15.2 智能手机概念

为了充分发挥食品 — 水 — 能源联系在分散微电网方面的潜力，一个完全一体化的方法不仅侧重于能源 (微电网) 和食品 (水电)，而且还侧重于利用当地的水循环。 将各种水系统（如雨水收集、储存和废水处理）纳入水生一体化微电网，产生了效率、复原力和循环性的最大潜力。 从现在起，完全一体化和分散的食品-水-能源微电网的概念将被称为 Smarthood（智能社区），并在图 15.2 中描述。

在 Smarthoods 概念中实施水生动力学的好处在于它有助于优化综合营养素、能量和水流（图 15.1）。 这种集成潜力远远超出了已经提到的

** 食品 － 水 － 能源之间的联系 **

全球 30% 以上的能源需求用于农业 全球 70% 以上的淡水需求用于农业

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** 图 15.1** 食品 — 水 — 能源之间的关系显示了能源、水和食品生产之间的相互作用（根据 2015 年国际可再生能源机构）

img src = “媒体/图像-20201002190013698.png” ALT = “智能模型中的解耦水电系统” 样式 = “缩放：67%;”/

** 图 15.2** 按照 Smarthoods 概念设计的分散式地方环境中的解耦水生系统（如 [第 8 章]（/社区/文章/第 8 章-解耦-水壶系统）的集成。 绿色箭头显示水生系统在多大程度上可以与整个系统相互作用。 红色箭头表示热流，蓝色箭头水流动和黄色箭头功率流动

能源和食品系统之间的交叉。 例如，发生的可生物降解废物流可在厌氧反应堆 (例如 UASB) 中进行处理，并产生沼气和生物肥料 (Goddek 等人, 2018 年)。 即使是脱矿废物污泥也可以用作传统耕地上的液体粪便。

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** 图 15.3** 图示图解的图示照片-德·休维尔 _ (资料来源：代谢 — www.metolic.nl)

** 示例 15.1**

城市一体化水上微电网发展的一个早期例子是 De Ceuvel，这是一个原先在阿姆斯特丹北部废弃的造船厂，现已改建成一个自给自足的办公空间和娱乐中心。 De Ceuvel 是旨在创造循环经济的新技术和政策的试验台。 它具有一个全电微电网，包括太阳能光伏，热泵和使用自己的能源代币在区块链上进行点对点能源交易：Jouliette ¹。 一个小型水上乐园设施为酒店内的餐厅生产草药和蔬菜。 同一家餐厅使用从当地生产的有机废物中提取的沼气进行烹饪活动和空间取暖。 此外，还有一个实验室，用于测试水质和提取磷酸盐和硝酸盐。

虽然 De Ceuvel 目前尚未积极利用水生设施来提高微电网的灵活性，但目前正在安装传感器来监测能量和营养物流，以评估其性能。 这些数据将用于帮助开发更新和更智能的城市综合水上微电网，例如本章中提出的 Smarthoods 概念。 像 De Ceuvel 这样的城市生活实验室中发现的早期使用案例对于 Smarthoods 概念的成功发展至关重要（图 15.3）。

尽管对城市 FWE 系统（如 Smarthoods 概念）采用整体方法可带来许多好处，但是水电系统在微电网中的集成仍然很大程度上取决于个案情况。 与传统农业系统相比，Aquaponic 食品生产系统的特点是产量更高，水、营养和能源足迹更低；然而，建造这些系统的成本也更高。 因此，它们最适合于由于空间限制等原因而需要高产量的地点。 在密集的城市地区，可能并不总是有足够的空间来建造水产设施，而对于农村地区，土地成本可能太低，无法建造一个最先进的水产设施；融资成本和收益较低的标准农业设施更适合这类设施案件. 综合水上乐园设施的最佳使用案例是有足够空间的情况，每个面积需要高产量才能抵消土地使用成本。 因此，郊区和其他城市地区 (例如废弃的仓库) 最有可能首次实施与水生设施相结合的微电网 (见例 15.1)。