Rola Przemysłu 4.0 w osiągnięciu bezemisyjności

Światowa emisja dwutlenku węgla osiągnęła rekordową wartość 36,7 miliardów ton w 2019 roku. Napędzane rozwojem ekonomicznym emisje były o 60% wyższe niż w 1990 roku, co przekłada się w efekcie na coraz większą presję by zacząć nad nimi panować. Przemysł może odegrać w tej kwestii wiodącą rolę, co wynika z faktu, że dwutlenek węgla wytwarzany podczas procesów produkcyjnych odpowiada za znaczącą część wszystkich, globalnych emisji. Przykładowo, częściowo dzięki ogromnemu zapotrzebowaniu na beton, sama jego produkcja odpowiada za 8% rocznej emisji dwutlenku węgla na świecie.

Posłuchaj
00:00

Wiele organizacji, reprezentujących producentów, zadeklarowało osiągnięcie neutralności pod kątem emisji dwutlenku węgla do połowy obecnego wieku, jeśli nawet nie wcześniej. Idea mówi, by nie produkować gazów cieplarnianych, które nie byłyby skutecznie kompensowane w jakiś sposób. Jednym z rozwiązań jest przejście na procesy, które w ogóle nie powodują powstawania gazów cieplarnianych. Alternatywnie firmy mogą postarać się skompensować te emisje dla części procesów. Mogłoby to oznaczać np. implementację nowych metod zbierania dwutlenku węgla czy innych gazów bezpośrednio z atmosfery, albo nabywanie kredytów od organizacji, specjalizujących się w pozyskiwaniu węgla z CO2 i magazynowaniu go.

Wykorzystanie energii - od produkcji po dostawę

Cel, jakim jest uczynienie niemal dowolnego przemysłu neutralnym węglowo, nie jest łatwy do osiągnięcia i będzie wymagał uwagi na każdym etapie łańcucha dostaw. Firmy będą musiały być rozliczane z emitowania do atmosfery gazów cieplarnianych na każdym etapie łańcuchów dostaw i będą musiały znaleźć sposoby na zredukowanie lub całkowite wyeliminowanie emisji. Dobrym przykładem oszczędności będzie zużycie energii elektrycznej, która często stanowi znaczący komponent, składający się na łączne emisje gazów cieplarnianych w trakcie produkcji. Oczywiście nie da się całkowicie zrezygnować z poboru energii, ale oprócz jego ograniczenia, można również skierować się w stronę źródeł odnawialnych, które przyczynią się do osiągnięcia pożądanej neutralności.

O ile w ostatnich latach jednym z kluczowych trendów w produkcji była jej optymalizacja pod kątem minimalizacji ilości materiałów i gotowych wyrobów, przechowywanych w magazynach, (produkcja JIT – just-in-time), idea neutralności pod względem gazów cieplarnianych może odmienić sposoby kalkulacji maksymalnej efektywności. Jeśli zakład produkcyjny zbuduje własną, niemałą elektrownię wiatrową lub słoneczną, staje przed wyborem: czy korzystać z tej energii całkowicie samodzielnie, czy też odsprzedawać część do sieci przesyłowej. Jednakże w przypadku odsprzedaży do sieci, kluczowym problemem związanym z OZE jest fakt, że produkcja energii rzadko kiedy jest skorelowana z zapotrzebowaniem na nią. Może to prowadzić do sytuacji, w której nadmiaru energii nie da się sprzedać i musi być ona albo magazynowana, albo generatory muszą być tymczasowo wyłączone. Alternatywnie możliwe staje się okresowe przyspieszenie procesów produkcyjnych w fabryce, tak by samodzielnie wykorzystać nadmiar energii elektrycznej i tym samym zredukować całkowitą emisję. Takie podejście prawdopodobnie poskutkuje powstaniem nadmiarowej ilości półproduktów czy innych wyrobów, które trzeba będzie przechowywać w magazynach, zanim zostaną zużyte.

Rola chmury i obliczeń wykonywanych na krawędziach sieci

Działanie systemów sterujących kluczowymi procesami może zostać włączone w dużą pętlę, globalnie obliczającą optymalne działanie zakładu i korzystającą z dużej ilości mocy obliczeniowej, dostępnej obecnie w chmurze i z użyciem urządzeń umieszczanych na krawędziach sieci. Serwery chmurowe mogą z powodzeniem realizować algorytmy sztucznej inteligencji (AI – Artificial Intelligence) – operujące na modelach, które uczą się w jaki sposób prognozować zmiany w dostępności energii oraz planować z uwzględnieniem także pogody czy innych zmian warunków środowiskowych.

