15.4 الطريقة

وافتُرض وجود حي يضم 50 أسرة معيشية «سمارثود»، مع وجود مرفق متعدد الحلقات متعدد الأكوابونيكش قادر على توفير الأسماك والخضراوات لجميع سكان سمارثود البالغ عددهم 100 نسمة.

وفيما يتعلق بالنمذجة التفصيلية للسمارثوود، استُخدمت حالة مرجعية افتراضية لحي ضواحي أمستردام، تتألف من 50 أسرة معيشية (منازل) يبلغ متوسط شغل الأسرة المعيشية شخصين لكل أسرة معيشية (100 شخص في المجموع). وبالإضافة إلى ذلك، يتكون أحد المرافق المائية الحضرية من الاحتباس الحراري، ونظام تربية الأحياء المائية، وUASB ووحدة التقطير. و يحفز تحديد أبعاد المكونات المختلفة باستخدام بيانات لأسرة معيشية هولندية نموذجية و دفيئة (انظر الجدول 15-1).

15.4.1 نموذج نظام الطاقة

تم إنشاء نموذج نظام الطاقة (ESM) يمكنه محاكاة تدفقات الطاقة لمجموعة واسعة من المكونات، والتي ترد مواصفاتها الرئيسية في الجدول 15.2. و الإدارة السليمة بيئيا قادرة على حساب تدفقات الطاقة لكل مكون لكل ساعة من السنة.

** الجدول 15-1** الاحتياجات من الأغذية والطاقة لكل شخص/أسرة معيشية في هولندا

الجدول ثياد tr TD/td المتوسط (لكل رأسمال/سنة) /ث المجموع (100 شخص) /ث مصدر ثمان/ث /tr /thead tbody tr ال كولسبان=4الغذاء/ث /tr tr استهلاك الخضراوات (هولندا) /td TD 33 كغسوبا/سوب (في حين يوصى باستخدام u73 كجم/ش /td TD 7300 كغ /td TD هيئة الأوراق المالية (2018) /td /tr tr class = «غريب» TDمطلوب منطقة الاحتباس الحرارية/TD TD تقريبا. 4 msup2/sup /td TD 400 msup2/sup /td TD يقدر على أساس الحد الأدنى. توصية الاستهلاك /td /tr tr class = «حتى» استهلاك TDFish/TD TD 20 كغ /td TD 2000 كغ /td TD الفاو (2015) /td /tr tr class = «غريب» TDRequired حجم الاستزراع المائى /sup/td TD 0.2 مسوب/سوب /td TD 20 msup3/sup /td TD تقديرات /td /tr tr ال كولسبان = 4 الطاقة/ث /tr tr class = «غريب» TDاستهلاك الحرارة المنزلية (هولندا) /td TD 6500 كيلو واط ساعة/فرعية/منزل/سنة /td TD 325 ميغاواط/ثانوية/السنة /td TD سي بي اس (2018) /td /tr tr class = «حتى» TD Rowspan = 2ras استهلاك الكهرباء/تد الصف td = 2 0.05 - 0.15 كيلوسوبي/سوب/MSUP3/سوب /td TD 1—3 كيلوسوبي/الفرعية /td الصف td = 2 (إسبينال، شخص. الاتصالات) /td /tr tr class = «غريب» TD ٨,٧٦ - ٢٨,٢٦ ميغاواط/سنة/ /td /tr /tbody /الجدول

Supa/supالشخص الهولندي العادي يأكل 50 كجم من الخضروات في السنة. ومع ذلك، فقط 33 كجم من الخضروات التي يمكن زراعتها في أنظمة الزراعة المائية، والتي هي الخضروات المثمرة 31.87 غ/يوم، الخضروات براسيكا 22.11 غ/يوم، الخضروات الورقية 12.57 غ/يوم، الخضروات البقولية 19.74 غ/يوم، الخضروات الجذعية 4.29 غ/يوم

