زمانی نه‌چندان دور در جنوب غرب انگلستان، یک جامعه محلی با استفاده از پنجره‌های سه جداره و دیوارهای عایق‌بندی شده شروع به جایگزینی یک مدرسه مربوط به دهه ۱۹۶۰ میلادی با یک ساختمان جدید کرد تا به بالاترین کارآیی انرژی ممکن دست یابد. مدرسه جدید با افتخار در همان مکان مدرسه قدیمی افتتاح شد؛ با همان تعداد دانش‌آموز و همان مدیر مدرسه. اما این مدرسه در طول همان ماه اول انرژی بیشتری نسبت به ساختمان قدیمی در طول یک سال مصرف کرد! سیستم گرمایشی از کف ساختمان جدید به شدت بد طراحی شده بود؛ به‌طوری‌که پنجره‌های آن حتی در زمستان به طور اتوماتیک چندین بار در روز باز می‌شدند تا گرما را به بیرون منتقل کنند.

دیوید کولی، کارشناس دانشگاه بث معتقد است که بسیاری از مسائل پیش‌ آمده به مدل انرژی ساختمان برمی‌گردند؛ یک نرم‌افزار شبیه‌سازی استفاده از انرژی که یک گام مهم در طراحی هر ساختمان سبز به شمار می‌رود. از میان سایر خطاها، طراحان برنامه خود را از یک مدل ساده استنتاج کرده بودند؛ مدلی که در آن یک کلاس درس مجزا در یک سطح صاف قرار داشت و نور خورشید تمام روز به آن می‌تابید. پنجره‌های کلاس رنگ زده و سایه زده می‌شوند تا جذب نور خورشید را کاهش دهند. به نظر نمی‌رسید هیچ‌کس به این نکته توجه کرده باشد که مدرسه جدید در دره‌ای قرار داشت که با سایه درختان احاطه شده بود و نیاز به همه جذب نور خورشیدی داشت که می‌توانست دریافت کند. کلاس‌های درس بسیار تاریک بودند و در نتیجه چراغ‌ها باید تمام روز روشن نگه داشته می‌شدند. شاید مورد ذکر شده کمتر اتفاق بیفتد.

اما طبق گزارش کولی، این مثال خوبی است از اینکه چگونه مدل‌سازی انرژی بی‌نهایت خوش‌بینانه به این «شکاف عملکرد انرژی» می‌انجامد؛ مشکلی که ناامیدانه در پروژه‌های ساختمان‌های سبز بسیار به چشم می‌خورد. این «شکاف عملکرد» به شکست بهبود‌های انرژی ارجاع داده می‌شود که اغلب با هزینه بسیار زیاد تقبل می‌شوند تا بخشی از (و گاهی همه) ذخیره‌ انرژی وعده داده شده را محقق کنند. به عنوان مثال، سال گذشته مطالعه‌ای روی ساختمان‌های بازسازی شده در آلمان نشان داد که آنها ذخیره انرژی پیش‌بینی‌شده را از ۵ تا ۲۸ درصد از دست داده‌اند. در بریتانیا یک ارزیابی از ۵۰ ساختمان مدرن و پیشرو، از سوپرمارکت‌ها تا مراکز خدمات درمانی نشان داد که آنها «به طور روزمره ۵/ ۳ برابر انرژی بیشتری نسبت به آنچه طراحی آنها به آنها اجازه داده است مصرف می‌کنند و به طور متوسط ۸/ ۳ برابر گازهای گلخانه‌ای بیشتری تولید می‌کنند.»

به گفته یک کارشناس تکنولوژی ساختمان، شکاف عملکرد یک مشکل بزرگ و بسیار وحشتناک است و این گفتار به هیچ عنوان اغراق‌آمیز نیست. گرچه اکثر نگرانی عمومی در مورد مصرف انرژی و تغییرات اقلیمی معطوف به تعداد گالن بنزین در هر مایل مسافت طی شده توسط اتومبیل‌هاست؛ بخش کلی حمل‌و‌نقل ازجمله قطارها، هواپیماها، کشتی‌ها، کامیون‌ها و ماشین‌ها، تنها ۲۶ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تغییرات اقلیمی ایالات متحده آمریکا را شامل می‌شوند. طبق گزارش «شورای ساختمان سبز ایالات متحده» (USGBC) چهل درصد سرانه انرژی مصرفی توسط ساختمان‌ها مصرف می‌شود و سریع‌ترین منبع انتشار گازهای گلخانه‌ای به شمار می‌رود. حذف شکاف عملکردی به خصوص برای کشورهای اتحادیه اروپا از اهمیت بسیاری برخوردار است؛ کشورهایی که یک کمیته قانونی برای کاهش انتشار گارهای گلخانه‌ای از ۸۰ تا ۹۵ درصد پایین‌تر از سطوح سال ۱۹۹۰ تشکیل داده است. محققان عموما مقصر شکاف عملکردی را کار بی‌دقت سازندگان، تکنولوژی ذخیره انرژی به شدت پیچیده یا رفتار نامناسب ساکنان احتمالی یک ساختمان دانسته‌اند. اما کولی و همکارانش در مطالعه‌ای جدید، بیشتر تقصیر را بر گردن مدل‌سازی انرژی بدون منطق می‌اندازند.

