مقدمه:

در سال‌های اخیر، هوشمندسازی کنتور گاز به عنوان یکی از مؤلفه‌های کلیدی در تحول دیجیتال زیرساخت‌های انرژی در جهان مطرح شده است. این فرایند، نه‌تنها به بهینه‌سازی مصرف گاز و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند، بلکه امکان نظارت دقیق، امنیت داده، و مدیریت هوشمند شبکه گاز را نیز فراهم می‌آورد. در این مقاله، مروری بر هوشمندسازی کنتور گاز در کشورهای پیشرو از جمله اعضای اتحادیه اروپا، آمریکا، ژاپن، استرالیا، بریتانیا و … ارائه شده است.

[ez-toc]

خلاصه مقاله:

1. وضعیت جهانی هوشمندسازی کنتور گاز

طبق برآوردهای کمیسیون اروپا:

• تا سال ۲۰۲۴، حدود ۵۱ میلیون کنتور گاز هوشمند در کشورهای عضو نصب خواهد شد.

• انتظار می‌رود ۴۴٪ از مصرف‌کنندگان گاز در اروپا دارای کنتور هوشمند باشند.

• پروژه‌های پایلوت، صرفه‌جویی بین ۲ تا ۱۰ درصد در مصرف گاز را نشان داده‌اند.

• متوسط صرفه‌جویی مالی تا ۲۳۰ یورو به ازای هر کنتور تخمین زده شده است.

 2. سیاست‌های اتحادیه اروپا

بسته انرژی سوم اتحادیه اروپا اهدافی نظیر افزایش رقابت در بازار انرژی، پایداری و بهره‌وری را دنبال می‌کند. این بسته شامل مقررات زیر برای کنتورهای هوشمند گاز است:

• تعیین چارچوب رگولاتوری (استاندارد، امنیت، تعامل‌پذیری)

• ارائه حمایت مالی برای توسعه تجهیزات

• تشویق مشارکت مصرف‌کننده از طریق آموزش و اطلاع‌رسانی

• تسهیل تبادل تجربیات موفق بین کشورهای عضو

 3. نمونه کشورها و درصد هوشمندسازی

 4. استانداردها و تست‌های فنی

کنتورهای گاز هوشمند باید بر اساس استانداردهای اروپایی معتبر مانند موارد زیر تست شوند:

• EN 1359: برای کنتورهای دیافراگمی

• EN 14236: برای کنتورهای اولتراسونیک

• EN 17526: برای کنتورهای thermal-mass

• EN 50470-1: برای تست‌های الکترومغناطیسی (EMC)

• EN 13757-1: برای عملکرد ارتباطی

• EN 12480: برای ایمنی تجهیزات

 5. پروتکل‌های ارتباطی و فناوری‌های مخابراتی

کنتورهای گاز هوشمند از پروتکل‌هایی مانند DLMS/COSEM، LWM2M، Wize برای ارتباط استفاده می‌کنند. در سطح مخابراتی، فناوری‌های مختلف بسته به کشور و موقعیت جغرافیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• NB-IoT، LTE-M، Sigfox، FlexNet، RF Mesh

• در برخی پروژه‌ها، از شبکه‌های Mesh با قابلیت پشتیبانی از خواندن از راه دور (M2M) استفاده می‌شود.

 6. امنیت داده‌ها و تست نفوذ

• آزمایشگاه NMi در آلمان به‌طور تخصصی تجهیزات اندازه‌گیری هوشمند را مطابق با CEN/CENELEC/ETSI تست می‌کند.

• بررسی کد منبع کنتور (source code audit) برای یافتن آسیب‌پذیری‌ها توسط NMi و ESMIG انجام می‌شود.

• داده‌های ارسالی رمزگذاری شده‌اند و در سیستم‌های مبتنی بر Gateway + Platform پردازش و تحلیل می‌شوند.

در خصوص هوشمندسازی کنتور گاز در کشورهای پیشرو  و عضو اتحاديه اروپا، بخشی از برنامه‌ریزی‎های توسعه كنتورهای هوشمند گاز از سیاست‌های این اتحادیه تبعیت می‌کند و آمارهایی نیز در سطح اتحادیه اروپا وجود دارد. به عنوان مثال یک مطالعه از دسامبر ۲۰۱۹ درباره استقرار كنتور هوشمند در اتحادیه اروپا موارد زير را نشان داد:

• تقریباً ۲۲۵ میلیون كنتور برق هوشمند و ۵۱ میلیون كنتور گاز هوشمند تا سال ۲۰۲۴ در اتحادیه اروپا راه‌اندازی خواهند شد. این نشان‌دهنده یک پتانسيل سرمایه‌گذاری بالغ بر ۴۷ میلیارد یورو است.
• تا سال ۲۰۲۴، انتظار می‌رود تقریباً ۷۷٪ از مصرف‌کنندگان اروپایی كنتور هوشمند برق و حدود ۴۴٪ نیز كنتور هوشمند برای گاز خواهند داشت.
• به طور میانگین، كنتورهاي هوشمند صرفه‌جویی بالغ بر ۲۳۰ یورو برای گاز را در هر نقطه اندازه‌گیری را فراهم می‌کنند (که بین مصرف‌کنندگان، تأمین‌کنندگان، عاملان سیستم توزیع و غیره تقسیم می‌شود)، همچنین صرفه‌جویی میانگین انرژی حداقل ۲٪ و تا ۱۰٪ براساس داده‌های پروژه‌های آزمایشی است.

