En integrerad VIKOR–AHP-metod för gröna energisystem baserad på q-fraktionella tveksamma fuzzy flerkriteriebeslut

Varför valet av grön el är så komplicerat

Länder överallt tävlar om att byta ut fossila bränslen mot renare energi som sol, vind, vatten och värme från jordens inre. Men att bestämma vilken grön lösning som ska byggas var är långt ifrån enkelt. Varje teknik har sin egen blandning av kostnad, tillförlitlighet, föroreningar och allmän acceptans, och experter är ofta oense eller osäkra i sina bedömningar. Denna artikel introducerar en matematisk ”domare” som hjälper regeringar och planerare att reda ut dessa komplexa avvägningar och välja en balanserad energilösning under djup osäkerhet.

Att balansera många mål samtidigt

Modern energiplanering fokuserar inte längre enbart på det billigaste alternativet. En vattenkraftdamm kan producera mycket stabil el men översvämma dalgångar och störa floder. Vindparker är rena men kan möta motstånd på grund av buller eller landskapsbilden. Solparker blir billigare men fungerar bara när solen skiner. Författarna ramar in planeringen som ett mångfacetterat problem där alternativen måste bedömas samtidigt utifrån kostnad, energiproduktion, miljöpåverkan och social acceptans. Eftersom dessa aspekter står i konflikt med varandra är målet inte att hitta en perfekt vinnare utan ett kompromissalternativ som på ett rättvist sätt balanserar fördelar och nackdelar.

Låta experter tveka istället för att tvinga ja eller nej

I verkligheten tänker experter sällan i tydliga termer som ”bra” eller ”dåligt”. De kan vackla mellan att säga att ett projekt är måttligt accepterat eller bara något accepterat. Traditionella beslutsmetoder tvingar varje åsikt till ett enda tal och kastar bort den tvekan. Denna studie använder en nyare idé kallad q-fraktionella tveksamma fuzzy-mängder, som tillåter experter att lista flera möjliga poäng för hur mycket ett projekt uppfyller eller misslyckas med ett kriterium, och att finjustera hur tolerant modellen är mot denna tvekan. Ett särskilt utformat avståndsmål, baserat på minsta gemensamma multipel, gör det möjligt att jämföra sådana blandade och fraktionella åsikter rättvist, även när olika experter anger olika antal möjliga poäng.

Kombinera mänskliga prioriteringar med en kompromissmotor

Metoden blandar två välkända beslutsverktyg. Först används Analytic Hierarchy Process för att fånga hur viktiga varje kriterium är i förhållande till de andra genom enkla parvisa jämförelser. I fallstudien får energiproduktion och kostnad något större vikt än miljöskada och allmän acceptans, även om alla fyra spelar roll. Därefter tar VIKOR-tekniken de fuzzy-bedömningar som gjorts av varje grönt energialternativ och söker en kompromiss: den belönar alternativ som presterar väl i genomsnitt över alla kriterier samtidigt som den håller den största bristen på något enskilt kriterium inom rimliga gränser. Den nya fuzzy-avståndsformeln kopplas in i denna kompromissmotor så att tveksamma och osäkra bedömningar hanteras konsekvent.

Tillämpning av metoden på fem gröna alternativ

För att visa hur ramverket beter sig jämför författarna vattenkraft, vindparker, biokraftverk, geotermiska anläggningar och solparker. Experter värderar varje alternativ utifrån investering, energiproduktion, miljöpåverkan och social acceptans med hjälp av det tveksamma fuzzy-formatet. Modellen rankar sedan alternativen. För ett brett spann av parameterval framträder solparker som den föredragna kompromissen: de erbjuder stark miljöprestanda och god acceptans till måttliga kostnader, även om deras produktion varierar med solljuset. Vindparker ligger nära efter och blir det främsta valet när parametrarna justeras för att vara mer förlåtande mot motstridiga åsikter. Vattenkraft, biomassa och geotermi hamnar vanligtvis längre ner under de valda kriterierna och vikterna.

Testa robusthet och jämföra med andra verktyg

Författarna varierar systematiskt tre viktiga inställningar: hur sträng toleransen för tvekan är, hur avståndet mellan åsikter mäts och hur mycket kompromissmotorn gynnar total gruppnytta jämfört med den största individuella bristen. I dessa tester förblir rangordningen av de mittersta och nedre alternativen stabil, medan förstaplatsen endast växlar mellan sol och vind. Den nya metoden jämförs också med flera befintliga fuzzy-beslutsmetoder. Trots olika matematisk teknik är de flesta metoder i stort sett överens om samma två främsta kandidater, men det föreslagna ramverket hanterar ojämna och tveksamma indata mer elegant och ger stabilare rangordningar när förutsättningarna ändras.

Vad detta betyder för val av ren energi

Enkelt uttryckt erbjuder studien planerare en mer realistisk kalkylator för svåra energival — en som accepterar expertosäkerhet, väger många mål samtidigt och söker rättvisa kompromisser snarare än enkla vinnare. I exemplet som undersöks här framstår solparker i allmänhet som det bästa helhetsvalet, med vind nära efter, givet de valda kostnaderna, produktionerna, påverkan och sociala faktorerna. Viktigare är att tillvägagångssättet kan återanvändas och anpassas för andra regioner, tekniker och prioriteringar, och hjälpa beslutsfattare att designa grönare elsystem på ett strukturerat och transparent sätt även när fakta är suddiga.

Citering: M.Salih, H.F., Ameen, Z.A., Alharbi, B. et al. An integrated VIKOR–AHP method for green energy systems based on q-fractional hesitant fuzzy multi-criteria decision-making. Sci Rep 16, 10618 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46076-x

Nyckelord: planering av grön energi, flerkriteriebeslut, fuzzylogik, förnybara energisystem, beslutsstödsmetoder