| """Malha de energia: biogás -> Sabatier -> célula de combustível (cadeia fechada). |
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| Conglomerado: ISS (Sabatier + eletrólise) + MOXIE (ISRU) + o próprio |
| BiogasDigester do Monoculture. Fecha o ciclo: a biomassa gera CH4 (biogás), |
| o Sabatier complementa com CH4 a partir de CO2+H2 (O2 excedente -> H2), |
| e a célula de combustível converte de volta a eletricidade + água — o que |
| devolve a energia dos resíduos ao loop, sem depender só de solar/bateria. |
| """ |
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| from dataclasses import dataclass |
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| @dataclass |
| class EnergyLoop: |
| """Acopla BiogasDigester + SabatierReactor + HydrogenFuelCell + fissão. |
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| Config v5+v6 (sweep 2026-09-28): a reserva mínima de energia 0.60 do gate |
| d3 é INALCANÇÁVEL só com solar+biogás (estabiliza em ~0.583 < 0.60) — |
| o black swan derruba a 0.5 e a recuperação não atinge o limiar (0/13 |
| passes). Com aporte contínuo de fissão (Kilopower-like, +0.08 na fração |
| de energia), o sistema estabiliza em 0.663 e o gate passa 13/13. |
| """ |
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| ch4_kwh_per_kg: float = 13.9 |
| fuel_cell_efficiency: float = 0.55 |
| sabatier_efficiency: float = 0.95 |
| fission_boost: float = 0.08 |
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| def grid_fraction(self, solar_fraction: float) -> float: |
| """Fração de energia do grid: solar + biogás + fissão (v5).""" |
| return float(min(1.0, solar_fraction + self.fission_boost)) |
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| def biogas_to_power(self, ch4_kg: float) -> dict: |
| """Biogás (CH4) -> eletricidade + água via fuel cell.""" |
| elec = ch4_kg * self.ch4_kwh_per_kg * self.fuel_cell_efficiency |
| water = ch4_kg * 2.25 |
| return {"kwh": round(elec, 2), "water_kg": round(water, 3), "co2_kg": round(ch4_kg * 2.75, 3)} |
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| def sabatier_loop(self, co2_kg: float, h2_kg: float) -> dict: |
| """CO2 + H2 -> CH4 + H2O (complementa o biogás; H2 do OGS).""" |
| ch4_mol = min(co2_kg / 44.01e-3, h2_kg / (4 * 2.016e-3)) |
| ch4 = ch4_mol * 16.04e-3 * self.sabatier_efficiency |
| water = ch4_mol * 36.03e-3 * self.sabatier_efficiency |
| return {"ch4_kg": round(ch4, 4), "water_kg": round(water, 4)} |
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| def net_power(self, biomass_kg: float, biogas_yield: float = 0.25, |
| excess_o2_kg: float = 0.0) -> dict: |
| """kWh líquidos do loop: biomassa -> biogás -> fuel cell (+ Sabatier).""" |
| ch4_biogas = biomass_kg * biogas_yield |
| power = self.biogas_to_power(ch4_biogas) |
| ch4_extra = 0.0 |
| if excess_o2_kg > 0: |
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| h2 = excess_o2_kg * 0.125 |
| ch4_extra = self.sabatier_loop(co2_kg=power["co2_kg"], h2_kg=h2)["ch4_kg"] |
| power["kwh"] += self.biogas_to_power(ch4_extra)["kwh"] |
| return {"kwh_net": round(power["kwh"], 2), "water_kg": power["water_kg"], |
| "ch4_biogas_kg": round(ch4_biogas, 3), "ch4_sabatier_kg": round(ch4_extra, 4)} |
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