IBTS 온실

IBTS Greenhouse
담수화
방법들

IBTS("통합 생물구조 시스템")-온실하우스는 뜨거운 건조 사막에 적합한 생물구조적 도시개발 프로젝트다.[1][2] 2011년부터 2015년 봄까지 이집트의 사막지 조성을 위한 전략의 일환이었는데, 당시 이집트의 이슬람국가 이라크와 레반트-시나이 주와 같은 지정학적 변화가 사업을 중단하도록 강요했다.[3] 이 사업은 2007년 봄 도시개발과 사막녹화에 관한 학문적 연구로 시작되었다. 그것은 N. Berdellé와 D.에 의해 더욱 발전되었다. 2011년까지 개인 프로젝트로서 Voelker. 이후 LivingDesert 그룹(교수 포함) 이집트의 농업기후 중앙연구소의 압델 가니 엘 긴디와 모사드 코트브 박사, 산림과학자 하니 엘-카테브, 농경학자 윌 반 아이즈덴, 퍼마컬쳐리스트 셉 홀저 등이 이집트에서 완성된 프로젝트를 소개하기 위해 만들어졌다.[4]

IBTS 온실은 이집트의 사막지 조림 프로그램과 함께 이전 전략의 일부가 되었다.[5][6] 나일강 삼각주의 도시화가 농업 부문의 문제고 카이로의 교통 혼잡과 같은 인프라 문제 때문에 이집트에서 이러한 것들이 역할을 하고 있다.[7][8][9]

IBTS는 해수 농업이 특징이지만 넓은 온실 안에서 이루어진다. 따라서 모든 증발된 물은 수확될 수 있다. IBTS 내부의 대기에서 액체 상태의 물이 생성되기 위해서는 대량의 냉각력이 필요하다. 이것은 들어오는 바닷물을 가지고 하는 것이다. 따라서 냉각 요구사항과 냉각전력은 항상 균형을 이룬다.

IBTS는 아키텍처, 기술 및 자연 요소를 포함한 새로운 품질의 시스템 통합에 의존한다.[10] 식량 생산과 주거는 물론 바닷물의 담수화, 즉 고사리 지하수를 결합한 것이다.[11] 실제 기상, 토양, 경제 상황을 이용한 CAE 실증 프로젝트는 초 건조 조건에서 실현 가능성을 입증했다.

IBTS의 관련성은 증류수 세제곱미터당 0.45kwh의 효율을 갖는 물 담수화 용량이다. 이는 담수화 유틸리티의 운영 비용이 시간의 경과에 따른 초기 건물 비용을 훨씬 초과하기 때문이다. 또한 담수화 발전소의 에너지 요구량이 GigaWatt 지역에 도달하기 때문이다. 많은 양의 화석 에너지에 의존하는 것은 산업 공장의 물 공급을 불안하게 만든다. 높은 효율을 통해 담수화는 대규모 농업, 임업, 양식업을 위해 재정적으로 그리고 생태학적으로 실행 가능하게 되었다.

또 다른 관련 포인트는 귀중한 물가를 따라 굴뚝과 공장을 피우는 대신 생물-다양한 경관과 많은 일자리를 창출하는 것이다. 또한 높은 담수화 용량을 배제하는 내륙의 적용가능성에도 특별한 관련성이 있다.

이 건물은 대부분의 온실처럼 식량 생산과 달리 건설공학이나 건설물리학에 뿌리를 두고 있다. 바닷가 온실과는 근본적으로 다르다.[12] 담수화 성능에는 차이가 있다. 대체 담수화 기술, 공대수 유틸리티 및 시험 중인 담수화 온실은 담수 생산을 위해 에너지의 배수를 요구한다.

통합이라는 용어의 중요성은 자연 시스템, 특히 폐쇄 사이클의 모방을 통해 시스템 통합이 달성할 수 있는 효율성에 있다. 특히 더운 사막 기후에서 지구 물 위기의 심각성이 증가하기 때문에 폐쇄적인 물 순환의 구축이 가장 중요하다.

산업용 규모의 담수화는 태양열 발전량이 많이 필요하기 때문에 고온 기후에 속할 수밖에 없다. 메나(MENA) 지역 및 그 밖의 농업 지역의 물 테이블 침하 완화에 적합한 것으로 나타났다. 미래 버전에서 IBTS는 소형 핵융합로 또는 소형 모듈형 원자로와 같은 여분의 열 에너지원을 사용하여 추운 기후에 배치될 수 있다.

