DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-16874-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40858870
تاريخ النشر: 2025-08-26
المؤلف: Umme Habiba وآخرون
الموضوع الرئيسي: اتخاذ القرار متعدد المعايير
نظرة عامة
تتناول ورقة البحث الحاجة الملحة لحلول الطاقة المستدامة في ضوء الطلب المتزايد على الطاقة العالمية والتحديات البيئية المرتبطة بالاعتماد على الوقود الأحفوري. تقدم منهجية جديدة لتقييم مصادر الطاقة المتجددة (RES) باستخدام إطار متكامل من مجموعات الفuzzy الكسرية (f، g، h-FrFS) ضمن سياق اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDM). تعزز هذه الطريقة اتخاذ القرار من خلال التقاط تفضيلات صانعي القرار بفعالية من خلال درجات العضوية، وعدم العضوية، والعدم. تستخدم الدراسة طريقة تحسين أهمية المعايير من خلال الترابط بين المعايير (CRITIC) لتحديد أهمية معايير التقييم، تليها نموذج WASPAS لترتيب خيارات RES، مما يحدد في النهاية الطاقة الحرارية الأرضية كأكثر الخيارات موثوقية.
تؤكد النتائج على أهمية المعايير التكنولوجية والمالية والاجتماعية والبيئية المختلفة في تحسين مصادر الطاقة المتجددة في تركيا. تبرز طريقة CRITIC نضج التكنولوجيا، والفوائد الاقتصادية، والسياسة الوطنية كعوامل حاسمة، بينما توصي طريقة WASPAS بالطاقة الحرارية الأرضية كخيار مثالي. تؤكد البحث على ضرورة مواءمة تقنيات الطاقة المتجددة مع أهداف التنمية المستدامة (SDGs) في تركيا لتلبية احتياجات الطاقة والمساهمة في جهود التخفيف البيئي العالمية. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك الاعتماد على خبير قرار واحد لكل بعد وتعقيد العمليات الحسابية التي تشمل الأعداد الكسرية الضبابية. يمكن أن تشمل التحسينات المستقبلية مشاركة خبراء أوسع وتطوير تقنيات حسابية لتبسيط التقييمات، مما قد يوسع من قابلية تطبيق المنهجية في مجالات معقدة أخرى مثل معالجة النفايات الطبية وإدارة الكوارث.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الحاجة الملحة لحلول الطاقة المستدامة بسبب الزيادة السريعة في استهلاك الطاقة العالمية المدفوعة بالتقدم التكنولوجي، والتصنيع، ونمو السكان. إن الاعتماد الحالي على مصادر الطاقة غير المتجددة، التي تسهم بشكل كبير في انبعاثات الكربون، غير كافٍ لتلبية هذا الطلب المتزايد بشكل مستدام. تماشياً مع أهداف التنمية المستدامة (SDGs) للأمم المتحدة، تستكشف الدول، بما في ذلك تركيا، بشكل متزايد خيارات الطاقة المتجددة التي تكون اقتصادية وفعالة ومفيدة اجتماعيًا ومستدامة بيئيًا.
إن الإمكانات المتجددة للطاقة في تركيا كبيرة، مما يستلزم تقييمًا دقيقًا لمصادر مختلفة بناءً على الفعالية، والقيمة الاقتصادية، وبصمة الكربون، وتكاليف الاستثمار، والأثر البيئي، والشرعية الاجتماعية. للتنقل بين التعقيدات والصراعات المحتملة بين هذه العوامل، يتم استخدام طرق اتخاذ القرار متعددة المعايير (MCDM). تقدم الورقة نموذجًا هجينًا يدمج الأعداد الضبابية الكسرية مع طرق CRITIC وWASPAS لمعالجة عدم اليقين في تقييمات الطاقة المتجددة. يهدف هذا النموذج إلى تبسيط عملية اتخاذ القرار من خلال دمج رؤى من عدة خبراء في التنمية المستدامة والطاقة المتجددة. يتم تطوير كتالوج أولي لمصادر الطاقة المتجددة لتركيا، بما في ذلك الرياح، والطاقة الشمسية، والكتلة الحيوية، والطاقة الحرارية الأرضية، والطاقة المائية، مدعومًا بإطار MCDM شامل مصمم لتحسين اختيار أنظمة الطاقة المتجددة.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على القيود الكبيرة في منهجيات مجموعات الفuzzy الحالية، لا سيما في قدرتها على تمثيل درجات العضوية (MB) ودرجات عدم العضوية (NMB) بدقة في عمليات اتخاذ القرار. تقتصر مجموعات الفuzzy التقليدية، مثل SFS وt-SFS، على شروط تقيد قابليتها للتطبيق على مجموعات البيانات حيث يكون مجموع مربع ID وMB وNMB أقل من أو يساوي واحد. لمعالجة هذه النواقص، يقترح المؤلفون منهجية مجموعة الفuzzy الكسرية p، q، r، التي تعزز المرونة وتسمح بتمثيل أفضل لعدم اليقين في اتخاذ القرار. هذه الطريقة الجديدة ذات صلة خاصة بتخطيط الطاقة المستدامة، حيث إنها تتضمن درجات عدم اليقين ويمكن أن تستوعب قيم العضوية القصوى، مما يحسن من قوة أطر اتخاذ القرار.
تنتقد الدراسة أيضًا النماذج الحالية مثل WASPAS وCRITIC، التي تكافح للتعامل مع أحكام الخبراء عند نقاط قيمتها القصوى. من خلال تقديم طريقة CRITIC قوية لتحديد أوزان المعايير وطريقة WASPAS مصقولة لترتيب البدائل، يهدف المؤلفون إلى إنشاء إطار شامل أكثر لعملية اتخاذ القرار متعددة المعايير (MCDM). يتم وضع هذا النهج الهجين، الذي يدمج مجموعات الفuzzy الكسرية، كإسهام قيم في الأدبيات حول أنظمة الطاقة المتجددة (RES) في سياق الصناعة 4.0. تؤكد البحث على الحاجة الملحة لأساليب موثوقة يمكن أن تعالج بفعالية تعقيدات تقييم RES، مما يدعم مبادرات التنمية المستدامة ويعزز اتخاذ القرار في ظل عدم اليقين.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-16874-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40858870
Publication Date: 2025-08-26
Author(s): Umme Habiba et al.
Primary Topic: Multi-Criteria Decision Making
Overview
The research paper addresses the pressing need for sustainable energy solutions in light of increasing global energy demand and environmental challenges associated with fossil fuel reliance. It introduces a novel methodology for evaluating Renewable Energy Sources (RES) using an integrated framework of f, g, h-fractional fuzzy sets (f, g, h-FrFS) within a multi-criteria decision-making (MCDM) context. This approach enhances decision-making by effectively capturing decision-makers’ preferences through membership, non-membership, and indeterminacy degrees. The study employs the improved Criteria Importance through Inter-Criteria Correlation (CRITIC) method to establish the significance of evaluation criteria, followed by the WASPAS model to rank RES options, ultimately identifying geothermal energy as the most reliable choice.
The findings emphasize the importance of various technological, financial, social, and ecological parameters in optimizing Turkey’s RES. The CRITIC method highlights technology maturity, economic benefits, and national policy as critical factors, while the WASPAS method recommends geothermal energy as optimal. The research underscores the necessity of aligning renewable energy technologies with Turkey’s Sustainable Development Goals (SDGs) to address energy needs and contribute to global environmental mitigation efforts. However, the study acknowledges limitations, including reliance on a single decision expert per dimension and the complexity of arithmetic operations involving fractional fuzzy numbers. Future enhancements could involve broader expert participation and the development of computational techniques to streamline evaluations, potentially extending the methodology’s applicability to other complex domains such as medical waste treatment and disaster management.
Introduction
The introduction highlights the urgent need for sustainable energy solutions due to the rapid increase in global energy consumption driven by technological advancements, industrialization, and population growth. Current reliance on non-renewable energy sources, which significantly contribute to carbon emissions, is insufficient to meet this rising demand sustainably. In alignment with the United Nations’ Sustainable Development Goals (SDGs), countries, including Turkey, are increasingly exploring renewable energy options that are economically viable, efficient, socially beneficial, and ecologically sustainable.
Turkey’s renewable energy potential is significant, necessitating a careful evaluation of various sources based on effectiveness, economic value, carbon footprint, investment costs, environmental impact, and social legitimacy. To navigate the complexities and potential conflicts among these factors, Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methods are employed. The paper introduces a hybrid model that integrates fractional fuzzy numbers with the CRITIC and WASPAS methods to address uncertainties in renewable energy evaluations. This model aims to streamline the decision-making process by incorporating insights from multiple experts in sustainable development and renewable energy. A preliminary catalog of renewable energy sources for Turkey, including wind, solar, biomass, geothermal, and hydropower, is being developed, supported by a comprehensive MCDM framework designed to optimize the selection of renewable energy systems.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant limitations in existing fuzzy set methodologies, particularly in their ability to accurately represent membership degrees (MB) and non-membership degrees (NMB) in decision-making processes. Traditional fuzzy sets, such as SFS and t-SFS, are constrained by conditions that restrict their applicability to datasets where the square sum of ID, MB, and NMB is less than or equal to one. To address these shortcomings, the authors propose the p, q, r-fractional fuzzy set methodology, which enhances flexibility and allows for better representation of uncertainty in decision-making. This new approach is particularly relevant for sustainable energy planning, as it incorporates indeterminacy degrees and can accommodate maximum membership values, thus improving the robustness of decision-making frameworks.
The study further critiques existing models like WASPAS and CRITIC, which struggle to handle expert judgments at their maximum value points. By introducing a robust CRITIC method for determining criterion weights and a refined WASPAS method for ranking alternatives, the authors aim to create a more comprehensive multi-criteria decision-making (MCDM) framework. This hybrid approach, which integrates fractional fuzzy sets, is positioned as a valuable contribution to the literature on renewable energy systems (RES) within the context of Industry 4.0. The research emphasizes the pressing need for reliable methodologies that can effectively address the complexities of evaluating RES, thereby supporting sustainable development initiatives and enhancing decision-making under uncertainty.