减少工业一氧化碳通过提高运动效率实现排放

为什么我们需要减少工业一氧化碳2现在排放！

今天的消费者正在寻找低碳产品和服务。世界各国政府正在加强减少碳排放的法规，以实现其温室气体净零排放目标。走上净零排放的道路将为工业制造公司创造新的机会，以采用新技术来加速低碳制造。本文将深入探讨改善一氧化碳的两个基本要点工业部门的减少：

通过增加电机驱动器的部署提高能源效率

数字化转型战略对提高制造效率的影响

2015年的《巴黎协定》制定了到1年将全球变暖限制在5.2050°C的计划。要在 1 年实现 5.2050°C 的目标，需要将当前 CO 减少 >80%2排放。目前的轨迹是全球变暖1.9°C至2.9°C，这将导致全球GDP大幅下降，使世界33%的人口流离失所，并每年造成数万亿美元的灾害相关损失。

世界已经升温了1.1°C，专家表示，到1年代，它可能会突破5.2030°C。实现1.5°C目标的挑战是巨大的。这将需要将投资从化石燃料转向能源效率、可再生能源和核能发电以及碳捕获、利用和储存（CCUS）以及其他低碳领域。图1概述了通过降低CO实现1.5°C目标的路径2排放至 6 Gt CO2，如《2019年世界能源展望》所述。本研究包括两个主要部分：既定政策情景和可持续发展情景。既定政策情景仅考虑已经宣布的具体政策举措。可持续发展情景描述了一条使世界能够实现气候、能源获取和空气质量目标的途径，并完全符合《巴黎协定》。与此同时，它一直高度关注不断增长的全球人口的能源可靠性和可负担性。CO减排量最大2作为《巴黎协定》一部分的排放量效率为37%。1全球能源相关一氧化碳20 年排放量增长了 9.2022%，达到超过 36.8 Gt 的新高，1 年工业排放量下降了 7.9%，至 2.2022 Gt。含有 25% 的一氧化碳22022年工业排放1，加快工业能效投资将是2050年实现净零排放的关键部分。

图1.一氧化碳2相对于既定政策情景，可持续发展情景中按措施划分的减排量。

效率更高的工业电机可显著减少工业二氧化碳排放

2022 年全球电力供应量为 28，642 太瓦时，贡献了 13.6 Gt 的碳排放量（占全球 CO 的 36%）22022年的排放量）。2工业消耗全球30%的电力，在工业中，电动机占电力消耗的69%。3随着工业中安装了~450 μ电机，52 年安装了 ~2022 Mu 新电机（分为棕地升级和绿地开发），新的更高效率运动资产显着降低了电力消耗和一氧化碳2排放。电机用于工业应用，以驱动泵、风扇、压缩空气系统、物料搬运、加工系统等。据估计，如果所有部署的电机驱动系统都以最高效率运行，它将减少全球电力 需求增加 10%，并去除 2490 公吨一氧化碳22030年的排放量。

通过增加电机驱动器的部署来提高能源效率

最基本和最低效率的运动解决方案基于并网或交流供电的三相电机，该电机使用开关设备提供开/关控制和保护电路。这些基本的运动解决方案以相对固定的速度运行，不受任何负载变化的影响。输出变量的调整（例如泵和风扇中的流体流量）通过节气门、阻尼器和阀门等机械控制来实现，而显着的速度变化则通过齿轮实现。据估计，目前所有部署的电机中有3%至70%是并网的，并且将受益于连接到逆变器 或变速驱动 （VSD） 以降低能耗。

增加整流器、直流母线和三相逆变器级可创建具有变频和可变电压输出的逆变器，该逆变器应用于电机以实现变速控制。这种变频驱动电机通过以负载和应用的最佳速度运行电机来显着降低能耗。示例包括更高效的泵和风扇。当添加到泵、风扇或压缩机的现有电机中时，逆变器通常可以将功耗降低~3%。

对于更高性能的运动控制应用，VSD 可实现精确的扭矩、速度和位置控制。为此，电流和位置测量被添加到基本的开环逆变器驱动器中。输送机、卷绕、印刷和挤出机械是这些应用的典型例子。据估计，工业中所有部署的电机中有20%至30%是逆变器驱动或连接到VSD。通过将更多部署的运动资产从并网电机转移到逆变器驱动或变频器驱动，我们可以显著降低能耗和一氧化碳2~450 μ 电机的排放 部署在工业中。