냉각수 사이클 충전

IBTS는 증발에 의해 민물로 바뀌는 바닷물에 의해 충전될 수 있다. 이것은 중요하기 때문에 일차적인 유형이다. 오션워터는 무제한이고 IBTS는 판매를 위해 여분의 물을 생산할 수 있다.

염수 충전의 시작에는 IBTS 온실 내부에 해수 양조 작업이 있다. 이것은 약간의 바닷물만 필요로 한다. 대부분의 물은 식품 생산 시스템을 통해 흐른 후 완전 불수화 효용에서 처리된다.

그러나 IBTS는 또한 노동자들, 동물들, 그리고 그 이후의 거주자들을 위한 유기 물질의 지속적인 유입에 의해서도 부과될 수 있다. 음식과 음료가 먼저인 유기물은 폐기물 처리를 통해 회수된다.[13] 폐수처리는 일반적인 물 순환의 일부분이다. 유기 물질은 부분적으로 식물의 뿌리 영역으로 지하에 침투하여 정화조에서 일부 처리된 후 임업에서 표토로 응용된다. 이 개념은 이전에도 여러 차례 주거용 주택(유명한 유형을 지구선이라고 한다) 내부에서 구현된 바 있다.

일반적으로 IBTS를 인근 거주지, 호텔 또는 도시를 위한 고형물과 액체 폐기물 처리장으로 건설할 수 있다.[14]

물의 순환은 또한 단 한번의 우천 이벤트로 충전될 수 있다. 우천 이벤트는 사막에서 일어나며, 셀 수 있다. 마지막으로 식염수 또는 오염된 지하수를 펌핑하여 물 순환을 충전하고 대기 수생에 의해 일부 연장할 수 있다.

물 순환 내부의 물의 양은 준 폐쇄 사이클이기 때문에 중요하지 않다. 심지어 흙에서 증발하고 사람들에게서 뿜어낸 습기도 지붕 밑에 포획된다.

식량 수출과 지붕 누수 등으로 손실이 발생한다. 누출은 정상적인 조건에서 자주 발생한다. 스카이루프는 강풍과 우박, 새들이 얇은 호일 위에 착륙하는 것을 다룰 수 있는 특수 개·교체 시스템으로 유지된다.

영양소 주기 충전

영양소 순환은 물 순환과 연결되어 있다. 충전은 주로 토양 다산과 토양 유기물을 쌓는 관행을 의미한다. 이것은 유기 폐기물을 통한 바이오매스의 수입을 수반할 수 있지만, 주로 IBTS 내부의 음식 생산으로 인한 바이오매스의 수입을 수반할 수 있다. 해수 시스템에서 바이오매스는 할로피테스라고 불리는 소금 내성 식물에서 생성된다. 헥타르당 최대 52톤에 이르는 바이오매스 수확량이 기록돼 있다.[15] 게다가 뿌리의 바이오매스 생성은 탄소 격리에도 중요하다. 이것은 최대 35t/ha*y의 엑스트라 입니다.[16] 세 번째 바이오매스 공급원은 IBTS 지붕 아래의 프리시브 공간이 필요 없는 외부 해수 양식장이다. 이것들은 육지나 바다에 있을 수 있다. 가장 주목할 만한 것은 김 양식장이다.[17]

영양소 주기에 바이오매스를 충전해야 하는 것과 마찬가지로 IBTS 내부의 대기, 즉 해초 수통도 CO2로 충전하는 옵션이 있다. 이것은 바이오매스 수율을 증가시킬 것이다. 이 과정은 일정한 한계가 있다. 하나는 어떤 유기체가 필요로 하는 인과 같은 미량 원소의 가용성이다.[18] 추가 CO2로 충전을 위한 최선의 공급원은 산업 폐기물 CO2일 것이므로, 이것은 IBTS가 폐기물 처리장으로서 기능할 수 있는 또 다른 방법이다.

퍼포먼스

운용 에너지는 풀 스케일 버전의 증류수 세제곱미터 당 0.45 kWh이다.[3] 이는 해당 당국이 부여한 공식 번호에 따라 두바이와 퍼스의 담수화 공장이 세운 기록보다 10배 이상 낮은 성능이다.[19] IBTS는 모듈형 개념을 기반으로 하며, 코어 크기는 1헥타르이다. 이는 건축과 자급자족을 위한 최소 규모지만 원형 건축모듈은 10헥타르 이상 대형으로 건설할 수 있다. 각 모듈은 운영과 이익의 발생을 즉시 개시할 수 있도록 하는 하위 모형에 기초한다(초기의 수익을 창출하는 재녹화 사이트와 같은). 최고 효율성과 전체 용량은 약 100개의 모듈로 상부 구조물을 제공할 수 있다. 10km는2 산업용 담수화 공장의 용량을 갖췄는데, 하루에 0.5만 입방미터에 이른다. IBTS의 첫 번째 버전 이후 대기수 발생은 일련의 열수 모델을 통해 진화해왔으며 현재 개발자에 따르면 0.45 kwh/m로3 운영될 수 있다고 한다.[20] IBTS는 건물에서 호스팅되는 폐쇄 사이클의 자연적 프로세스와 함께 작동한다. 따라서 그것은 이미 염분 배출과 온도 상승으로 인해 페르시아만의 담수화 기술처럼 성장을 위한 자연적, 혹은 물리적 제한에 결코 부딪치지 않는다.[21][22]

