی، خروجی انرژی عادی محدود می شود تا تعادل سیستم حفظ شود. اگر بر فرض برق در محلی برود، مدارهای حافظ در جا وارونگرهای فتوولتائیک ها را غیرفعال می کند. (وارونگرها سیستم های نیمه هادی است که جریان مستقیم را از سلول های خورشیدی به جریان متناوب تبدیل می کند) در نتیجه ناپایداری های وحشتناکی رخ خواهد داد.

در جواب از دست دادن 30 گیگاوات در کسری از ثانیه نمی توان در جا عملکرد ژنراتور عادی را بالا برد. در نتیجه آلمانی ها مجبور شدند میلیون ها دلار دیگر هزینه کنند تا وارونگرهای هوشمندی بسازند که در صورت ناپایداری یا قطع در شبکه، بی اعتنا به کار خود ادامه بدهند.

بهای این اوضاع را مشتریان آلمانی می دهند که با دو برابر شدن هزینه ها از ده سال پیش به این سو مجبورند بابت هر کیلووات در ساعت حدود 120 هزار تومان بپردازند. کشورهای دیگر از این اشتباه عبرت گرفته و به دنبال ادغام شبکه با مولدهای بادی و خورشیدی هستند تا پایداری سیستم تضمین شود.

یک سازنده ملک در ژاپن در حال ساخت شهرکی با این رویکرد ادغامی است. وی با تبدیل یک زمین گلف به شهرکی هوشمند موسوم به کاشیوانوها، فضای لازم برای سکونت 26 هزار نفر با مدیریت اصولی آب، انرژی و دیگر خدمات را فراهم می آورد.

طرح شهرک هوشمند مدت مدیدی است پیشنهاد شده، اما پس از زلزله فاجعه بار فوکوشیما در سال 89 این مساله در ژاپن رنگ جدی تری به خود گرفت. بر اثر آن زلزله آب و برق شهرهای زیادی قطع شد که گیرکردن افراد در آسانسورها یکی از کوچک ترین پیامدهای آن بود.

از این رو سیستم برق کاشیوانوها به گونه ای طراحی شده که در صورت وقوع بلایای طبیعی، بدون وقفه به سرویس های حیاتی مثل آسانسورها، پمپ های آب و بیمارستان ها نیرو برساند. برای نیل به این هدف، سیستم به چند ایستگاه ذخیره باتری و یک میکروشبکه متکی است. میکروشبکه ای که بر اشتراک برق نظارت داشته و می تواند بدون اتصال به شبکه اصلی نیز فعالیت کند. نظارت بر مصرف برق در طبقه بالایی یکی از هتل ها صورت می گیرد. خود کاربران نیز می توانند از طریق یک صفحه لمسی مصرف برق شخصی خود را نظارت کنند. به کاربرانی که در این راه موفق باشند، امتیازاتی موسوم به «اعتبار زیست محیطی» (Eco Points) اهدا می شود که با آن می توانند از فروشگاهی مشخص جنس بخرند.

به گفته آکی هیکو توبی، مدیرعامل بخش شهر هوشمند هیتاچی، به مرور امکانات هوشمندی مانند چراغ های سنسورداری که با کشیدن پرده ها، خاموش می شوند یا سیستم های نظارت بر سلامت و مقدار ورزش و کالری مصرفی به منازل افزوده خواهد شد.

موفقیت در توسعه شهرهای هوشمند به پیشرفت در تمام زمینه ها، حتی فناوری استخراج ذغال سنگ و گازهای طبیعی بستگی دارد. عقب ماندنِ حتی یکی از فناوری های روز، مانند چوبی لای چرخ آینده انرژی خواهد بود. از سوی دیگر به ثمر نشستن تمام پیش بینی ها و آمال دانشمندان در گرو اختصاص هزینه های لازم از سوی مسئولان دولتی است.

البته حتی اگر تمام این تصورات به حقیقت بپیوندند، باز هم شاهد توقف آنی در استفاده از انرژی های فسیلی نخواهیم بود. در حالی که طبق دستور العمل دورنمای انرژی جهانی بسیاری از کشورها در حال تعطیل کردن معادن زغال سنگ خود هستند، کشورهای دیگر به کشف آنها مشغولند. کشور چین که پیشرو دراستفاده از زغال سنگ است، قصد دارد تا حدود پنج سال دیگر 530 گیگاوات بر حجم برق تولیدی خود از زغال سنگ اضافه کند.

اگر شهرهایی مانند فورت کالینز و کاشیوانوها کارشان را به درستی انجام دهند، طی 50 سال آینده مولدهای مرکزی متداول رسما برکنار شده و با اعمال سیاست های تسهیلات دولتی و ایجاد امکان بازفروش انرژی اضافه حاصل از نصب صفحات خورشیدی و نیروگاه های بادی، شاهد دنیایی بهتر خواهیم بود.