امروزه درنتیجه افزایش جمعیت در سراسر جهان تقاضای انرژی افزایش یافته است. با توجه به محدود بودن منابع انرژی فسیلی و مشکلات ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای، توجه بیش از پیش به انرژی های تجدیدپذیر ضرورت دارد، زیرا از این طریق می توان به اهداف توسعه پایدار دست یافت. بنابراین هدف پژوهش حاضر، ارزیابی مناسب از عملکرد تکنولوژی های انرژی های تجدیدپذیر و نیز بررسی روابط بین انرژی های تجدیدپذیر، انتشار دی اکسید کربن و توسعه پایدار در ایران و مقایسه با انرژی های تجدیدناپذیر است. به منظور رتبه بندی حامل های انرژی تجدیدپذیر و شناسایی بهترین نوع آنها جهت تولید برق در ایران از یک مدل تصمیم گیری چندمعیاره استفاده شده است. در این راستا با انجام مطالعات کتابخانه ای و جمع آوری نظرات خبرگان، مجموعه ای از معیارها در قالب چهار بعد فنی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی تعیین گردیده است. در ادامه با استفاده از رویکرد VIKOR به اولویت بندی انرژی های تجدیدپذیر متشکل از انرژی های بادی، برق آبی، خورشیدی، زیست توده و زمین گرمایی پرداخته شده است. یافته های پژوهش بیانگر اولویت بالای انرژی بادی بوده و انرژی های خورشیدی، برق آبی، زمین گرمایی و زیست توده در رتبه های بعدی جای می گیرند. نتایج حاکی از آن است که تأثیر ایجاد تکانه مثبت در سهم انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر بر توسعه پایدار در ایران مثبت است.

سیستم های چندگانه انرژی یا به اصطلاح هاب های انرژی یکی از رویکردهای جدید در سیستم های تامین انرژی با دیدگاه افزایش بهره وری سیستم های انرژی الکتریکی، گاز و. . . به حساب می آید. اجرای طرح مدیریت انرژی در قالب هاب های انرژی خانگی نیز با توجه به درصد قابل توجه انرژی مصرفی بخش خانگی از مصارف انرژی جهانی می تواند بسیار اثرگذار باشد. تا کنون، بهره برداری بهینه هاب های انرژی خانگی همزمان با تعیین بهینه ظرفیت سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر خورشیدی در کارهای گذشته کم تر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، روش نوینی برای پاسخ به خلاء تحقیقاتی بهینه سازی همزمان ظرفیت سیستم خورشیدی و بهره برداری هاب انرژی خانگی ارایه می گردد. روش پیشنهادی بر روی یک هاب انرژی خانگی شامل بارهای قابل کنترل و کنترل ناپذیر، واحد تولید همزمان برق و گرما، خودروهای برقی هیبریدی قابل اتصال به شبکه، بارهای گرمایشی و سیستم خورشیدی و ذخیره ساز گرمایی پیاده سازی می گردد. مطالعات انجام شده در حالات مختلف و با دیدگاه مقایسه روش پیشنهادی و روش های موجود بهره برداری بهینه هاب انرژی خانگی، بهینه سازی همزمان موضوعات برنامه ریزی و بهره برداری با تاکید بر سیستم خورشیدی برای برجسته نمودن مزایای روش پیشنهادی ارایه می گردد. نتایج به دست آمده دلالت بر کارآیی روش پیشنهادی برای کاهش هزینه های بهره برداری و افزایش بهره وری هاب انرژی خانگی با حفظ سطح راحتی مشترک در بالاترین سطح را دارند.

در بیمارستان ها موضوع پایداری تأمین از انرژی، کنترل اقلیم داخلی و تهویۀ هوا اهمیت ویژه ای دارد که دلیل آن پیچیدگی های زیاد و ملاحظات دقیق از لحاظ آسایش و ایمنی است. از این رو، ارزیابی عملکرد سیستم های عرضۀ انرژی و اقدامات مربوط به بازدهی انرژی برای بخش های مختلف بیمارستان در مقایسه با سایر ساختمان ها از پیچیدگی های بیشتری برخوردار است. در این پژوهش سیستم انرژی یک بیمارستان به عنوان مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار Design-Builder مدل سازی شده و نتایج به دست آمده با استفاده از قبض های انرژی بیمارستان اعتبارسنجی شده است. سپس، سناریوهایی در راستای کاهش تقاضای انرژی حرارتی یا سرمایشی و بهبود کارایی سیستم های انرژی اولیه مطرح شده و میزان کاهش انرژی ناشی از آن ها با استفاده از نرم افزار برآورد شده است. این سناریوها که در راستای ارتقای سیستم انرژی مطرح شده اند؛ شامل استفاده از سیستم بازیابی حرارتی، بهبود درزبندی ساختمان، بهبود پوستۀ بنا و بهبود سیستم روشنایی است. برای انجام این پروژه، بیمارستان غیاثی واقع در جنوب غرب تهران به عنوان مورد مطالعه انتخاب شده است. بر اساس مدل سازی انجام شده، سیستم انرژی فعلی بیمارستان سالانه GWh 08/3 برق و GWh 23/4 گاز مصرف می کند که با پیاده سازی سناریوهای مختلف انرژی می توان میزان مصرف سالانۀ حامل های انرژی را کاهش داد. بررسی ها و مدل سازی های انجام شده نشان داد اضافه کردن سیستم بازیابی حرارتی می تواند باعث کاهش 30 درصدی مصرف گاز سیستم شود. از طرفی، بهبود سیستم روشنایی می تواند سبب صرفه جویی 22 درصدی در مصرف برق شود.

