Kitongoji cha kaya 50 kilidhaniwa kuwa ‘Smarthood’, na kituo cha aquaponics kilichopungua ambacho kina uwezo wa kutoa samaki na mboga kwa wakazi wote 100 wa Smarthood.

Kwa mfano wa kina wa Smarthood, kesi ya kumbukumbu ya nadharia ya jirani ya miji huko Amsterdam ilitumiwa, yenye kaya 50 (nyumba) na wastani wa nyumba ya watu 2 kwa kaya (jumla ya watu 100). Aidha, kituo kimoja cha aquaponic cha miji kina mfumo wa chafu, maji ya maji, UASB na kitengo cha kunereka. Upeo wa vipengele tofauti huhamasishwa kwa kutumia data kwa kaya ya kawaida ya Kiholanzi na chafu (tazama Jedwali 15.1).

15.4.1 Mfumo wa Mfumo wa Nishati

Mfumo wa Mfumo wa Nishati (ESM) ulifanywa ambao unaweza kuiga mtiririko wa nishati wa vipengele mbalimbali, ambavyo vipimo vyake vikuu vinaonyeshwa katika Jedwali 15.2. ESM ina uwezo wa kuhesabu mtiririko wa nishati kwa kila sehemu kwa kila saa ya mwaka.

Jedwali 15.1 Mahitaji ya Chakula na nishati kwa kila mtu/kaya nchini Uholanzi

meza thead tr cuttertd ThWastani (kwa mji mkuu/mwaka) /th ThJumla (watu 100) /th Thsource/th /tr /thead tbody tr th colspan=4VOOD/th /tr tr TDVegetable matumizi (Uholanzi) /td td 33 kgsupa/sup (ambapo u73 kg/u ni ilipendekeza /td td 7300 kilo /td td EFSA (2018) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDrequired eneo la chafu/td td Takriban 4 msup2/sup /td td 400 msup2/sup /td td Inakadiriwa kulingana na min. mapendekezo ya matumizi /td /tr tr darasa=“hata” TDFish matumizi ya/td td 20 kg /td td 2000 kilo /td td FAO (2015) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDInahitajika volumesupb/sup/td td 0.2 msup3/sup /td td 20 msup3/sup /td td Inakadiriwa /td /tr tr th colspan=4 Nishati/th /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDkaya matumizi ya joto (Uholanzi) /td td 6500 kWhsubth/sub/nyumba/mwaka /td td 325 MWhsubth/ndogo/mwaka /td td CBS (2018) /td /tr tr darasa=“hata” td rowspan=2RAS matumizi ya umeme/td td rowspan = 2 0.05—0.15 kWsube/sub/MSUP/sup /td td 1—3 kWsube/Sub /td td rowspan = 2 (Espinal, mtu. mawasiliano) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td 8,76—28,26 MWhsube/ndogo/ mwaka /td /tr /tbody /meza

Supa/supa mtu wastani wa Kiholanzi anakula kilo 50 za mboga kwa mwaka. Hata hivyo, kilo 33 tu ya mboga ambazo zinaweza kupandwa katika mifumo ya hydroponics, ambayo ni matunda mboga 31.87 g/siku, mboga za shaba 22.11 g/siku, mboga za majani 12.57 g/siku, mboga za mboga 19.74 g/siku, mboga za shina 4.29 g/siku

Supb/supkuzingatia max. wiani wa samaki wa kilo 80/msup3/sup

Jedwali 15.2 Vipengele vya uzalishaji

meza thead tr darasa=“header” ThComponent/th th Ukubwa /th th Specifics /th /tr /thead tbody tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDSolar PV/TD td 40 kWsubp, e/sub /td td Eta: 0.15 /td /tr tr darasa=“hata” TDurban upepo turbine/td td 20 kWsubp, e/sub /td td Eta: 0.33 /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDjoto pampu/td td 10 kWsubp, e/sub /td td ASKARI: 4.0 /td /tr tr darasa=“hata” TDCHP/TD td 20 kWsubp, e/sub /td td etasubel/ndogo: 0.24, etasubth/sub = 0.61 /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDFuel kiini/td td 10 kWsubp, e/sub /td td Eta: 0.55 /td /tr tr darasa=“hata” Tdelectrolyser/TD td 20 kWsubp, e/sub /td td Eta: 0.45 /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” tdbattery/Td td 200 kWh /td td Eta: 0.90 /td /tr tr darasa=“hata” TDTank ya maji ya moto/td td 930 kWh /td td 40—60C /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDTank ya hidrojeni/td td 1000 kWh /td td 30 kg ya hifadhi ya Hsub2/sub /td /tr /tbody /meza

