Optimization of Water-Energy-Food Nexus in Kuwait via an Integrated System of Solar-Assisted Desalination and Farming

"كجزء من خطة دولة الكويت الاستراتيجية، هنالك حاجة ملحة لتبني خطوات مستدامة في قطاعي الماء والطاقة. هذه الخطوات تشمل تحسين
استخدامات الطاقة الشمسية، التقليل من استخدام الوقود الاحفوري، زيادة كفاءة محطات تحلية المياه والتقليل من انبعاث الغازات الضارة
للبيئة. بالإضافة الى ذلك دولة الكويت تسعى لتطوير الاكتفاء الذاتي لموارد الغذاء. هذه الدراسة المرفقة تتناول هذه الاحتياجات الث اث: تحلية
المياه والطاقة المستدامة والاكتفاء الغذائي. حيث تقترح هذه الدراسة نموذج متكامل يربط الماء-الطاقة-الغذاء. وسوف تستخدم ألواح الطاقة
الشمسية، كمورد رئيسي للطاقة اللازمة لتشغيل محطات تحلية المياه. غسيل الألواح الشمسية يتم من خ ال نظام هندسي بهدف استغلال
الماء المستخدم للتنظيف في عملية الري الزراعي. بسبب صعوبة تطبيق هذا النظام المتداخل، سوف يقوم البحث بدراسة وتحليل عدة أهداف
مثل: التصميم الهندسي ودراسة الجدوى الاقتصادية ومعرفة حدود استدامة هذا النظام لتحقيق الأهداف التالية:
•تصميم خلايا شمسية ذات كفاءة عالية
•التصميم الأمثل لنظام يربط الخلايا الشمسية وتحلية المياه وإنتاج الغذاء
•ايجاد التصميم الأمثل لتحلية المياه المناسب للنظام المقترح
•دمج العناصر مع بعضها البعض ليتم تطبيقها عمليا وتكون مناسبة لدولة الكويت
تحسين النظم التكنولوجية الحالية المعمول بها في دولة الكويت وتبني النظام المقترح في هذه الدراسة من شأنه وضع أساسات متينة لتتماشى
مع استراتيجية دولة الكويت. كما سيكون هذا النظام المقترح فريد من نوعه ويؤدي الى حلول مستدامة لمشاكل المياه والطاقة والغذاء في
الكويت. ختاما هذا العمل من الممكن تعميمه عالميا في حال نجاحه في دولة الكويت."

"As part of the strategic vision for the State of Kuwait, there has been a growing emphasis on the need to adopt more
sustainable approaches for the water and energy sectors. These approaches include an enhanced utilization of solar energy,
reduced usage of fossil fuels, increased efficiency in desalinating water, and decreased emissions to the environment.
Additionally, the State of Kuwait has been endeavoring to develop self-sufficiency in supplying food resources. The
proposed research addresses the three primary needs: water desalination, energy sustainability, and food sufficiency. An
integrated framework is proposed for the water-energy-food nexus. Solar collectors are used to harvest solar energy, which
is used as a major source of energy for water desalination plant. Collector-surface cleaning is performed using an engineered
desalinated water system with dual utilization of water for cleaning and irrigation. Because of the complex nature of such
interactions, the research efforts must address multiple objectives such as engineering design, techno-economic analysis,
sustainability, and resiliency. Specifically, the project is driven by the following objectives:
• Develop high-performance solar collectors
• Design and optimize the solar collection, desalination, and food growth systems
• Enhance emerging desalination technologies (especially advanced vapor-compression and thermal membrane desalination)
• Integrate system components for pilot testing, and optimization for conditions in Kuwait.
Adaptation and enhancement of conventional technologies with the aforementioned new and emerging approaches will
lay the foundation for demonstration and proof of concept for the devised solutions. Ultimately, it will lead to unique,
novel, efficient and sustainable solutions to water, energy, and food issues in Kuwait. The systematic nature of the proposed
work will institutionalize the work within Kuwait and will serve as a role model for the rest of the world."