15.2 Концепция Smarthoods
Чтобы раскрыть весь потенциал взаимосвязи «Продовольство-вода - энергия» применительно к децентрализованным микросетям, полностью интегрированный подход фокусируется не только на энергетике (микросети) и продовольствии (аквапоника), но и на использовании местного водного цикла. Интеграция различных систем водоснабжения (таких, как сбор дождевой воды, хранение и очистка сточных вод) в микросети, интегрированные с аквапонами, создает наибольший потенциал для эффективности, устойчивости и циркуляции. Концепция полностью интегрированной и децентрализованной микросети «Продовольство-Вода - Энергия» отныне будет именоваться «Smarthood» («умный район») и представлена на рис. 15.2.
Преимущество внедрения аквапоники в концепцию Smarthoods заключается в ее потенциале для оптимизации интегрированных потоков питательных веществ, энергии и воды (рис. 15.1). Этот интеграционный потенциал выходит далеко за рамки уже упомянутого
**Нексус «Еда - вода - энергия» **
30% мирового спроса на энергию используется для сельского хозяйства 70% мирового спроса на пресную воду используется для сельского хозяйства
Рис. 15.1 Связь между продуктами питания и водой и энергией показывает взаимосвязь между производством энергии, воды и продуктов питания (на основе IRENA 2015)
img src=“media/image-20201002190013698.png» alt=“Развязанные системы аквапоники в умной среде» =“зум: 67%;»/
Рис. 15.2 Интеграция развязанных систем аквапоники (как описано в главе 8) в децентрализованную локальную среду, как это предусмотрено концепцией Smartoods. Зеленые стрелки показывают, в какой степени система аквапоники может взаимодействовать с общей системой. Красные стрелки обозначают тепловые потоки, синие стрелки потоки воды и желтые стрелки потоки энергии
кроссоверы между энергетическими и пищевыми системами. Например, происходящие биоразлагаемые потоки отходов могут обрабатываться в анаэробных реакторах (например, UASB) и генерировать как биогаз, так и биоудобрение (Goddek et al. 2018). Даже деминерализованный шлам отходов может использоваться в качестве жидкого навоза на традиционных пахотных землях.
img src=» https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/f2cdbb3a-7dbf-4352-b468-af02021d0f64.jpg “style=“зум: 75%;»/
Рис. 15.3 Иллюстрированная фотография De Ceuvel (источник: Метаболический — www.metabolic.nl)
Пример 15.1
Ранним примером городской интегрированной аквапонной микросети является De Ceuvel, ранее заброшенная верфь в Амстердам-Севере, которая была преобразована в самодостаточное офисное пространство и рекреационный центр. De Ceuvel служит испытанием новых технологий и политики, направленных на создание замкнутой экономики. Он имеет полностью электрическую микросеть, включая солнечную PV, тепловые насосы и одноранговую торговлю энергией через блокчейн, используя свой собственный токен энергии: Jouliette 1. Небольшой аквапоник производит травы и овощи для ресторана на территории отеля. Этот же ресторан использует биогаз, полученный из органических отходов местного производства, для приготовления пищи, а также для обогрева помещений. Кроме того, есть лаборатория, которая используется для проверки качества воды и извлечения фосфатов и нитратов.
Хотя De Ceuvel в настоящее время не использует объект аквапоники для повышения гибкости своей микросети, устанавливаются датчики для мониторинга потоков энергии и питательных веществ с целью оценки их эффективности. Эти данные будут использоваться для содействия разработке новых и умных городских интегрированных микросетей аквапоники, таких как концепция Smarthoods, предложенная в этой главе. Ранние случаи использования в городских лабораториях, таких как De Ceuvel, имеют важное значение для успешного развития концепции Smarthoods (рис. 15.3).
Хотя целостный подход к городским системам FWE, таким, как концепции Smarthoods, дает много преимуществ, интеграция систем аквапоники в микросети по-прежнему в значительной степени зависит от конкретного случая. Системы производства продуктов питания Aquaponic характеризуются более высоким урожаем и меньшим количеством воды, питательных веществ и энергии, чем традиционные сельскохозяйственные системы; однако их строительство также является более дорогостоящим. Поэтому они лучше всего подходят в местах, где требуется высокая урожайность из-за, например, ограниченности пространства. В плотных городских районах не всегда может быть достаточно места для строительства аквапоники, в то время как в сельских районах стоимость земли может быть слишком низкой, чтобы оправдать строительство современного объекта аквапоники; стандартный сельскохозяйственный объект с более низкими финансовыми затратами и урожайностью будет более подходящим для таких районов дела. Наиболее оптимальным вариантом использования комплексной аквапонной установки является тот случай, когда имеется достаточное пространство, и для компенсации стоимости землепользования требуется высокая урожайность на каждый участок. Таким образом, в пригородных районах и других городских районах (например, заброшенных складов), скорее всего, будут впервые внедрены микросети с аквапоническим сооружением (см. пример 15.1).