رشد جمعیت و نیاز کشور به حرکت در میسر توسعه، نیاز به استفاده بیشتری از منابع انرژی دارد. در حال حاضر، سیستم های انرژی کشور با استفاده از سوخت های فسیلی به پاسخگویی به این نیاز می پردازند. محدود و پایان پذیر بودن منابع سوخت های فسیلی، ایجاد انواع آلودگی های زیست محیطی، انتشار گازهای گلخانه ای و افزایش دمای کره زمین که از جمله معایب آشکار استفاده از انرژی های تجدیدناپذیر می باشد، ضرورت حرکت سریع تر به سمت استفاده از انرژی های تجدید پذیر را بیش از پیش مشخص می کند. عدم وجود مدل انرژی بهینه و کارآمد و نقص در ساختار سیستم های انرژی کشور، از مهمترین دلایلی است که سبب شده است تا با وجود آگاهی از مشکلات انرژی های تجدید ناپذیر و مضرات آن، همچنان ناگزیر به استفاده از این سبد انرژی باشیم. سیستم های انرژی هوشمند، با در نظر گرفتن هر سه سیستم اصلی انرژی (الکتریسیته، حرارت، انتقال) متصل به یکدیگر، سیستم انرژی را به عنوان یک کل مورد بررسی قرار می دهد تا ضمن تامین تقاضای آن، به ارائه راهکاری مناسب برای پاسخگویی به نیاز هر یک از بخش های زیر مجموعه خود، با بالاترین بازده فنی و اقتصادی، بپردازد. در همین راستا، در این مقاله، پس از بیان مبانی نظری سیستم های انرژی هوشمند و بررسی پیشینه شکل گیری و استفاده آن، به مشکل اصلی (عدم وجود تناسب میان افزایش جمعیت و افزایش مصرف انرژی در راستای دستیابی به توسعه پایدار) پرداخته شده است تا با بررسی روش های انجام کار، چگونگی دستیابی به مدل سیستم انرژی هوشمند، به منظور ایجاد مسیری هموار به سمت توسعه در بکارگیری انرژی های تجدیدپذیر معین شود.

در این پژوهش استفاده از انرژی های خورشیدی و بادی برای تولید هیدروژن سبز مورد بررسی قرار گرفت. هیدروژن تولیدی برای هیدروژناسیون دی اکسیدکربن و تولید الفین های سبک مصرف خواهد شد. دی اکسیدکربن موردنیاز از یک کارخانه سیمان واقع در جنوب شرقی کشور تامین می شود. واحد تولید الفین مدنظر به kg/h 1420 هیدروژن برای هیدروژناسیون دی اکسیدکربن و MW 32 الکتریسیته برای گرمایش، سرمایش و پشتیبانی دستگاه های برقی نیاز دارد. برای تأمین این نیازها یک ابرساختار جامع شامل صفحات خورشیدی، توربین های بادی، الکترولایزرها، باتری های لیتیومی و وانادیومی، مبدل های الکتریکی، مخازن ذخیره سازی هیدروژن، مولدهای برق و ... طراحی و توسط نرم افزار هومر شبیه سازی شد. نتایج بهینه سازی واحد نشان داد که بهترین ترکیب استفاده از انرژی های خورشیدی، بادی و مولدهای برق در تولید برق به ترتیب برابر 4/73، 26 و 6/0 درصد خواهد بود. همچنین برای ذخیره سازی این انرژی الکتریکی در سامانه ی بهینه، باتری های اکسایش-کاهش وانادیومی باصرفه تر از باتری های لیتیومی هستند. تحلیل اقتصادی مشخص نمود که هزینه ی خالص فعلی تولید هیدروژن و الکتریسیته ی مذکور 38/1 میلیارد دلار و قیمت ترازشده ی آن ها 56/3 دلار بر کیلوگرم و 12/0دلار بر کیلووات ساعت است. در پایان اثر تغییر قیمت دستگاه های مختلف سامانه بر اقتصاد و افق آینده ی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که قیمت پایه ی صفحات خورشیدی و الکترولایزرها بیشترین تأثیر را بر متغیرهای اقتصادی دارند.