الذكاء الاصطناعي لاحتساب الكربون المُجسَّد وتحسين اختيار المواد
يُصبح الكربون المُجسَّد، أي انبعاثات الغازات الدفيئة المرتبطة بتصنيع مواد البناء ونقلها وتركيبها، عاملاً مهماً في تصميم المباني واختيار المواد. ومع انخفاض الكربون التشغيلي (الطاقة المستخدمة خلال عمر المبنى) من خلال أنظمة المباني الأكثر كفاءة وشبكات الطاقة الأنظف، يُمثل الكربون المُجسَّد نسبة متنامية من إجمالي انبعاثات دورة حياة المبنى.
وبالنسبة لفرق البناء، يخلق ذلك بُعد تحسين جديداً، يتمثل في اختيار المواد التي تُقلل الكربون المُجسَّد إلى أدنى حد مع تلبية المتطلبات الإنشائية والجمالية والميزانية. ويُجعل الذكاء الاصطناعي هذا التحسين متعدد المتغيرات أمراً عملياً.
تحدي الاحتساب
يتطلب احتساب الكربون المُجسَّد بياناتٍ عن كل مادة في المبنى، شاملةً تركيبتها، ومكان تصنيعها، وكيفية نقلها إلى الموقع، والطاقة والعمليات المُستخدَمة في إنتاجها. وتأتي هذه البيانات من إعلانات المنتج البيئية (EPDs)، وقواعد بيانات تقييم دورة الحياة، والبيانات الخاصة بالمُصنِّعين.
والتحدي أن هذه البيانات ليست مُتاحة دائماً، وليست متسقة دائماً، وأن الاحتسابات تنطوي على آلاف المواد الفردية عبر عشرات أنظمة المباني. واحتساب الكربون المُجسَّد يدوياً ممكن لبضع مواد رئيسية (الخرسانة، والصلب، والألومنيوم)، إلا أنه غير عملي لكامل جرد مواد المبنى.
كيف يحتسب الذكاء الاصطناعي الكربون المُجسَّد
تعمل أدوات الكربون المُجسَّد بالذكاء الاصطناعي انطلاقاً من نموذج BIM ومواصفات المشروع، إذ تُحدد كل مادة في المبنى، وتُطابق كلاً منها بأفضل بيانات انبعاثات مُتاحة. ويستخدم النظام إعلانات EPDs عند توافرها، وبيانات متوسط الصناعة عند عدم توافر EPDs خاصة بالمنتج، وعوامل تعديل إقليمية لمراعاة مزيج الطاقة المحلي ومسافات النقل.
والمخرجات هي جرد شامل للكربون المُجسَّد للمبنى، مفصلاً بحسب فئة المادة، ونظام المبنى، وعنصر المبنى. ويُظهر هذا الجرد المصادر التي تأتي منها أكبر المساهمات الكربونية، وهي عادةً الهيكل (الخرسانة والصلب)، وغلاف المبنى (الألومنيوم والزجاج)، وأنظمة MEP (النحاس، ومبردات التبريد).
تحسين اختيار المواد
تكمن القيمة الحقيقية للذكاء الاصطناعي في التحسين، وذلك بتحديد بدائل المواد التي تُقلل الكربون المُجسَّد دون المساس بالمتطلبات الأخرى. فبالنسبة للخرسانة، قد يعني ذلك تحديد محتوى أعلى من الرماد المتطاير أو الخبث لخفض نسبة الإسمنت البورتلاندي. وبالنسبة للصلب، قد يعني اختيار صلب محلي ذي محتوى مُعاد تدويره عوضاً عن الصلب العذري المُستورَد. وبالنسبة للعزل، قد يعني اختيار منتج بعملية تصنيع منخفضة الكربون.
يُقيّم الذكاء الاصطناعي هذه البدائل عبر أبعاد متعددة في وقت واحد. فاستبدال مادة يُقلل الكربون بنسبة 20% لكنه يرفع التكلفة بنسبة 30% قرار يختلف عن استبدال يُقلل الكربون بنسبة 20% بالتكلفة ذاتها. ويُقدم الذكاء الاصطناعي منحنيات المفاضلة التي تُظهر تخفيض الكربون القابل للتحقق عند مستويات مختلفة من علاوة التكلفة، مما يُتيح لفريق المشروع اتخاذ قرارات مستنيرة استناداً إلى أهداف خفض الكربون لدى المالك وقيود الميزانية.
العوامل الإقليمية وعوامل سلسلة التوريد
يُسهم النقل بصورة ذات معنى في الكربون المُجسَّد، ويأخذ الذكاء الاصطناعي في الحسبان سلسلة التوريد المحددة لكل مادة. فالمواد المصدر محلياً تُنتج عموماً انبعاثات نقل أقل من المواد المشحونة عبر البلاد أو المُستورَدة. ويُحدد الذكاء الاصطناعي فرص التوريد المحلي، ويحتسب الفائدة الكربونية لاختيار المُورّدين المحليين عندما تستوفي منتجاتهم متطلبات المواصفات.
كما يأخذ النظام في الحسبان مزيج طاقة التصنيع. فالمادة المُصنَّعة في إقليم لديه شبكة كهرباء نظيفة تكون لديها كربون مُجسَّد أقل من المادة ذاتها المُصنَّعة في إقليم يعتمد على الفحم، حتى لو كان المنتج متطابقاً فيما عدا ذلك.
تحليل دورة الحياة للمبنى بأكمله
يُمكن أن يمتد تحليل الكربون بالذكاء الاصطناعي إلى ما وراء الكربون المُجسَّد ليشمل دورة الحياة الكاملة، أي الطاقة التشغيلية، ودورات الصيانة والاستبدال، والتخلص في نهاية العمر أو إعادة التدوير. فالمادة ذات الكربون المُجسَّد الأعلى لكن المتانة الأعلى قد يكون كربون دورة حياتها أقل لأنها لا تحتاج إلى الاستبدال أبداً. وغلاف المبنى ذو الكربون المُجسَّد الأعلى لكن الأداء الحراري الأفضل قد يخفض الكربون التشغيلي بما يكفي لتعويض الانبعاثات الأولية.
تستطيع شركات البناء وملاك المباني الملتزمون بخفض انبعاثات الكربون استكشاف كيفية تحسين أدوات الاستدامة بالذكاء الاصطناعي للبناء لاختيارات المواد بحيث يكون الأثر الكربوني أدنى ما يكون مع المحافظة على أداء المشروع وأهداف الميزانية.
المتطلب المتنامي
تنتقل متطلبات الكربون المُجسَّد من الطوعية إلى الإلزامية في سلطات قضائية كثيرة. فسياسات Buy Clean على المستويين الفيدرالي والولائي بدأت تُحدد حدوداً للكربون المُجسَّد لمواد البناء المستخدمة في المشاريع المُموَّلة من المال العام. والمكاتب التي تبني الآن القدرة على قياس الكربون المُجسَّد والإبلاغ عنه وتحسينه ستكون أفضل تموضعاً مع توسع هذه المتطلبات.