Konieczność stosowania wysokich temperatur w niektórych procesach, cechujących się większymi emisjami, może ograniczyć szybkość, z jaką systemy będą reagować i redukować całkowitą produkcję dwutlenku węgla. To znowu może prowadzić do ograniczeń w możliwości reagowania na zmiany w dostępności energii. W najgorszym wypadku, odpowiednie, precyzyjne monitorowanie zużycia energii na wszystkich etapach procesów pozwala zdobyć informacje potrzebne do planowania wykorzystania kredytów węglowych czy rozwiązań sprowadzających się do wychwytywania CO2 z atmosfery. Integratorzy systemów sterowania przemysłowego i operatorzy tych rozwiązań mogą stosować różnorodne strategie, osiągając gładką transformację z obecnych architektur do tych, w których w pełni

Komunikacja krótkiego i długiego zasięgu

Wiedza kiedy i jak uruchamiać maszynę jest kluczowa z punktu widzenia maksymalizacji efektywności wykorzystania energii i materiałów. To właśnie w tym obszarze technologie Przemysłu 4.0 mają największą wartość. Niezwykle ważnym elementem architektury Przemysłu 4.0 jest wykorzystanie systemów komunikacji na krótki i daleki dystans, celem wymiany informacji pomiędzy lokalnymi systemami sterowania. Systemy te pozwalają mieć pewność, że przenośniki są aktywne tylko wtedy, kiedy dany produkt faktycznie musi być przekazany z jednej lokalizacji do drugiej oraz że maszyny mogą zostać wyłączone w czasie, gdy nie ma czego przetwarzać. Co więcej, maszyny można przełączać w stan gotowości na krótką chwilę przed podaniem im komponentu do przetworzenia. Wiele rozmieszczonych na terenie zakładu czujników oraz odpowiednie platformy obliczeniowe odgrywają kluczowe role w odbieraniu danych ze środowiska produkcyjnego i podejmowaniu decyzji. Czasem wsparcie zapewniają zdalne serwery, bazując na tym co odczytywane jest ze wskazań na żywo.

Rosnąca popularność i liczba wdrożeń korzystających z bezprzewodowych protokołów komunikacyjnych, takich jak Bluetooth, Wi-Fi i LoRaWAN sprawiają, że coraz łatwiej jest rozmieszczać czujniki dokładnie tam, gdzie są najbardziej potrzebne. Prowadzi to do rozszerzenia liczby instrumentów powiązanych z maszynami, narzędziami i z systemami nimi zarządzającymi. Stosowanie takich czujników i wsparcia w postaci chmury wcale nie oznacza konieczności całkowitego przemodelowania systemów sterowania. W wielu przypadkach, dotąd używane sterowniki programowalne (PLC), zawiadujące pracą pojedynczych narzędzi, mogą wciąż sprawnie pracować przez lata. Jednakże można je rozszerzyć dodając do nich komputery przemysłowe, montowane w postaci modułów na szynę DIN, a więc w formie idealnej do łatwego doposażenia nimi zakładu. Zaawansowane sterowniki programowalne, takie jak np. firm

Łączne zastosowanie wielu rozwiązań

Pojedyncze zmiany czy usprawnienia mogą jedynie zmniejszyć ilość emitowanych gazów cieplarnianych w danej branży przemysłowej. Sięgając po rozwiązania Przemysłu 4.0, producenci mogą wykorzystywać różnorodne techniki, by usuwać źródła nadmiernych emisji dwutlenku węgla i eliminować powody marnowania energii. Każde z nich wpływają na cel, do którego dążymy – osiągnięcie działania bezemisyjnego. Dystrybutorzy komponentów elektronicznych, zapewniający wysoką jakość usług, tacy jak Farnell, odgrywają kluczową rolę w migracji sposobu działania firm w kierunku rozwiązań Przemysłu 4.0. Dystrybutorzy oferujący wsparcie techniczne mogą przeanalizować obecną w zakładzie infrastrukturę i doradzić firmie jaki sprzęt – jak choćby zaawansowane sterowniki programowalne, moduły czujnikowe, komputery przemysłowe i wiele innych podsystemów da się ze sobą połączyć by zacząć wdrażać skuteczny plan dojścia do zerowej emisji.

Ankur Tomar
Regional Solutions Marketing Manager w firmie Farnell

Powiązane treści
Digi-Key z łatwiejszymi rozliczeniami
Duży wzrost na rynku IIoT
Farnell został dystrybutorem Mountz Torque
Dwucyfrowy wzrost na rynku AR i VR w przemyśle
Komponenty automatyki marki Omega w ofercie firmy Farnell
Cyfryzacja brytyjskich portów
Farnell rozszerza ofertę o produkty automatyki przemysłowej Mitsubishi Electric
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Aktualności
Firma OMRON wyróżniona w raporcie S&P Global Sustainability Yearbook 2025. Piąty rok z rzędu
Przemysł 4.0
Liderzy AI trzykrotnie szybciej wdrażają agentów AI – nowy raport Rackspace ujawnia kluczowe przewagi
Roboty
Roboty humanoidalne przejdą do natarcia w przemyśle
Silniki i napędy
Wyjątkowy hangar sterowców z napędami SEW-EURODRIVE
Obudowy, złącza, komponenty
Maksymalna jakość obrazu przy minimalnym oświetleniu – GigE uEye LE z przetwornikami Sony Starvis 2
Aktualności
Szkolenie: Rozporządzenie Maszynowe UE 2023/1230 - wiedza dla producentów i integratorów

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów