Standortbezogene Konfiguration integrierter Wasser-Energie-Nahrungsmittel-Umwelt-Systeme unter Verwendung offener Software – Fallstudie zweier Standorte in Kolumbien (Fleischmann et al., 2025)
Julian Fleischmann, Lubin Delgado Arroyo, Ciara Dunks, Philipp Blechinger, Lars Ribbe, Alexandra Naudit, Luciano Gallon Londoño, Idi Amín Isaac Millán, Cristian Deofanor Hinestroza Moreno, Pierre-François Duc, Vivek Harshvardhan Rana, Max-Jonathan Libberoth, Werner Platzer
Die intelligente Integration von Wasser-, Energie-, Nahrungsmittel- und Umweltsystemen kann sektorübergreifende Synergien erschließen, die die Versorgungssicherheit verbessern und gleichzeitig die Umweltbelastung verringern. Integrierte Wasser-Energie-Nahrungsmittel-Umweltsysteme (iWEFEs) sind besonders wichtig in abgelegenen Gebieten, wo eine zuverlässige und nachhaltige Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelversorgung oft durch große Entfernungen und eingeschränkten Zugang zu zentralisierten Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelinfrastrukturen erschwert wird. Die Umsetzung von iWEFEs in abgelegenen Gebieten ist jedoch begrenzt. Ein Grund dafür ist der Mangel an offenen und zugänglichen Designtools für ihre integrierte Planung. Um diese Lücke bei der Designsoftware für iWEFEs zu schließen, stellt die vorliegende Forschung den WEFEConfigurator vor, einen offenen Softwareansatz zur Konfiguration von iWEFEs, der auf die lokalen Standortbedingungen und die Präferenzen der Endnutzer zugeschnitten ist. Er dimensioniert iWEFEs unter Verwendung einer multikriteriellen Optimierung mit einstellbaren Gewichtungen zur Minimierung von Kosten, Treibhausgasemissionen, Flächenbedarf und Wasserverbrauchs-Fußabdruck. Unter Verwendung von Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelressourcendaten sowie Nachfrageprofilen als Eingaben liefert das Tool Entwürfe für Systemkonfigurationen, einschließlich optimierter Kapazitäten und wichtiger Leistungsindikatoren. Die Ergebnisse können Gemeinden, Landwirten und Projektentwicklern bei der Entscheidungsfindung und der Beschaffung von Finanzmitteln helfen und als Grundlage für die detaillierte Planung, Konstruktion, Beschaffung und den Bau von iWEFEs dienen.
In dieser Studie wird der WEFEConfigurator zum ersten Mal eingesetzt – für eine abgelegene Gemeinde in Arusí, Choco, und ein netzunabhängiges Hotel mit Schwerpunkt auf nachhaltigem Tourismus in Maiapo, La Guajira (beide Kolumbien). Angesichts regionaler Richtlinien, die die Umsetzung von iWEFEs ermöglichen, einer benutzerfreundlichen Frontend-Entwicklung und der Anwendung in weiteren Fallstudien zielt der vorgestellte Ansatz darauf ab, die freie und offene Planung einer ressourceneffizienten und nachhaltigen Wasser-Energie-Nahrungsmittel-Infrastruktur weltweit zu ermöglichen und so zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie Klimawandel, Wasserknappheit und unzureichender Versorgung mit grundlegenden Dienstleistungen beizutragen.
Erschienen in: Energy Nexus, Volume 19, 2025.