15.1 Utangulizi

Kugeuka kuelekea mfumo wa nishati endelevu kwa kiasi kikubwa kutahitaji kubadili mfumo wa usambazaji wa kizazi na mfumo wa usambazaji, kuelekea mfumo uliotengwa, kutokana na kupanda kwa teknolojia za uzalishaji wa nishati zilizotengwa kwa kutumia mionzi ya jua ya upepo na paa. Aidha, kuunganisha sekta za joto na usafiri katika mfumo wa umeme zitasababisha ongezeko kubwa sana la mahitaji ya kilele. Maendeleo haya yanahitaji mabadiliko makubwa na ya gharama kubwa kwa miundombinu ya nishati, wakati matumizi ya mali zilizopo za uzalishaji unatarajiwa kushuka kutoka 55% hadi 35% kufikia 2035 (Strbac et al. 2015). Hii inaleta changamoto kubwa, lakini pia fursa: ikiwa mtiririko wa nishati unaweza kuwa na usawa ndani ya nchi katika microgrids, mahitaji ya kuboresha miundombinu ya gharama kubwa yanaweza kupunguzwa, huku ikitoa utulivu zaidi kwenye gridi kuu. Kwa sababu hizi, ‘microgrids zimetambuliwa kama sehemu muhimu ya Smart Gridi ya kuboresha uaminifu wa nguvu na ubora, kuongeza ufanisi wa nishati ya mfumo’ (Strbac et al. 2015).

Microgrids inaweza kutoa ustahimilivu unaohitajika sana na kubadilika, na hivyo kuna uwezekano wa kuwa na jukumu muhimu katika mfumo wa nishati ya siku zijazo. Inakadiriwa kuwa kufikia mwaka wa 2050, zaidi ya nusu ya kaya za EU zitazalisha umeme wao wenyewe (Pudjianto et al. 2007). Kufungua rasilimali rahisi ndani ya microgrids kwa hiyo inahitajika ili kusawazisha kizazi cha nishati mbadala.

Mifumo ya kilimo cha miji, kama vile aquaponics (dos Santos 2016), inaweza kutoa kubadilika kwa nishati hii (Goddek na Körner 2019; Yogev et al. 2016). Mimea inaweza kukua ndani ya hali mbalimbali za nje, kwani hutumiwa kufanya hivyo kwa asili. Hali hiyo inatumika kwa samaki katika mfumo wa ufugaji wa maji, ambayo inaweza kustawi katika kiwango kikubwa cha joto. Hali hizi za uendeshaji rahisi zinaruhusu athari za kupungua kwa mahitaji ya pembejeo ya nishati, ambayo huunda kiwango kikubwa cha kubadilika ndani ya mfumo. Masi ya juu ya mafuta yaliyo na mfumo wa maji ya maji inaruhusu kiasi kikubwa cha joto kuhifadhiwa ndani ya mfumo. Taa zinaweza kugeuka na kuzima kulingana na wingi wa umeme, kuruhusu kizazi kikubwa cha umeme kimsingi kupunguzwa kwa kugeuza kuwa biomasi ya thamani. Pampu zinaweza kuendeshwa kwa synchronicity na nyakati za uzalishaji wa nguvu za kilele (k.mf. saa sita mchana) ili kupunguza nguvu za kilele Vitengo vilivyofaa vya kunereka (Chap. 8) pia vina mahitaji ya joto yenye kubadilika sana na yanaweza kuzima mara tu kuna oversupply ya joto au umeme (yaani pampu ya joto ingebadilisha nishati ya umeme kuwa nishati ya joto). Mambo haya yote hufanya mifumo ya aquaponic vizuri inafaa kutoa kubadilika kwa microgridi.

Karibu na kutoa kubadilika kwa matumizi, mfumo wa aquaponics wa kitanzi mbalimbali unaweza kuunganishwa zaidi ili pia kutoa kubadilika katika uzalishaji. Biogas huzalishwa kama byproduct kutoka UASB katika kituo cha aquaponic. Biogas hii inaweza kuwaka ili kuzalisha joto na nguvu, kwa kuingiza micro-CHP katika microgridi. Kuunganisha mifumo ya aquaponic ndani ya microgrids inaweza kuongeza kubadilika kwa nishati kwa pande zote za mahitaji na usambazaji.