از سال ۲۰۱۹ به بعد، اروپا به طور فعال در بهبود و استقرار شمارشگرهای گاز هوشمند به عنوان بخشی از اهداف توسعه و پایداری انرژی خود مشغول به کار بوده است. کمیسیون اروپا برنامه‎های جدی برای تأمین استقرار شمارشگرهای گاز هوشمند در کشورهای عضو تدوین کرده است.

یکی از مراجع کلیدی برای برنامه بهبود شمارشگرهای گاز هوشمند در اروپا بسته انرژی سوم اتحادیه اروپا است. این بسته به منظور ایجاد بازار انرژی رقابتی و یکپارچه اروپا، افزایش حفاظت مصرف‌کننده و ترویج بهره‌وری و پایداری انرژی ایجاد شده است.

بسته انرژی سوم شرایط خاصی را برای شمارشگرهای هوشمند در نظر گرفته است که شامل شمارشگرهای برق و هم گاز نيز مي‎شود. کمیسیون اروپا تا سال ۲۰۲۰ به عضویت کشورها تعهد دارد که ۸۰٪ از مصرف‌کنندگان شمارشگرهای هوشمند برق و ۷۲٪ برای گاز داشته باشند.

برای رسیدن به این هدف، کمیسیون اروپا به همراه کشورهای عضو در ترویج استقرار كنتورهاي هوشمند گاز همکاری مي‎كند. برنامه شامل تدابیری مانند موارد زير است:

۱. چارچوب رگولاتوي: کمیسیون اروپا چارچوب رگولاتوري مطلوب برای حمایت از استقرار كنتورهاي هوشمند گاز را ايجاد كرده است. این چارچوب شامل تعیین استانداردها و نیازهای فنی برای تعامل‌پذیری، حفاظت داده و امنیت است.

۲. تأمین و حمایت مالی: کمیسیون اروپا به کشورهای عضو حمایت مالی و مالیاتی مي‎كند تا استقرار كنتورهای هوشمند گاز را شتاب دهند. این برنامه شامل گرنت‎ها، وام و سایر ابزارهای مالی است که سرمایه‌گذاری‎های لازم را راحت تر مي‎كند.

۳. تبادل تجارب برتر: کمیسیون اروپا تبادل تجارب بین کشورهای عضو را تسهیل مي‎كند تا دانش و تجربیات در استقرار كنتورهاي هوشمند گاز را به اشتراک بگذارند. این اقدام شامل برگزاری کارگاه‎ها، کنفرانس‎ها و گروه‌های کاری است که همکاری و یادگیری را ترویج مي‎دهد.

۴. مشارکت مصرف‌کننده: برنامه همچنین بر مشارکت مصرف کنندگان در فواید كنتورهاي هوشمند گاز تمرکز دارد. این مشاركت شامل ارائه اطلاعات، آموزش و پشتیبانی به مصرف کنندگان برای تشویق مشارکت فعال در مدیریت و بهره‌وری انرژی است.

بطور کلی، برنامه بهبود كنتورهاي گاز هوشمند در اروپا بهبود بهره وری انرژی، کاهش انتشار کربن و توانمندسازی مصرف کنندگان برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه در مورد مصرف انرژی خود را هدف قرار مي‎دهد. کمیسیون اروپا همچنان درصدد نظارت بر پیشرفت کشورهای عضو در دستیابی به اهداف تعیین شده است و در صورت لزوم راهنمایی و پشتیبانی ارائه مي‎دهد.

به هرحال در کشورهای اروپایی بسته به اهمیت مصرف گاز در این کشورها، برنامه‌های توسعه متفاوتی وجود داشته است. به عنوان مثال فرانسه ابتدا در سال 2016 یک پایلوت محدودی را (برای 600 هزار کنتور در 24 شهرستان) اجرا کرد و سپس از سال 2017 طی 7 سال پروژه 11 میلیون کنتور هوشمند Gazpar (بطور متوسط 1 میلیون و پانصد هزار کنتور در سال) را اجرا کرد.

در آمريكا برنامه توسعه تا سال 2020 قرار بر استقرار 80 درصدي كنتورهاي هوشمند بوده است كه تقريبا با همكاري شركت‎هاي توزيع گاز انجام شده است. از سال 2021 به بعد، آمريكا برنامه‎هايي را براي نوسازي هر چه سريع تر تجهيزات كنتورهاي هوشمند مشتركين جز از جمله تعويض كنتورهاي (عمر كنتورها 10 سال مي باشد) يا تعمير كنتورهاي خراب تنظيم كرده است.