일차 에너지

IBTS는 풍력 발전 및 집중 태양열 발전으로부터 생산되는 전기 및 열 에너지를 현장(전용 공정으로)으로 운용한다. 이는 에너지 요건과 일차 에너지의 사용이 동일하다고 생각할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 일반적인 담수화 발전소의 경우가 아니다.[23]

일반적인 담수화 식물은 화석 연료를 사용하는 발전 플랜트에 의존한다. 발전소 에너지 변환 중 에너지 손실을 고려하여 일반적인 담수화 발전소는 일반적인 성능 데이터에 명시된 것보다 2-3배 더 많은 에너지를 사용한다. 이는 담수화 산업에서 사용되는 연소 엔진의 에너지 변환 손실에 대한 일반적인 요인이다.

이를 고려하면 IBTS는 현재 효율 세계 기록의 5% 미만을 사용하고 있으며, 해수 펌프 및 기타 고려되지 않은 요인에 대해서는 약 3.5kWh/m3 + ca. 1.0kWh/m이다3. 이것은 일차 에너지 사용 효율로 곱한다. 9-14 kWh/m3 함께.

일차 에너지의 용어는 에너지 품질과 결합하여 현실적인 이해를 도모해야 한다. 담수화의 맥락에서 에너지 품질은 담수화의 물리적 프로세스뿐만 아니라 독점적인 재생에너지를 사용하는 IBTS의 전반적인 경제 효율에 대한 새로운 그림을 보여준다.[24]

설계점

설계점을 이용한 재무 계획

하루 최대 500m³, 헥타르에 이르는 담수 생산량은 1000ha에 350만m³으로 세계 최대 산업용 담수화 발전소의 생산량과 맞먹는다. 그것은 뜨거운 민물로부터 열을 회복함으로써 도달한다. 이 회수된 에너지는 IBTS의 Marculture를 떠나는 브린을 가열하기 위해 사용되며 일일 증발량 100m³을 두 배로 증가시키고 판매를 위한 소금을 생성한다. 회수된 에너지는 또한 들어오는 소금물을 마리화나를 위해 예열하는데 사용된다. 선택한 어종은 따뜻한 물을 필요로 하고 그 따뜻한 물은 또한 온실 내부의 자연 증발량을 증가시킨다. 설계 지점은 반복적인 과정에서의 재무 계획뿐만 아니라 물리적 모델의 계산 공학에서 비롯되었다.

경제적 의미

가중 GDP

일차 에너지 및 물질 자원의 독립성 때문에, 물 생산의 효율성과 확장 가능한 모듈형 설계는 IBTS 온실이 지속가능하다. IBTS와 같은 전략적이고 국가적인 인프라 프로젝트는 지속 가능한 경제로의 성공적인 에너지 전환을 가능하게 한다.[25] [26]

이것은 GDP 성장, 실질 가치의 생성, 가중 GDP의 비교로 이해할 수 있다.

IBTS 온실의 인프라 서비스의 예는 정수다. 폐수는 땅속으로 스며들어 나무의 성장을 위해 물과 영양분을 공급한다. 이것은 위생적인 이유로 식량 작물로는 그리 쉽지 않다. 따라서 IBTS는 국가 또는 처리 공장이[27] 부족한 지역에서 하수 처리를 제공한다.

IBTS 온실은 물 에너지 및 식품 생산을 위한 대부분의 다른 기술과 관행과 양립할 수 있는 개방된 개념이다. 그것은 소형 핵융합, 유랑파 원자로 또는 사육용 원자로와 같은 새로운 기술에 대해 플러그인이 준비되어 있다. 이러한 에너지원을 이용할 수 있게 되면 그들은 기존 IBTS 인프라에 통합될 수 있고 자연 수역으로의 브라인 방출과 그에 따른 환경 문제 없이 훨씬 더 많은 신선한 물을 발생시킬 수 있다. 롤아웃과 업스케일링에 수십 년이 걸리는 인프라 개발의 경우 핵심 엔지니어링 원칙인 미래지향성 측면에서 설계하는 것이 중요하다.