عنوان این مطالعه این پرسش را مطرح می‌کند «آیا مدل‌سازان از سواد کافی برخوردارند؟» حتی نشریه‌ای که در دانشگاه بث منتشر می‌شود ادعاهای گمراه‌کننده در مورد عملکرد انرژی ساختمان را به رسوایی آلایندگی فولکس‌واگن تشبیه می‌کند که در آن آلایندگی واقعی خودروهایی با موتورهای دیزلی ۴۰ برابر بالاتر از «عملکرد وعده داده شده توسط تولیدکننده این خودرو» است. کولی و همکارانش برای پژوهش خود، ۱۰۸ فرد حرفه‌ای، آرشیتکت، مهندس و مشاور انرژی در صنعت ساختمان را مورد مطالعه قرار دادند؛ کسانی که دائما از مدل‌های عملکرد انرژی استفاده می‌کنند. برای ساده کردن این مساله، محققان از شرکت‌کنندگان می‌خواهند تا به یک خانه انگلیسی نگاهی بیندازند؛ خانه‌ای که اخیرا برای اجرای آیین‌نامه فعلی ساختمان به‌روزرسانی شده است. سپس آنها خواستار تست‌هایی شدند تا بهبودهایی که بیشترین تفاوت را در عملکرد انرژی ایجاد کرده‌اند، رتبه‌بندی کنند. پاسخ‌های آنها همبستگی اندکی با واقعیت عینی داشت که توسط پژوهشی تعیین شد که بر عملکرد انرژی واقعی آن خانه ساعت به ساعت و طی دوره‌ای از سال نظارت می‌کرد. طبق این گزارش یک چهارم تست‌ها بدتر از حالتی ظاهر شد که فرضا فردی به‌طور تصادفی به سوالات پاسخ دهد.

در نتیجه نمونه‌ای از مدل‌سازان و به نسبت جمعیت مدل‌سازان ساختمان، نمی‌توانند مدل‌سازی آگاهانه و دقیق انجام دهند.» این نتیجه همان‌طور که پیش‌بینی می‌شد موجب ناراحتی بسیاری شد. اوان میلز، یک کارشناس تکنولوژی ساختمان در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، می‌گوید «این موضوع برای من عجیب به نظر می‌رسد که تعداد بسیار زیادی از افراد جوان و کم‌تجربه را دخیل کنیم و سپس صنعت را در مقیاس بزرگ به نقد بکشیم.» او اظهار کرد که تقریبا دو سوم از ۱۰۸ تست، تجربه‌ای کمتر از پنج سال در ساخت‌و‌ساز داشتند. اما کولی و نویسندگانش دریافتند که حتی تست‌هایی با «شرایط بسیار خوب یا داشتن سال‌های زیادی تجربه در مدل‌سازی» نسبت به افراد جوان چندان دقیق‌تر نبوده است. در این مورد میلز تایید می‌کند که «شکاف عملکرد واقعی است و ما باید از مدل‌هایی نادرست آگاه باشیم. ما مواردی داریم که مدل‌سازان معیار ذخیره‌ انرژی ایجاد خواهند کرد که بیش از مصرف انرژی خانه‌هاست؛ چرا که آنها تنها با مدل کار می‌کنند.» و به خانه‌های واقعی چندان توجهی ندارند.

جیل همسمایر از شورای ساختمان سبز ایالات متحده می‌گوید: «این نوع مشکل (مدل‌های انرژی که نتایج نامعقولی به‌دست می‌دهند) همچنین در سطح اولیه حدود ۵۰ درصد پروژه‌هایی که فرآیند گواهینامه سبز LEED (استاندارد حوزه تهویه مطبوع و مرجع انتخاب ساختمان‌های سبز) را طی کرده‌اند، ظهور می‌یابند. او می‌گوید «طراحان تمایل به اخذ نگرش «جعبه سیاه» دارند؛ در حالی که هر داده‌ای را که یک مدل انرژی خاص نیاز دارد، ارائه می‌دهند و سپس ستانده‌های آن را بدون ارزیابی معقول بودن این نتایج می‌پذیرند.» او می‌افزاید «همیشه مساله ورودی اشتباه/ خروجی اشتباه و توانایی مدل‌ساز برای شناسایی اینکه آیا آنها خروجی اشتباه می‌گیرند، مهم و ضروری است.» (garbage in/ garbage out اصطلاحی است به این معنی که اگر به برنامه اطلاعات ورودی بیهوده داده شود، برنامه‌ها نتایج بیهوده‌ای را به‌عنوان خروجی تولید خواهد کرد.) بنابراین راه‌حل چیست؟ به گفته کولی، اعتبارگذاری‌های فعلی برای مدل‌سازان انرژی «بسیار آرام» پیش می‌رود؛ اما «زمانی که تلاش می‌کنید نسبتا سریع شروع به پیشرفت کنید نمی‌توانید همه افراد را به دانشگاه بازگردانید.» در هر حال، مشکل، آموزش رسمی نیست.