تست‎ها و استانداردها هوشمندسازی کنتور گاز در کشورهای پیشرو

درباره استاندارد تجهیزات برای کشورهای مختلف مطالعه شده مطالبی در فصل‎های مربوطه آمده است. جزئیات بیشتر درباره روند تستهای استاندارد نیز در گزارش تجهیز مشتركين جزء(سند 048) آمده است. با اینحال با توجه به اهمیت موضوع در اين بخش جمع بندی در خصوص تست‌ها و استانداردها ارائه می‌گردد.

مطابق دستورالعمل NMi (موسسه تخصصی در زمینه تست، صدور گواهی در حوزه اندازه‌گیری)، تست کنتورهای گاز مبتنی بر تعدادی از اصول اندازه‌گیری مختلف برای کاربردهای مسکونی یا صنعتی می‌باشد. هر کنتور گاز در اروپا بر اساس مجموعه استانداردهای EN، از جمله استاندارد EN 1359 (برای کنتورهای دیافراگمی)، EN 17526 (برای کنتورهای thermal-mass) و EN 14236 (برای کنتورهای اولتراسونیک) تست می‌شود.

ضمناً تست‌های دیگری نیز مطرح می‌باشد، مانند تست‌های دقت، تست‌های EMC (مطابق استاندارد EN 50470-1:2006)، تست‌های ایمنی (مطابق استاندارد EN 12480:2002)، تست‌های عملکردی (مطابق استاندارد EN 13757-1:2018).

این استانداردها مشخصه­های عملکرد و روش­های آزمایش را براي هر کنتور گاز مشخص می­کنند. اخیرا، NMi یک آزمایشگاه اختصاصی برای آزمایش کنتورهای هوشمند و دروازه‌های کنتور هوشمند (SMGW) بر اساس استانداردهای اروپایی در Merseburg آلمان افتتاح کرده است.

تست ارتباطات، امنیت داده‎ها و نفوذ

آزمایشگاه NMi همچنین در زمینه امنیت داده‎ها و تست نفوذ تخصص دارد. کنتورهای هوشمند و سیستم‌های ارتباطی را می‌توان مطابق با سند CEN/CENELEC/ETSI «حداقل الزامات امنیتی برای اجزای AMI (زیرساخت اندازه‌گیری پیشرفته)» که توسط ESMIG تهیه شده است، بررسی کرد. جزئیات بیشتر در بروشور اختصاصی در سایت Nmi  آمده است.

علاوه بر این، متخصصان  اروپایی (ESMIG و Nmi ) قادر به بررسی سورس کد برای شناسایی آسیب‌پذیری‌های احتمالی هستند. این موضوع به آنها امکان مي‎دهد کیفیت کد را تخمین بزنند و خطرات را کاهش دهند. این بررسی کد در محل سازنده انجام مي‎شود.

بر اساس کلیه اطلاعات موجود و در دسترس، جمع‌بندی وضعیت کنتورهای هوشمند گاز نصب شده در کشورهای آمریکا، ژاپن، استرالیا، ایتالیا، بریتانیا، فرانسه و آلمان به شرح جدول زیر است:

نتیجه‌گیری:

مروری بر هوشمندسازی کنتور گاز در کشورهای پیشرو نشان می‌دهد که این فناوری تأثیر قابل‌توجهی بر بهینه‌سازی مصرف، افزایش دقت، کاهش هزینه‌های عملیاتی و ارتقاء امنیت شبکه گاز دارد. اتحادیه اروپا و کشورهایی مانند آمریکا و استرالیا با ایجاد چارچوب‌های فنی و حمایتی، زیرساخت لازم برای توسعه سریع و ایمن این فناوری را فراهم کرده‌اند. در آینده نزدیک، انتظار می‌رود هوشمندسازی به استانداردی جهانی در حوزه انرژی تبدیل شود.

 سوالات متداول

کنتور گاز هوشمند چه تفاوتی با کنتور معمولی دارد؟

امکان ارسال بی‌سیم داده‌ها، قرائت از راه دور، دقت بیشتر و قابلیت تشخیص نشت از جمله تفاوت‌ها هستند.

 آیا استاندارد خاصی برای این کنتورها در اروپا وجود دارد؟

بله. کنتورها باید مطابق با استانداردهایی مانند EN 1359 و EN 14236 تست و گواهی‌گذاری شوند.

 پروتکل ارتباطی غالب چیست؟

در اکثر کشورها از DLMS/COSEM یا پروتکل‌های خاص مانند Wize، NB-IoT، LWM2M استفاده می‌شود.

 چه میزان صرفه‌جویی مالی و انرژی دارد؟

صرفه‌جویی میانگین ۲۳۰ یورو در هر نقطه اندازه‌گیری و تا ۱۰٪ در مصرف انرژی.

 آیا امنیت داده در این سیستم‌ها تضمین شده است؟

بله، تست‌های نفوذ و بررسی کد توسط نهادهای مانند NMi و ESMIG انجام می‌شود.