دعم/قبول الحد الأقصى لكثافة الأسماك من 80 كجم/msup3/sup

** الجدول 15-2** مكونات الإنتاج

الجدول ثياد tr class = «رأس» ثكومبوننت/ث ال الحجم /ث ال المواصفات /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDSolar PV/TD TD 40 كيلوواط سوب، ه الفرعية /td TD إيتا: 0.15 /td /tr tr class = «حتى» TDurban توربينات رياحية/TD TD 20 كيلوسوب، ه الفرعية /td TD إيتا: 0.33 /td /tr tr class = «غريب» TDHeat/TD TD 10 كيلوسوب، ه الفرعية /td TD شرطي: 4.0 /td /tr tr class = «حتى» TDCHP/TD TD 20 كيلوسوب، ه الفرعية /td TD إيتاسوبل/الفرعية: 0.24، إتاسوبته/الفرعية = 0.61 /td /tr tr class = «غريب» TDFuel خلية/TD TD 10 كيلوسوب، ه الفرعية /td TD إيتا: 0.55 /td /tr tr class = «حتى» تدلكتروليسر/تد TD 20 كيلوسوب، ه الفرعية /td TD إيتا: 0.45 /td /tr tr class = «غريب» TDBattery/TD TD 200 كيلوواط ساعة /td TD إيتا: 0.90 /td /tr tr class = «حتى» TDHot خزان الماء/TD TD 930 كيلوواط ساعة /td TD 40—60C /td /tr tr class = «غريب» TDHydrogine/TD TD 1000 كيلو واط ساعة /td TD 30 كجم من وحدة التخزين HSUB2/الفرعية /td /tr /tbody /الجدول

وقد تم تصميم نظام الطاقة في MATLAB باستخدام بيانات الملف الشخصي للطاقة في أمستردام تم الحصول عليها من خلال DesignBuilder. ويتضمن نموذج السلاسل الزمنية العددية مجموعة واسعة من تكنولوجيات الطاقة، المدرجة في الجدول 15-2 مع مواصفاتها ذات الصلة (الشكل 15-4).

يستخدم نموذج نظام الطاقة (ESM) عبارات مشروطة بسيطة لعملية صنع القرار، أي أنه نظام تحكم قائم على القواعد. في الإصدار الحالي من هذا النموذج، يتم التحكم مركزية، بهدف الاستهلاك الذاتي

** الشكل 15.4** نموذج الشبكة المجهرية المائية (F. de Graaf 2018)، الذي يوضح موازين الطاقة للطاقة (الرسم البياني العلوي) والحرارة (الرسم البياني السفلي) للحالة المرجعية (أمستردام)

تعظيم النظام ككل (في إصدار مستقبلي، ستكون بنية التحكم لامركزية، انظر Sect.15.5). ويمكن ذكر العبارات الشرطية لتحقيق ذلك على النحو التالي:

1 - الحفاظ على تخزين الحرارة إلى أدنى حد ممكن.

2 - توقعات إنتاج واستهلاك الكهرباء غير المرنة المتوقعة.

3 - (أ) إذا كانت البطارية ممتلئة، فقم بتشغيل الاستهلاك المرن.

(ب) إذا كانت البطارية فارغة، قم بتشغيل التوليد المرن.

من خلال الحفاظ على تخزين الحرارة إلى أدنى حد ممكن، يتم تعظيم المخزن المؤقت لموازنة الطاقة المرنة. إذا كان هناك إنتاج مفرط للكهرباء غير المرنة (أي إنتاج الكهرباء الذي لا يمكن جدولته أو التحكم فيه بمرونة، مثل الطاقة الشمسية أو الرياح)، يمكن تشغيل المضخة الحرارية لإنشاء مخزن مؤقت يتم توفيره بواسطة تخزين الماء الساخن والكتلة الحرارية لنظام RAS aquaponic. وعلى العكس من ذلك، إذا كان هناك نقص في إنتاج الكهرباء، يمكن تشغيل التوليد المرن مثل حزب الشعب الجمهوري وخلية الوقود، وبالتالي استخدام سعة التخزين الحراري.

بالنسبة لكل من الحرارة والطاقة، فإن توازن الطاقة يعادل

$P_ {الجنرال، المرن} + P_ {الجنرال، inflex} + P_ {الشبكة} = P_ {سلبيات، inflex} + P_ {سلبيات، المرن} + P_ {التخزين} $ (15.1)

وتشمل الأجيال المرنة المضخة الحرارية ووحدة الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) وخلايا الوقود والبطارية والأجهزة الذكية/المرنة (مثل المضخات المائية). تصنف الرياح، والطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) والمجمعات الشمسية على أنها جيل غير مرن. تشكل الأجهزة غير المرنة الجزء الأكبر من استهلاك الكهرباء، خاصة في فصل الشتاء (بسبب الحاجة إلى الإضاءة الفورية) (الشكل 15.5).

** الشكل 15.5** مثال لتدفقات الطاقة (رسم تخطيطي سانكي) لتكوين شبكة صغيرة متكاملة محتملة في دي سيوفيل (دي غراف 2018)، بما في ذلك هضم حيوي لإنتاج الغاز الحيوي. ولا يشمل هذا التكوين الخاص وحدة الحرارة والطاقة المشتركة الموجودة ضمن مفهوم Smarthood، كما أنه لا يأخذ في الاعتبار منشأة أكوابونيكش كبيرة