مدل‌سازي رياضي شبكه‌ي تامين زيست‌ توده‌هاي نسل دوم و سوم با درنظرگرفتن رابطه‌ي متقابل آب- انرژي

Mathematical Modelling of Second and Third Generations of Biomass Networks Considering Water-Energy Nexus

امروزه بخش عمده‌اي از انرژي مورد نياز از سوخت‌هاي فسيلي به دست مي‌آيد اما محدوديت اين منابع و اثرات مخرب آن‌ها بر محيط ‌زيست موجب روي آوردن جوامع به منابع تجديدپذير انرژي شده است. دراين ‌بين انرژي حاصل از زيست‌توده (بيوانرژي) باتوجه به گستردگي منابع و ساير مزايا جايگاه ويژه‌اي به خود اختصاص داده است. در اين پژوهش مدلي چندهدفه براي طراحي شبكه تأمين بيوانرژي از انواع مختلف زيست‌ توده‌هاي نسل دوم (جاتروفا، پسماند كشاورزي و فضولات حيواني) و سوم (ريزجلبك‌ها) با درنظرگرفتن مفاهيم رابطه آب - انرژي و انتشار كربن ارائه شده است. به‌منظور يافتن مكان‌هاي مناسب جهت كاشت جاتروفا در كشور ايران و كاهش فضاي جواب مدل رياضي از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) استفاده شده است. مدل ارائه شده با استفاده از برنامه‌ريزي آرماني MINMAX براي استان‌هاي كشور ايران به‌عنوان مطالعه موردي براي يك افق زماني ده‌ساله حل شده‌ است. طبق نتايج، توليد انرژي از منابع ريزجلبك و جاتروفا نسبت به پسماند در اولويت است.

Nowadays required energy mostly comes from fossil fuels but the limitation of fossil resources and their environmental effects have encouraged communities to seek alternative renewable energy sources. Meanwhile enery forom biomass (bioenergy) has particular importance due to wide range of resources and other advantages. In this research, a multi-objective model is proposed to design a bioenergy supply network from different types of second-generation biomass (Jatropha, agricultural residue and animal waste) and third generation (microalgae) considering water-energy nexus and carbon emission concepts. Geographic Information System (GIS) is used in order to find proper places for Jatropha cultivation in Iran and reduce the solution space. The proposed model is solved for a 10 years time horizon using MINMAX goal programming method for Iran provinces as a case study. According to the results, energy production from microalgae and Jatropha resources is prior to the waste.