پنج شاخص کلیدی عملکرد انرژی برای طراحی الگوریتم رتبه‌بندی ساختمان‌های انرژی صفر کشاورزی

چکیده

بخش کشاورزی یکی از مصرف‌کنندگان عمده انرژی در جهان است و ساختمان‌های این بخش – شامل گلخانه‌ها، سردخانه‌ها، انبارهای مواد غذایی، سالن‌های مرغداری و دامداری و واحدهای فرآوری – سهم قابل توجهی از مصرف انرژی حرارتی و الکتریکی را به خود اختصاص می‌دهند (FAO, 2019). افزایش قیمت حامل‌های انرژی، تشدید نگرانی‌ها درباره انتشار گازهای گلخانه‌ای و ضرورت حفظ امنیت غذایی، کشورها را به سمت توسعه ساختمان‌های «انرژی صفر» در کشاورزی سوق داده است (IEA, 2021). با این حال، ساختمان‌های کشاورزی به دلیل وابستگی شدید به شرایط اقلیمی، دما، رطوبت و بارهای حرارتی – برودتی ویژه محصولات، به چارچوب‌های ارزیابی و رتبه‌بندی اختصاصی نیاز دارند.

هدف این مقاله توسعه یک الگوریتم رتبه‌بندی برای ارزیابی ساختمان‌های انرژی صفر کشاورزی مبتنی بر پنج شاخص کلیدی عملکرد انرژی است. شاخص‌های انتخابی شامل: شاخص کارایی مصرف ایده‌آل[1] (IEER)، شاخص خودکفایی انرژی تجدیدپذیر[2] (RESS)، شاخص تطابق زمانی تولید و مصرف[3] (EMI)، شاخص انعطاف‌پذیری انرژی [4](EFI) و شاخص تنوع منابع انرژی[5] (EDI) هستند. این شاخص‌ها بر اساس ادبیات روز، استانداردهای انرژی و نیازهای خاص بخش کشاورزی استخراج شده‌اند و ابعاد مختلف مصرف، تولید، هم‌زمانی، انعطاف‌پذیری و پایداری سیستم انرژی ساختمان را پوشش می‌دهند.

طراحی یک چارچوب ارزیابی دقیق برای ساختمان‌های انرژی صفر [6](NZEB)، به‌ویژه در حوزه کشاورزی، نیازمند مجموعه‌ای از شاخص‌هاست که نه‌تنها عملکرد انرژی را از منظر مصرف و تولید، بلکه جنبه‌های پایداری، انعطاف‌پذیری و تنوع‌پذیری سیستم انرژی را نیز پوشش دهند. پنج شاخص منتخب—شاخص نسبت کارایی انرژی ایده‌آل (IEER)، شاخص خودکفایی انرژی تجدیدپذیر (RESS)، شاخص همزمانی انرژی (EMI), شاخص انعطاف‌پذیری انرژی (EFI)، و شاخص تنوع انرژی (EDI) یک ساختار چندبعدی و جامع ایجاد می‌کنند که در ادبیات بین‌المللی نیز به‌عنوان مؤلفه‌های زیربنایی ارزیابی NZEB شناخته می‌شوند (Marszal et al., 2011; Torcellini et al., 2016).

الگوریتم پیشنهادی با ترکیب پنج شاخص اصلی انرژی، قادر است عملکرد ساختمان‌های کشاورزی را در چند بُعد مختلف ارزیابی کند:

• کارایی مصرف انرژی
• میزان خودکفایی انرژی تجدیدپذیر
• کیفیت همزمانی تولید و مصرف
• قابلیت انعطاف در مدیریت بار
• تنوع و تاب‌آوری منابع انرژی

در نتیجه، رتبه نهایی هر ساختمان تنها بر اساس مصرف یا تولید انرژی تعیین نمی‌شود، بلکه یک ارزیابی چندبعدی از عملکرد واقعی سیستم انرژی ساختمان ارائه می‌دهد.