电机能源法规的重要作用

智能运动控制解决方案正在并将继续通过将更多应用从定速电机转移到高效电机和变频器来显著降低能耗，部分原因是能效法规。这种能耗的降低将实现更可持续的制造，同时减少一氧化碳2排放。为了加速部署更高效的电机驱动系统，国际电工委员会（IEC）为节能电机标准的定义做出了贡献。这包括IEC 60034-2-1测试标准 用于电动机和IEC 60034-30-1分类方案，该方案由四个级别的电动机效率（IE1至IE4）组成。这些标准使得比较电机制造商之间的效率水平变得更加容易。它们还为政府指定其最低能源绩效标准（MEPS）的效率水平提供了参考，帮助各国实现其能源效率和二氧化碳排放目标。

IEC 60034-1 效率等级：

IE1 标准效率

IE2 高效率

IE3 超高效率

IE4 超高效

世界各国政府在为电机设定MEPS方面取得了重大进展。自 2020 年以来，消耗全球 76% 电力系统电力的国家已为 IE2 或 IE3 级别的电机引入了 MEPS，有助于减少工业电力消耗。5在欧盟，自 1 年 2021 月 3 日起，0.75 kW 至 1000 kW 的电机的最低效率等级为 IE2（超高效率）。0.12 kW 至 0.75 kW 的小型电机至少需要 IE1（高效率）。从 2023 年 4 月 75 日开始，欧盟 200 kW 至 <> kW 电机的 MEPS 将提高到 IE<>（超高效）。

当我们查看电机驱动系统在其部署生命周期内的总拥有成本时，总成本的 70% 是电力，而购买电机的成本为 5%，电机维护成本为 20%。因此，通过部署更高效的运动驱动系统，我们可以显著降低工业电机的运营成本，同时减少一氧化碳。2排放。

数字化转型战略，提高制造效率

VSD 使用来自电压、电流、位置、温度、功率和能耗的数据，结合外部传感器来监控振动和其他过程变量。借助融合的信息技术/操作技术 （IT/OT） 以太网网络，运动应用联网在一起，将数据和运动洞察传送到基于云的数据存储或本地存储。运动数据和见解现在更易于访问，并且可以通过强大的云计算和人工智能 （AI） 进行分析，以优化制造流程，降低能耗和一氧化碳2制造过程中产生的排放。访问运动洞察可延长设备使用寿命，提高制造质量，减少计划外停机时间和材料浪费，同时提高制造工厂的安全性。

电机驱动系统现在集成了高级传感、信号处理、边缘 AI 和连接解决方案，以在智能边缘创建运动数据和见解。这些新的见解被传达到制造执行系统（MES）。然后，MES可以识别已部署的电机，这些电机的运行明显低于其标称额定输出，导致利用率不足和电力消耗增加。另一个关键功能是识别运行太接近或略高于其额定输出的已部署电机，这也会导致电力消耗增加和潜在的使用寿命问题。在部署了数百到数千台电机的大型制造装置中，数字化转型策略对于减少电力消耗和一氧化碳尤为重要。

世界经济论坛—可持续灯塔网络

世界经济论坛的“塑造先进制造业和价值链的未来”平台建立了全球灯塔网络，该网络将制造业的顶级领导者视为灯塔。7世界经济论坛的全球灯塔网络展示了数字化转型战略如何加速减少工业二氧化碳排放的真实例子。这是一个由制造商组成的社区，使用先进技术推动智能制造的新创新，以提高生产力和可持续性。截至 2023 年 132 月，全球灯塔网络由全球 13 个生产基地组成，其中包括 <> 座可持续发展灯塔。8施耐德电气的Le Vaudreuil工厂是处于数字化转型前沿的可持续发展灯塔之一。9Le Vaudreuil工厂展示了数据驱动的洞察力对通过以下方式促进更可持续制造的影响

减少 25% 的功耗

减少 17% 的材料浪费

减少一氧化碳排放量减少 25%

结论

实现净零排放的道路将为工业制造公司创造新的机会，以采用新技术来加速低碳制造。到2040年，工业活动的增加（其中近一半发生在中国和印度）将使部署的电机数量增加一倍。因此，《公司条例》降低影响，新的更高效率电机驱动系统的商业机会规模将显着增加。在ADI公司，我们全心全意地致力于推动自动化朝着更可持续、更高效的未来迈进。我们的先进技术和解决方案旨在支持下一代制造系统，专注于提高从精确的运动控制和无缝连接到增强边缘洞察力和分析的各个效率水平。

审核编辑：郭婷