مقایسه بهینه‌سازی مصرف انرژی و ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در کارخانه تولید شکر با استفاده از الگوریتم‌‏های فراابتکاری

نویسندگان

1 گروه مهندسی سیستم‌‏های کشاورزی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی سیستم‌‏های کشاورزی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 گروه مهندسی سیستم‌‏های کشاورزی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

doi
10.22067/jam.2024.89450.1278
چکیده

از مزایای تحلیل انرژی، فراهم آوردن مبنا و اساسی برای محافظت از منابع، تعیین انرژی مصرف‌شده در هر فرآیند تولید و مدیریت پایدار منابع می‌باشد. افزایش بهره‌‏وری نهاده‏‌های تولید (انرژی‌‏های ورودی)، هدف نهایی سامانه‏‌های کشاورزی پایدار می‏‌باشد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی وضعیت مصرف انرژی در صنعت تولید شکر و مقایسه میزان بهینه‏‌سازی شاخص‏‌های مصرف انرژی با استفاده از دو الگوریتم فراابتکاری می‏‌باشد. بر همین اساس به ارزیابی شاخص‌‏های انرژی و اثرات زیست‌محیطی آن در صنعت تولید شکر در شرکت کشت و صنعت نیشکر دهخدا پرداخته شد. بدین منظور جمع‏‌آوری اطلاعات در سال زراعی 1400-1399 به روش‌‏های مختلفی از جمله تکمیل پرسشنامه، گفتگو و مصاحبه با کارشناسان، استفاده از آمار موجود در کتابخانه‌‏ها و برخی پایگاه داده انجام شد و در مراحل مختلف از آمار و اطلاعات موجود در شرکت مورد مطالعه و همچنین آمارنامه کشاورزی وزارت جهاد کشاورزی و ترازنامه انرژی استفاده گردید. داده‌‏ها با استفاده از نرم‏‌افزار آماری متلب و پایگاه داده اکواینونت ارزیابی و به دو روش الگوریتم ژنتیک و رقابت استعماری، مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد در اغلب شاخص‌‏های مورد مطالعه در روش الگوریتم رقابت استعماری، بهینه‌‏سازی مصرف انرژی نسبت به روش الگوریتم ژنتیک ارجحیت داشته است و علاوه بر کاهش اثرات زیست‌محیطی، توان بالایی جهت صرفه‏‌جویی در مصرف انرژی را دارا خواهد بود. به‌طوری‌که در بخش کل انرژی نهاده‏‌ها در الگوریتم ژنتیک، 17.05 درصد و در الگوریتم رقابت استعماری، مقدار بهینه‌‏سازی 26.40 درصد محاسبه گردید. میزان کاهش مصرف گاز طبیعی در روش الگوریتم ژنتیک 3.82 درصد و در روش الگوریتم رقابت استعماری 27.60 درصد گزارش شد. میزان صرفه‌‏جویی در انرژی مستقیم در روش الگوریتم ژنتیک، 16.97 درصد و در روش الگوریتم رقابت استعماری، 27.48 درصد ارزیابی گردید. در روش الگوریتم رقابت استعماری میزان کاهش در اسیدی شدن خاک، 23.03 درصد و در روش الگوریتم ژنتیک، 19.19 درصد نسبت به شرایط قبل از بهینه‏‌سازی بود. در حالت کلی می‏‌توان این گونه نتیجه‏‌گیری نمود که با توجه به نیاز روزافزون به تولید شکر و سایر صنایع تکمیلی و وابسته به این صنعت ارزشمند و نیز بازدهی بالای صنعت تولید شکر، بهتر است با استفاده از دانش متخصصین امر، از روش‌‏های فراابتکاری جهت بهینه‌‏سازی مصرف انرژی و نهاده‌‏های موجود با هدف کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی استفاده شود.