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能效提高与工业4.0

我国是化石能源生产大国,同时也是化石能源消费大国,而化石能源燃烧对环境的污染是极其严重的,因此开发新能源,并对现有能源加以高效合理的使用,是摆在企业面前的严峻课题。“十三五”规划中提出了开展能源革命的重要性,要加强重点单位,特别是工业制造企业、高能耗企业还有商业综合体等单位的节能管理,提高能源利用效率,控制能源消费总量,促进生态文明。

博世力士乐中国区能效项目经理赵殿鹏

作为能源消耗的主要群体,工业制造型企业实施有效的节能减排管理措施意义深远。目前,很多企业的能效管理仍然存在能源消耗信息缺失或失真、能效管理工具不完善等典型问题,直接造成企业能效管理混乱,节能减排工作难以开展,从而降低企业经济效益,阻碍企业可持续发展。为了解决这些问题,一是需要有效的企业能效分析评估系统及平台软件,二是需要能效提高的先进技术和具体案例,三是需要政府政策的引导和奖励支持。

2019年5月9日,德国博世集团(以下简称“博世”)宣布,到2020年底,博世全球包括270 家全球工厂将全面实现二氧化碳零排放,所有相关工厂,办公和管理设施,将不再留下碳足迹。为此,博世决定实施“二氧化碳零排放计划”,计划通过提高能源效率、参与绿色项目和提高新能源使用三个方面来达到二氧化碳零排放。另外,博世计划到 2030年共投资10亿欧元,用于博世全球工厂提高能效的新项目。因此,博世也将成为迄今为止在改善能效方面全球投入力度最大的、首家实现二氧化碳零排放这一目标的大型企业。

博世能效管理的最新进展

博世从2007年便开始实行减碳行动,并不断超越设定的单位碳排放目标。自2007年以来,博世全球已减少了超过31%的相对二氧化碳排放量。博世不仅注重提高设备和生产流程的效率,同时也注重将能源使用率最大化,将能耗降至最合理的水平。

博世认为,高效用能是实现二氧化碳零排放最经济的手段。经过十几年的经验积累,博世已经拥有了大量的实践应用经验 。 2007 年开始,博世就在其全球270家工厂中的十几万台机器设备,如冲压机床和机加工车床等,对高耗能的工艺流程,如热处理、清洗流程等,都进行了调查和研究,并都有很多具体的案例。

另一方面,博世开发利用了相应的硬件、软件工具来实现节能,比如自行研发的现代化能耗测试设备,测量机器设备各种工况下的能耗;比如能源管理平台,能跟踪机器设备能耗情况,比如对能源流进行模拟,分析整个工厂基础设施的能耗情况等。工厂能耗的主要来源有三个方面:一是具体的生产流程上的机器设备,二是机器设备需要的辅助装置,三是厂房等基础设施。以往,工厂无法知晓具体的能耗情况,也无法系统地知道工厂的能效提高从哪里下手,但通过能源流模型分析,博世可以推算出整个工厂合理的能耗使用量,指出实际问题所在并给出节能改进方案。

目前,博世针对能效改善方面,已经研发了很多不同类型的产品,比如智能液压系统、节能工业加热器、能效平台以及测试设备等。以工业加热器这种“看得见”的高能耗产品来说,博世的新产品可以实现将其工作过程中散发的余热进行回收利用,来降低设备的二氧化碳排放,也提高了能源利用率。

博世工厂节能系统化解决方案

能效管理任重道远

目前,博世可以为如下设备及工艺过程提供充分的参考案例,如机加工中心、冲压,喷漆、清洗、热处理、测试,又如高能耗的焊接、铸造等的生产工艺过程。这些都是经过博世基于全球 270家工厂实际情况验证而来,是可落地的能效提高的具体案例, 如对机器设备的液压系统进行改造以避免不必要的浪费等。

博世位于德国的Homburg工厂,是一家大型的泵、阀生产工厂,有3 000多名员工,从2007年开始到现在一共做了600多个能效管理项目,投资共计340万欧元。但是,通过这些投资,Homburg工厂得到了价值1 170万欧元的能源回报,而且能耗降低了40%。另一个成功案例是博世位于北京亦庄的生产工厂,2010—2018年,这家工厂的二氧化碳相对排放下降了50%。

大多数生产工厂以往在执行订单的过程中,考虑的首要条件都是如何满足客户要求,按订单要求生产,但很少有企业会同时兼顾到能耗问题。如果未来都能采用一种既满足客户需求,又能实现最佳能耗的模式,那么绿色制造、社会的可持续发展就会变得更加可靠。所以,现在企业的能效意识需要得到加强和提升。

现如今智能制造和工业互联网话题很热,其实,工业互联可以很好地支持能效的提高,将能耗情况与工业生产的需求联系起来,就可以知道生产模式、生产计划是否是在加工效率和能源效率都很高的情况下进行,从而实现经济效益与社会效益的双赢。

作为“工业4.0”的开拓者和实践者,博世集团整合全球的生产资源做出了卓越的贡献,并且成效显著,成为了全球制造业企业的典范。现如今,当能效管理引发全球极大关注的情况下,作为领军者,博世的“GoGreen”计划将为“工业4.0”提供更多的应用案例,持续推动“工业4.0”的实际落地。