بهینه‌سازی انرژی در صنایع انرژی‌بر با رویکرد اقتصاد مهندسی: مطالعه موردی بهره‌وری در شرکت‌های بین‌المللی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان
1 مدیرعامل، شرکت گاز استان هرمزگان، بندرعباس، ایران
2 مدرس، گروه مهندسی ایمنی و بازرسی فنی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
3 استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
4 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی خوردگی و حفاظت مواد، پردیس دریاساحلی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، بندرعباس، ایران
20.1001.1/ijge.2026.2074481.1109
چکیده
این پژوهش با رویکرد اقتصاد مهندسی، راهکارهای صرفه‌جویی انرژی در صنایع انرژی‌بر را بررسی می‌کند و چالش‌های ناترازی گاز را در شرکت‌های بین‌المللی با چشم‌انداز توسعه نتایج برای حوزه انرژی ایران تحلیل می‌نماید. مطالعه موردی چهار شرکت پیشرو (سیمپلوت، جنرال موتورز، جنرال میلز و اینتل) همراه با بررسی تطبیقی در صنعت فولاد ایران، نشان داد که ترکیبی از همکاری چندجانبه (دولت، بخش خصوصی و نهادهای انرژی)، سرمایه‌گذاری هدفمند در فناوری‌های بهینه‌ساز، توسعه نیروی انسانی متخصص و مدل‌های عددی بهینه‌سازی (مانند برنامه‌ریزی خطی و الگوریتم‌های فراابتکاری)، نقش کلیدی در کاهش شدت مصرف انرژی تا ۳۰ درصد و هزینه‌های عملیاتی ایفا می‌کند. به‌عنوان مثال، سیمپلوت با به‌کارگیری طراحی آزمایشی (DOE) و مشارکت در برنامه ENERGY STAR، کاهش ۱۸ درصدی شدت مصرف انرژی در فرآیندهای غذایی را محقق کرد، در حالی که جنرال موتورز با بهینه‌سازی خطوط تولید، ۱۱ درصد کاهش هزینه‌های عملیاتی را ثبت نمود. چالش اصلی در ناترازی گاز، تطبیق راهکارهای بهره‌وری انرژی با فناوری‌های نوین (مانند خودروهای الکتریکی و هیدروژن سبز) و ادغام مدل‌های محاسباتی در فرآیندهای محلی مانند احیای مستقیم آهن (DRI) در ایران بود که پتانسیل کاهش وابستگی به گاز طبیعی را تا ۲۰-۳۰ درصد فراهم می‌آورد. یافته‌ها حاکی از آن است که این اقدامات نه‌تنها بازدهی مالی کوتاه‌مدت (با نرخ بازده داخلی ۱۵ درصد) دارد، بلکه از طریق کاهش ردپای کربن، تقویت امنیت انرژی و کاربرد مدل‌های هیبریدی جهانی-منطقه‌ای، به توسعه پایدار صنایع کمک می‌کند. نتایج بر ضرورت تبدیل تجربیات موفق به استانداردهای صنعتی یکپارچه و ادغام آن‌ها در سیستم‌های HSE برای مدیریت کارآمد ناترازی گاز تأکید می‌کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Energy Optimization in Energy-Intensive Industries with a Focus on Engineering Economics: A Case Study of Productivity in International Companies

نویسندگان English

Reza Rafiei 1
Armin Sabetghadam-Isfahani 2
Yegane Davoodbeygi 3
Seyed Mahmood Latifi 4
1 CEO of Hormozgan Province Gas Company, Bandar Abbas, Iran
2 Instructor, Department of Safety Engineering and Technical Inspection, Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
3 Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
4 M.Sc., Faculty of Corrosion Engineering and Protection of Materials, Coastal Marine Campus, Amirkabir University of Technology, Bandar Abbas, Iran
چکیده English

This article, adopting an engineering economics approach, examines energy-saving strategies in energy-intensive industries and analyzes the challenges of gas imbalance in international companies and the local context of Iran. The case study of four leading companies (Simplot, General Motors, General Mills, and Intel), along with a comparative review in Iran's steel industry, demonstrated that a combination of multilateral collaboration (government, private sector, and energy institutions), targeted investment in optimization technologies, development of specialized human resources, and numerical optimization models (such as linear programming and metaheuristic algorithms) plays a key role in reducing energy intensity by up to 30% and operational costs. For example, Simplot achieved an 18% reduction in energy intensity in food processes by employing Design of Experiments (DOE) and participating in the ENERGY STAR program, while General Motors recorded an 11% reduction in operational costs through production line optimization. The main challenge in gas imbalance is adapting energy efficiency strategies with emerging technologies (such as electric vehicles and green hydrogen) and integrating computational models into local processes like direct reduced iron (DRI) in Iran, which provides the potential to reduce dependence on natural gas by 20-30%. The findings indicate that these measures not only yield short-term financial returns (with an internal rate of return of 15%) but also contribute to sustainable industrial development through reducing carbon footprint, enhancing energy security, and applying global-local hybrid models. The results emphasize the necessity of transforming successful experiences into integrated industrial standards and incorporating them into HSE systems for efficient management of gas imbalance.

کلیدواژه‌ها English

Energy Efficiency
Gas Imbalance
Energy-Intensive Industries
Sustainable Development
  1. International Industrial Energy Efficiency Policy Case Studies, “Department for Energy Security and Net Zero”, vol. pp. 2023.
  2. Energy Efficiency Policy Toolkit – Case Studies, “International Energy Agency (IEA)”, vol. pp. 2025.
  3. Energy Efficiency 2024 – Global Progress and Outlook, “International Energy Agency (IEA)”, vol. pp. 2024.
  4. Decarbonising Energy–Intensive Industries: Electrification and Flexibility Strategies, “Fraunhofer Institute”, vol. pp. 2022.
  5. American Council on Energy Efficiency, 2021.
  6. World Economic Forum Annual Meeting 2024.
  7. D. Sturtevant, “Energy Efficiency: The Simplot Way”, vol. pp. March 16, 2011.
  8. J.R. Simplot Co., “2023 J. R. Simplot Company Sustainability Summary”, vol. pp. 2023.
  9. Energy Performance–Better Plants Data, J.R. Simplot Company, “U.S. Department of Energy, Better Buildings Initiative”, vol. pp. April 2016.
  10. Idaho Office of Energy Resources and DOE Demonstrate the Value of Strategic Energy Management through a Pilot Project at the J.R. Simplot Company,“Idaho Governor's Office of Energy Resources”, vol. pp. 2013.
  11. General Motors, “2015 Sustainability Report”, vol. pp. 2015.
  12. GM Co., “GM 2023 Sustainability Report”, vol. pp. 2023.
  13. General Mills Co., “General Mills Global Responsibility Report 2024”, vol. pp. 2024.
  14. World Steel Association, “World Steel Association Steel Statistical Yearbook, 2010”, World Steel Association: Brussels, Belgium, vol. pp. 2023.
  15. Global Energy Statistical Yearbook, vol. pp. 2023
  16. IEA, “Iron and Steel Technology Roadmap”, vol. pp. 2022.
  17. Ministry of Industry, “Mine and Trade of Iran, Industrial Equipment Status Report”, vol. pp. 2023.
  18. World Bank, “Economic Challenges in Iran”, vol. pp. 2023.
  19. Iran Renewable Energy Association, “Renewable Energy Potential in Iran”, vol. pp. 2023.
  20. Eurofer, “Sustainability in Steel Production”, vol. pp. 2023.
  21. Turkish Steel Producers Association, “Steel Industry Overview”, vol. pp. 2023.
  22. HYBRIT Initiative, “Hydrogen-Based Steelmaking”, vol. pp. 2023.
  23. IPCC, “Sixth Assessment Report”, vol. pp. 2023.
  24. POSCO, “Annual Report”, vol. pp. 2022.
  25. McKinsey, “The Net-Zero Steel Challenge”, vol. pp. 2022.
  26. JSW Group, “Sustainability Report”, vol. pp. 2023.
  27. Northern Lights Project, “Project Overview”, vol. pp. 2023.
  28. Y. Davoodbeygi, A. Sabetghadam-Isfahani, S. Allami, A. Oudi, and S. Eghtedari, “A review on biohydrogen production technology: Production methods,sources, and separation”, Journal of Renewable and Sustainable Energy, vol. 16, pp. 2024.
  29. A. Sabetghadam-Isfahani, M. Abbasi, S. Sharifi, M. Fattahi, S. Amirkhanlou, and Y. Fattahi, “Microstructure and mechanical properties of carbon nanotubes/AZ31 magnesium composite gas tungsten arc welding filler rods fabricated by powder metallurgy”, Diamond and Related Materials, vol. 69, pp. 160–165, 2016.
  30. A. Sabetghadam-Isfahani, H. Zalaghi, S. Hashempour, M. Fattahi, S. Amirkhanlou, and Y. Fattahi, “Fabrication and properties of ZrO2/AZ31 nanocomposite fillers of gas tungsten arc welding by accumulative roll bonding”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 16, pp. 397–402, 2016.
  31. S. AG, “Sustainability Report”, vol. pp. 2023.
  32. Industrial Heat and Energy Efficiency – IDRIC Frontiers Report, “Industrial Decarbonisation Research & Innovation Centre (IDRIC)”, vol. pp. 2024.
  33. Energy Management in Industrial Clusters: A Systems Approach, “Journal of Cleaner Production”, vol. pp. 2023.
  34. POSCO, “Annual Sustainability Report”, vol. pp. 2023.
  35. Kimutai, P. Maina, and A. Makokha, “Energy Optimization Model Using Linear Programming for Process Industry: A Case Study of Textile Manufacturing Plant in Kenya”, vol. pp. 45–52, 2023.
  36. Ramírez, J. G. Segovia-Hernández, O. Osorio-Mora, and J. A. Gómez-Salazar, “Advancing Optimization Strategies in the Food Industry: From Traditional Approaches to Multi-Objective and Technology-Integrated Solutions”, Applied Sciences, vol. 15, pp. 3846, 2025.
  37. L. Wang, “Energy efficiency technologies for sustainable food processing”, Energy efficiency, vol. 7, pp. 791–810, 2014.
  38. Y. Zeng, Y. Cai, G. Huang, and J. Dai, “A Review on Optimization Modeling of Energy Systems Planning and GHG Emission Mitigation under Uncertainty”, Energies, vol. 4, pp. 1624–1656, 2011.
  39. O. B. Ogunmodede, “Modeling and Solving Large-Scale Optimization Problems: Case Studies in Renewable Energy and Mining”, (Doctoral dissertation, Colorado School of Mines), vol. pp. 2021.
  40. S. Sundaramoorthy, D. Kamath, S. Nimbalkar, C. Price, T. Wenning, and J. Cresko, “Energy efficiency as a foundational technology pillar for industrial decarbonization”, Sustainability, vol. 15, pp. 9487, 2023.
  41. D. Atabay, “Comparison of optimization methods for model predictive control: An application to a compressed air energy storage system”, (Doctoral dissertation, Technische Universität München), vol. pp. 2018.
  42. Zhang, L. Xu, and J. Zhang, “Developing mathematical model and optimization algorithm for designing energy efficient semi-automated assembly line”, Computers & Industrial Engineering, vol. 149, pp. 106768, 2020.
  43. L. V. Ramir D.T. Certeza, A. R. Purnama, A. Ahsan, J. S. C. Low, and W. F. Lu, “Review of mathematical programming models for energy-based industrial symbiosis networks”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 212, pp. 115377, 2025.
  44. X. Liu, G. Hou, and L. Yang, “Optimizing data center energy consumption via energy complementarity scheduling”, Energy Reports, vol. 12, pp. 5990–5997, 2024.
  45. T. Djemai, P. Stolf, T. Monteil, and J.-M. Pierson, “A discrete particle swarm optimization approach for energy-efficient IoT services placement over fog infrastructures”, IEEE, 2019.
  46. Integrating Energy Efficiency into HSE Systems: A Case–Based Framework, “Applied Energy”, vol. pp. 2025.

  • تاریخ دریافت 21 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 22 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 07 اسفند 1404