Нині приблизно 56% світового населення проживає в містах. Майже весь приріст населення в майбутньому відбуватиметься за рахунок збільшення числа міських жителів, на яких у 2030 році припадатиме 60% населення країн світу, а до 2050 року – приблизно 68%. Визначена Європейською Комісією наприкінці 2019 року стратегія ЄС у формі Європейської Зеленої Угоди (The European Green Deal) ставить найамбітніші цілі в контексті сталого розвитку Європейського співтовариства, зокрема щодо перетворення Європи до 2050 р. на перший кліматично-нейтральний континент (із нульовим сумарним викидом парникових газів). Міста суттєво впливають на  зміну клімату і одночасно зазнають негативного впливу від цієї зміни. Цей курс знайомить учасників з тим, як адаптація до зміни клімату та пом’якшення її наслідків можуть бути враховані в організації життя міст. Розглядаються приклади того, як міста можуть відігравати позитивну, трансформаційну роль у вирішенні проблеми пом’якшення наслідків зміни клімату та адаптацію до них.

Цільова аудиторія курсу – студенти-магістри Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”.

Структура курсу:

Модуль 1. Кліматична криза та сценарії зміни клімату

1. Розуміння кліматичної кризи. Дослідження нагальності кліматичної кризи та її впливу на довкілля, суспільство та економіку.
2. Аналіз кліматичних даних та сценаріїв зміни клімату. Кліматологічні бази даних. Аналіз історичних, фактичних та прогнозованих сценаріїв зміни клімату.

Модуль 2. Вступ до розумних міст: основні поняття та визначення

1. Вступ та основні поняття. Поняття розумного міста. Історія та еволюція розумних міст. Основні компоненти розумного міста.
2. Інтегровані рішення для розумних міст. Системи управління енергією. Інтелектуальне управління міською інфраструктурою. Зелена архітектура та містобудування.
3. Найкращі практики та приклади розумних міст. Успішні приклади розумних міст. Розбір реальних кейсів.

Модуль 3. Методологія розробки планів міст для пом’якшення змін клімату та інтеграція відновлюваних джерел енергії в структуру енергопостачання

1. Аналіз базової лінії енергоспоживання та викидів СО2. Аналіз історичного споживання енергетичних ресурсів основних груп споживачів та систем енергозабезпечення у рамках міст та територіальних громад. Вибір базового сценарію енергоспоживання та викидів СО2.
2. Розробка заходів по зменшенню енергоспоживання та викидів СО2 для різних груп споживачів. Планування заходів з підвищення рівня енергетичної ефективності в наступних секторах: громадські та житлові будівлі; зовнішнє освітлення; промисловість; транспорт, системи тепло- та електропостачання, водопостачання та водовідведення; управління відходами.
3. Відновлювані джерела енергії та інтеграція в систему енергопостачання. Фотоелектрика; зберігання енергії; концентрація сонячної енергії; вітрова енергія; паливні елементи; геотермальна енергія; сонячний нагрів води; спалювання біомаси.
4. Виклики та можливості відновлюваних джерел енергії. Інтеграція відновлюваних джерел енергії в електро- та тепломережі; Політики впровадження: плюси та мінуси; Нормативно-правова база в Україні.
5. Найкращі практики та приклади міст України. Огляд найкращих практик зниження енергоспоживання / викидів СО2 /, пом’якшення змін клімату на прикладі міст та територіальних громад України.

Модуль 4. Методологія розробки планів міст для адаптації до змін клімату

1. Оцінка вразливості до змін клімату. Методологія оцінки вразливості територій до змін клімату з використанням історичних даних: кліматичні загрози; вразливі сектори.
2. Розробка заходів з адаптації до змін клімату. Планування заходів в межах міст та територіальних громад для адаптації до змін клімату для впливових кліматичних загроз та захист вразливих секторів.
3. Найкращі практики та приклади міст України. Огляд найкращих практик адаптації змін клімату на прикладі міст та територіальних громад України.

Методи викладання:  У рамках курсу використовуватимуться різні методи викладання, щоб забезпечити всебічний досвід навчання: лекції, тематичні дослідження, групові дискусії, гостьові лекції, наукові дослідження та аналіз, студентські презентації, онлайн ресурси та вебінари тощо.

Після успішного завершення цього курсу слухачі зможуть:

• аналізувати кліматологічні дані з різних кліматичних баз даних та часових інтервалів. Оцінювати зміни впливу у розрізі історичного, фактичного та прогнозованих сценаріїв кліматичних даних.
• досліджувати, аналізувати та вивчати концепції та рішення “розумного міста” стосовно викликів пом’якшення наслідків зміни клімату для важливих секторів міського розвитку, таких як транспорт, будівлі, споживання, спосіб життя, виробництво енергії, управління відходами, управління водними ресурсами тощо.;
• приймати рішення щодо розвитку «розумного міста», визначати напрями розвитку «розумного міста», орієнтуватися в різноманітних технологіях та інструментах «розумного міста», направлених на пом’якшення наслідків зміни клімату;
• належним чином реагувати на виклики та загрози при впровадженні різноманітних розумних технологій, направлених на пом’якшення наслідків зміни клімату;
• працювати в команді.