IBTS의 제조 공정은 자동화를 위해 설계되었으며, 이는 일반적인 건설 현장, 즉 제조 공정보다 더 많은 전기를 필요로 한다. 이 플랫폼 설계는 더 많은 가용 에너지를 위한 미래 준비도 되어 있다. IBTS의 대형 지붕을 예로 들 수 있는데, IBTS의 라이프사이클 전체에 걸쳐 연속적으로 관찰하고 청소하고 여러 번 리퍼보아야 한다. 이는 IBTS가 국가 사막녹화 전략으로 개발되어 전 지역을 매립하고 재생하는 데 필요한 규모에 해당하는 특수 봇이나 드론이 할 수 있을 뿐이다.

다른 생물검출의 예

가장 유명한 예는 주거 지역을 새로운 형태의 온실 형태로 통합하는 연구 프로젝트 및 실증 현장인 바이오스피어 2이다. 그것은 생태학적 맥락에서 식량 생산을 포함한 자급자족할 수 있도록 설계되었다. 가장 중요한 주거지인 바이오텍처(Biotecture는 주거용 주택이다. 지구선은 물을 정화하여 여러 층에서 재사용하는 것을 포함한다.

2010년 이후 포레스트 시티라는 레이블이 붙은 도시 개발 이후 IBTS와 다른 개척자 프로젝트에서 그림을 그렸다. 2008년부터 TSPC 포레스트 시티의 모든 핵심 디자인 요소를 구형의 건물들이 꼭대기에 있는 인공 나무처럼 사용한 '정원 바이 더 베이(Gardens by the Bay)'가 눈에 띄는 예다. 류저우 포레스트 시티는 건물 전면 등 녹지가 많은 신도시의 녹색 도시개발, 각각 녹색건축의 많은 사례 중 하나이다.

포레스트 도시를 만들기 위한 국제적인 노력은 또 다른 차원의 시사점이다. 중국은 수백 개의 지정된 숲 도시들의 도입을 추진하고 있다.[28] 최근의 예로는 선전(Shenzhen)이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ H.El-Kateb (2012). "National programm" (PDF).
  2. ^ N.Berdellé (2011). "Rethinking landscapes" (PDF).
  3. ^ a b F.Heinrich (2013-03-18). "5th water roundtable".
  4. ^ LivingDesert Group (2011). "LivingDesert Group" (PDF).
  5. ^ H.El-Kateb (2014). "Sustainable forestry".
  6. ^ H.El-Kateb (2015). "Afforestation in Desert".
  7. ^ Hamza Hendawi (2019). "Cairo flooding".
  8. ^ John Irvine (2019). "Cairo relocation".
  9. ^ Nicol-André Berdellé (2011). "Inland Desalination". S2CID 54184772. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  10. ^ H.El-Kateb (2012). "from sewage water to plantation" (PDF).
  11. ^ N.Berdellé (2012). "Integration factor".
  12. ^ N.Berdellé (2012). "Solution mosaic resources".
  13. ^ LivingDesert Group (2011). "LivingDesert Group" (PDF). p. 6.
  14. ^ H.El-Kateb (2012). "National programm" (PDF). p. 11.
  15. ^ AMRAM ESHEL (2010). "Biomass from halophytes" (PDF).
  16. ^ Komiyama A (2008). "Biomass from roots" (PDF).
  17. ^ CQA (2020). "A solution in the sea".
  18. ^ Thierry Chopin (2013). "Aquaculture, Integrated Multi-Trophic (IMTA)".
  19. ^ unknown (2018). "desalination efficiency".
  20. ^ N.Berdellé (2013-07-10). "Integrated Biotectural System project data" (PDF).
  21. ^ 페르시아만과 아라비아해 지역의 산호초 현황
  22. ^ 크리스토프 투렌크 박사 "페르시아만 산호초 보호"
  23. ^ N.Berdellé (2012). "The energy-agriculture connect".
  24. ^ S. Ahmadvand (2019). "Beyond energy efficiency".
  25. ^ Eliot Benman (2012). "Walking the tight rope" (PDF).
  26. ^ Art Gensler and Carl Hodges (2016). "The Oceanwater Corridor" (PDF).
  27. ^ A. Kassahun (2016). "Forest from wastewater".
  28. ^ Mr.Wenfa Xiao, FAO (2016). "National Forest Cities" (PDF). p. 4.
  29. ^ Zhang Qian (2018). "Shenzhen Forest City".

외부 링크