تقييم نهج التوليد المتعدد في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لتعزيز كفاءة الطاقة وإنتاج الهيدروجين/الأمونيا الأخضر

تُتيح محطات معالجة مياه الصرف الصحي (WWTPs) فرصًا لتحسين استخدام الموارد وتعزيز كفاءة الطاقة. تُقدم هذه الدراسة تحليلًا شاملًا لاستخدام نهج التوليد المتعدد في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لتقليل الاعتماد على طاقة الشبكة، وتحسين توزيع الطاقة، والاستفادة من الطاقة الفائضة لإنتاج الهيدروجين (H2) والأمونيا (NH3). استُخدمت نماذج متعددة، بما في ذلك الخلايا الكهروضوئية (PV)، ومجمعات الأحواض المكافئة (PTCs)، وإصلاح الميثان بالبخار، وأغشية الإلكتروليت البوليمرية، لتقييم جدوى هذا النهج. تم تقييم ثلاثة سيناريوهات ومقارنتها: يُمثل السيناريو 1 (خط الأساس) الوضع الحالي، ويُعظم السيناريو 2 القيمة الحالية الصافية (NPV)، ويُقلل السيناريو 3 تكاليف إنتاج الأمونيا (NH3). استُخدمت بيانات حقيقية من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في السمرا في الأردن لتقييم جدوى كل سيناريو بدقة. تُظهر النتائج أن السيناريو الثاني يُحقق أعلى ربحية وكفاءة، بقيمة صافية حالية تبلغ 87.48 مليون دولار أمريكي، وإنتاجًا سنويًا من الأمونيا (NH3) يبلغ 15,417 طنًا، مما يُقلل من الاعتماد على الشبكة واستهلاك وقود الغاز الحيوي. يُظهر السيناريوهان الثاني والثالث القدرة على تلبية الاحتياجات الحرارية بكفاءة مع تحقيق إيرادات كبيرة من إنتاج الأمونيا. ويحقق السيناريو الثالث، على وجه الخصوص، تكاليف إنتاج تنافسية للهيدروجين والأمونيا. أما من الناحية البيئية، فيُقلل السيناريو الثاني بشكل كبير من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري السنوية بمقدار 12.66 كيلوطن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، مع كثافة كربونية تقترب من الصفر للطاقة الحرارية بفضل الاعتماد على الطاقة الشمسية. وفي الختام، يُقدم نهج التوليد المتعدد مسارًا واعدًا لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي لتحقيق استدامة أكبر، ومكاسب اقتصادية، وأثر بيئي أقل، مما يُقدم رؤى قيّمة لصانعي القرار.