Як відомо, міста відіграють важливу роль у подоланні кліматичних криз та досягненні цілей кліматичної нейтральності, адже вони споживають понад 65% світової енергії та на них припадає понад 70% глобальних викидів парникових газів. Водночас вони піддаються високому ризику негативних наслідків зміни клімату, таких як, аномальна спека, екстремальні погодні явища, погіршення якості атмосферного повітря та води, ставлячи під загрозу забезпечення екологічної безпеки, життя та добробут громадян.

Вирішення вказаних проблем можливе шляхом розвитку та впровадження в системах енергозабезпечення міст «розумних» технологій відновлюваної енергетики, оскільки викопні джерела енергії (вугілля, природний газ, нафта), що було основою виробництва енергії 20 ст., мають обмежені запаси та є основним джерелом парникових газів, а розвиток «розумних» технологій дає можливість суттєво підвищити ефективність впровадження відновлюваної енергетики.

Курс «Прикладні задачі розбудови розумних міст та стратегії адаптації й пом’якшення змін клімату” направлений на  надання студентам практичного досвіду з розроблення, впровадження та аналізу схемних рішень, особливостей експлуатації та управління технологій на базі відновлюваних джерела енергії (теплонасосні установки, сонячні водонагрівальні установки, сонячні панелі, вітрогенератори, будинки з низьким споживанням енергії, тощо).

У результаті проходження курсу студенти отримають навички з розроблення «розумних» систем енергозабезпечення міст на основі радикальних рішень з впровадження відновлюваних джерел як безальтернативного напрямку подальшого розвитку енергетики.

Цільова аудиторія курсу – студенти-магістри Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”.

Структура курсу:

Модуль 1. Загальні поняття про «розумні» енергетичні системи, що передбачають використання відновлюваних джерел та забезпечують синергетичний ефект

1. «Розумні» енергетичні системи як нова гнучка форма забезпечення доступності та ефективності використання відновлюваних джерел енергії.
2. Використання Smart Grids («розумні» електроемрежі) для гнучкого забезпечення потреб в електроенергії теплонасосних систем та електромобілів від непостійних відновлюваних джерел енергії (вітрової та сонячної).
3. Використання Smart Thermal Grids («розумне» централізоване теплозабезпечення) для об’єднання систем електро-, тепло- та холодозабезпечення.
4. Використання Smart Gas Grids («розумні» газові мережі) для об’єднання систем електро- та тепло- та газозабезпечення.
5. Можливості повного заміщення існуючого енергоспоживання джерелами відновлюваної енергії. Приклади Європейського Союзу, Данії, м. Лос-Анджелес, м. Копенгаген.

Модуль 2. Загальний опис програмного забезпечення EnergyPLAN для моделювання «розумних» енергетичних систем

1. Порівняльний аналіз існуючих комп’ютерних програм для дослідження енергетичних систем міст.
2. EnergyPLAN – як інструмент для моделювання та аналізу енергетичного, екологічного та економічного впливу радикальних технологічних змін з енергозабезпечення міст.
3. Загальна структура та методологія аналізу «розумної» енергетичної системи із використанням EnergyPLAN.

Модуль 3. Створення в EnergyPLAN «розумних» системи енергозабезпечення

1. Створення еталонного сценарію міської енергетичної системи.
2. Формування джерел вітрової енергетики для регулювання існуючих джерел електроенергії.
3. Формування централізованої системи тепло- та холодозабезпечення.
4. Формування систем із теплонасосними установками в будівлях та централізованому тепло- та холодозабезпечені.

Модуль 4. Технологія «цифровий двійник» в розумному місті

1. Виникнення і становлення «цифрових двійників». Зміст та функції «цифрових двійників.
2. Ключові технології «цифрових двійників». Методи та засоби моделювання фізичного об’єкту.
3. Прикладні платформи, прогнози розвитку, виклики.
4. Створення «цифрового двійника» конденсаційного котла у складі системи теплозабезпечення будівлі.
5. Створення «цифрового двійника» теплонасосної установки у складі системи теплозабезпечення будівлі.
6. Створення «цифрового двійника» сонячної панелі.
7. Створення «цифрового двійника» вітрогенератора.

Методи викладання: У рамках курсу використовуватимуться різні методи викладання, щоб забезпечити всебічний досвід навчання: лекції, тематичні дослідження, групові дискусії, гостьові лекції, наукові дослідження та аналіз, студентські презентації, онлайн ресурси та вебінари тощо.

Після успішного завершення цього курсу слухачі зможуть:

• створювати та аналізувати за допомогою комп’ютерного пакету EnergyPLAN різні сценарії розвитку «розумних» систем енергозабезпечення міст;
• проводити аналіз енергетичної, економічної та екологічної ефективності запропонованих схемних рішень «розумних» систем енергозабезпечення міст;
• розробляти рішення з використання технології “цифрового двійника” для підвищення ефективності створення та експлуатації систем з енергозабезпечення міст.