Mfumo wa nishati ulionyeshwa katika MATLAB kwa kutumia data ya wasifu wa nishati kwa Amsterdam iliyopatikana kupitia DesignBuil Mfano wa mfululizo wa muda unahusisha uteuzi mzima wa teknolojia za nishati, zilizoorodheshwa katika Jedwali 15.2 na maelezo yao husika (Mchoro 15.4).

Mfumo wa Mfumo wa Nishati (ESM) hutumia kauli rahisi za masharti kwa mchakato wa kufanya maamuzi, yaani. ni mfumo wa udhibiti wa utawala. Katika toleo la sasa la mfano huu, udhibiti umewekwa katikati, kwa lengo la matumizi ya kibinafsi

mtini. 15.4 aquaponics microgridi mfano (F. de Graaf 2018), kuonyesha mizani nishati kwa nguvu (mchoro juu) na joto (chini mchoro) kwa ajili ya kesi ya kumbukumbu (Amsterdam)

maximisation kwa mfumo kwa ujumla (katika toleo la baadaye, usanifu wa udhibiti utafunguliwa, angalia Sect. 15.5. Taarifa za masharti ili kufikia hili zinaweza kutajwa kama ifuatavyo:

1. Weka hifadhi ya joto kwa kiwango cha chini.

2. Forecast alitabiri usiobadilika uzalishaji wa umeme na matumizi.

3. (a) Ikiwa betri itajaa, tembea matumizi rahisi.

(b) Ikiwa betri itakuwa tupu, tembea kizazi rahisi.

Kwa kuweka hifadhi ya joto kwa kiwango cha chini, buffer kwa kusawazisha nishati rahisi inaongezeka. Ikiwa kuna uzalishaji mkubwa wa umeme usioweza kubadilika (yaani uzalishaji wa umeme ambao hauwezi kupangwa au kudhibitiwa, kama vile jua au upepo), pampu ya joto inaweza kugeuka ili kuunda buffer inayotolewa na hifadhi ya maji ya moto na molekuli ya joto ya mfumo wa RAS ya aquaponic. Kinyume chake, ikiwa kuna uzalishaji mdogo wa umeme, kizazi rahisi kama vile CHP na kiini cha mafuta kinaweza kugeuka, na hivyo kutumia uwezo wa kuhifadhi mafuta.

Kwa joto na nguvu, usawa wa nishati ni sawa na

$P_ {gen, flex} + P_ {gen, inflex} + P_ {gridi} = P_ {hasara, inflex} + P_ {hasara, flex} + P_ {kuhifadhi} $ (15.1)

Vizazi vinavyoweza kubadilika ni pamoja na pampu ya joto, kitengo cha Joto na Power (CHP), kiini cha mafuta, betri na vifaa visivyoweza kubadilika (kwa mfano pampu za aquaponic). Upepo, photovoltaics ya jua (PV) na watoza wa jua huwekwa kama kizazi kisichoweza kubadilika. Vifaa visivyo na kubadilika hufanya wingi wa matumizi ya umeme, hasa wakati wa baridi (kutokana na haja ya taa za papo hapo) (Mchoro 15.5).

Mtini. 15.5 Mfano wa mtiririko wa nishati (Sankey mchoro) ya uwezekano jumuishi microgridi Configuration katika De Ceuvel (de Graaf 2018), ikiwa ni pamoja na biodigester kwa ajili ya uzalishaji wa biogas. Configuration hii hasa haijumuishi kitengo cha Joto na Nguvu kilichopo ndani ya dhana ya Smarthood, wala hazizingatii kituo kikubwa cha aquaponics