او می‌گوید «این کار باید با بازخورد یا بدون آن انجام شود.» فرهنگ ساخت‌و‌ساز ساختمان می‌گوید کاملا معقول است که آرشیتکت‌ها (و نه مدلسازان انرژی) صدها مایل سفر کنند تا ببیند که چگونه ساختمان واقعی با آنچه آنها طراحی کرده‌اند، مقایسه می‌شود. حتی از مدل‌سازان انرژی انتظار نمی‌رود در سال اول ساخت به مدیر ساختمان زنگ بزنند و در مورد مقایسه مصرف انرژی با مدل اصلی سوال کنند. در نتیجه، به گفته کولی، مدل‌سازی انرژی می‌تواند شبیه فیزیک نظری باشد: «شما می‌توانید به سادگی مجموعه‌ای کلی از تئوری‌ها ایجاد کنید و سپس خودتان را در حالی بیابید که مشغول مطالعه فیزیک تئوری‌های خود و نه فیزیک جهان واقعی هستید.»

پاسخ این سوال به پیشنهاد او نیازی است که مدل‌سازان با بررسی منظم پیش‌بینی‌های خود در برابر مصرف انرژی واقعی یک ساختمان در کارشان دنبال کنند. به‌عنوان مثال، سیستمی از محرک‌های معتدل همچنین می‌تواند با وعده سه هفته‌ای کردن فرآیند مجوز برنامه‌ریزی برای توسعه‌دهندگان این بازخورد را در دسترس‌تر قرار دهد؛ توسعه دهندگانی که متعهد به ارسال کاربرد واقعی انرژی در یک پایگاه داده آنلاین است. به گفته همسمایر شورای ساختمان سبز شروع به درخواست این نوع گزارش‌دهی برای پروژه‌هایی کرد که به دنبال گواهینامه لید هستند. به همراه یک پلت‌فرم آنلاین که اکنون برای صاحبان ساختمان جهت پیگیری عملکردشان و مقایسه آن با سایر ساختمان‌ها، در حال توسعه است.»

طبق گزارش کولی، مشکل دوم تمایل نهادهای دولتی به نیاز به مدل‌های انرژی ساده‌سازی‌شده در شروع فرآیند طراحی است. این نیازمندی‌ها اغلب شامل فروض یکسان و معین در مورد استفاده از انرژی است که مقایسه یک ساختمان را با سایرین آسان‌تر می‌سازد.» «چون باید این کار را در شروع انجام دهید، این کار تبدیل به پیش‌فرض می‌شود و این نوعی جهان «آلیس در سرزمین عجایب» را ایجاد می‌کند و جای شگفتی نیست که مدل‌سازان این جهان مصنوعی را مدل‌سازی می‌کنند.» اما طبق گزارش همسمایر، حداقل در آمریکا در سال‌های اخیر این امر به مشکل کوچکتری تبدیل شده است. او می‌گوید «نیازمندی‌های آیین‌نامه فعلی ساختمان «به طور منصفانه‌ای» خوب هستند. آنها نمی‌گویند «مدل انرژی برای ساختمانی استفاده می‌شود که هشت ساعت در روز اشغال است» یا برخی استانداردهای اختیاری دیگر. در عوض، «آنها مخصوصا بیان می‌کنند که همه استفاده انرژی باید مطابق پیش‌بینی مدل‌سازی شود.»

نکته مهم بی‌اعتبار کردن مدل‌سازی انرژی نیست، بلکه هدف اصلی بهبود آن است. به گفته کولی، سازندگان ساختمان‌ها به طور فزاینده نیاز به مدل‌سازی واقعی توسط افرادی با دانش عمیق از فیزیک ساختمان دارند یا افرادی که حداقل به همان اندازه که مدل‌های انرژی را می‌شناسند، تجربه ساختمان‌های واقعی را نیز داشته باشند. بدون آن، این نتیجه حتی بیش از ۵۰۰ میلیون بلوک‌های ساختمانی با شیشه‌های بسیار زیاد در قسمت جنوب خواهد بود و موجب خواهد شد تا همه افراد داخل ساختمان در گرمای شدید تابستان تلف شوند. بدون مدل‌سازی هوشمندانه انرژی، این نتیجه به جهانی منجر خواهد شد که با سرعتی به مراتب بیشتر تغییرات اقلیمی غیرقابل کنترل خواهد داشت. میلز از آزمایشگاه برکلی می‌گوید. «این مساله مانند علم موشکی نیست.» اما در ادامه می‌گوید: «باید بگویم که سخت‌تر از علم موشکی است.»

چرا ساختمان‌های سبز کارآیی انرژی ندارند؟