بهینه‌سازی انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در تولید پرتقال با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ ها و الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: شهرستان دزفول)

زمینه و هدف: صرفه‌جویی در مصرف نهاده ها، حفظ سوخت‌های فسیلی و کاهش آلودگی هوا، از جمله مزیت‌هایی استفاده موثر از انرژی هستند. این پژوهش با هدف بهینه‌سازی انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای محصول پرتقال در شهرستان دزفول، با کمک دو تکنیک بهینه‌یابی تحلیل پوششی داده‌ها و الگوریتم ژنتیک چند هدفه اجرا شد.روش بررسی: در این تحقیق داده‌ها از 60 باغدار پرتقال به شکل تصادفی و از طریق مصاحبه حضوری و پرسشنامه‌ای در سال زراعی 1395 جمع‌آوری گردید و با استفاده از دو تکنیک تحلیل پوششی داده‌ها و الگوریتم ژنتیک چندهدفه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.یافته ها: با توجه به نتایج حاصل از تکنیک تحلیل پوششی داده‌ها بر اساس مدل‌های بازگشت به مقیاس ثابت و متغیر و روش اندازه ‌گیری ورودی محور، میانگین کارایی فنی، کارایی فنی خالص و کارایی مقیاس به ترتیب 0/95، 0/98 و 0/97 به دست آمد. نتایج بهینه‌سازی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای با استفاده از تحلیل پوششی داده‌ ها نشان داد که حدود 4/36% از انرژی پرتقال، پتانسیل ذخیره شدن دارد که کودهای شیمیایی و سوخت دیزل بیشترین مقدار انرژی ذخیره شده را از کل انرژی ذخیره شده دارا می‌باشند. همچنین تحلیل پوششی داده‌ ها قادر به کاهش 34/38 کیلوگرم کربن دی اکسید بر هکتار از گازهای گلخانه‌ای در محصول پرتقال می‌گردد. نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک نشان داد اگر تمامی نهاده‌ ها به صورت کاملا بهینه مصرف شود، می‌تواند انرژی مصرفی در تولید پرتقال در منطقه مورد مطالعه را به میزان 26/1% کاهش دهد که در نتیجه کاهش این عامل ورودی، انتشار گاز گلخانه ای می تواند به میزان قابل توجهی کاهش پیدا بکند. همچنین نتایج نشان داد که میزان انرژی ورودی برای تولید پرتقال در حالت ایده‌آل می‌تواند 32810/61 مگاژول در هکتار باشد.بحث و نتیجه گیری: با توجه به نتایج، استفاده از ماشین‌های نو به جای ماشین‌های فرسوده به‌منظور مصرف سوخت کمتر و همچنین تشویق کشاورزان به انجام آزمون خاک برای تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک قبل از مصرف کود‌ها توصیه می‌شود.

Optimization of Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Orange Production Using Data Envelopment Analysis and Genetic Algorithms (Case Study: Dezful Province)

Background and Objective: Saving on inputs, preservation of fossil fuels and decreasing air pollution are the advantages to using energy efficiently.  The purpose of this study was to optimize energy inputs and greenhouse gas emissions of orange product in Dezful County, with two methods of data envelopment analysis and multiobjective genetic algorithm optimization techniques. Material and Methodology:  Data from 60 farmers were randomly collected through facetoface interviews and a questionnaire during the year 2016 and using two methods of data envelopment analysis and multiobjective genetic algorithm were analyzed.Findings: Regarding the results of data envelopment analysis technique based on fixed and variable return scale models and inputaxis measurement, technical efficiency, net technical efficiency and scale efficiency were calculated to be 0.95, 0.98 and 97%. The results of optimization of energy consumption and greenhouse gas emissions by using data envelopment analysis showed that about 4.36% of orange energy has storage potential, that chemical fertilizers and diesel fuel have the highest amount of stored energy of all stored energy. Data envelopment analysis can reduce 34.38 kg of carbon dioxide per hectare from greenhouse gas emissions in orange crops. The results of the genetic algorithm showed that if all inputs were completely optimized, it could reduce the energy consumption of orange production in the study area by 26.1%. Also, the energy input for ideal orange production system could be 32810.6 MJ per ha. Discussion and Conclusion: According to the results of this study, it is recommended to use of new machines and encourage farmers to conduct soil tests before using of fertilizer.