Digi-Key Electronics
Avtor: Rolf Horn
Velesile se usklajujejo, da bi zagotovile pomembne poslovne zahteve glede trajnosti v naslednjih desetletjih. Po vsem svetu se vlade, podjetja in ljudje združujejo v podporo cilju neto ničelnih emisij ogljika do leta 2050.
Za razvijalce izdelkov bi bilo pametno, da neto ničelno trajnost vključijo v svoje načrte za prihodnje izdelke. V nasprotnem primeru tvegajo izgubo posla zaradi konkurentov, ki se bolje odzivajo na intenzivne pritiske trga.
Nacionalno združenje proizvajalcev (NAM) je konec leta 2022 poročalo, da 58 % anketiranih vodij proizvajalcev meni, da je trajnost bistvenega pomena za prihodnjo konkurenčnost, kar je bistveno več kot v podobni raziskavi leta 2019.1 Trajnost se v primeru proizvajalcev in proizvodnje nanaša na zmožnost nadaljevanja procesov in praks dalj časa brez izčrpavanja virov, kot so elektrika, materiali in voda, od katerih so odvisni.
Izraz neto ničla je bil prepoznan leta 2015 pod okriljem Združenih narodov, ko je 196 držav sprejelo Pariški sporazum, mednarodno pravno zavezujočo pogodbo.2 Nato je leta 2017 medvladni odbor ZN leto 2050 določil kot ciljno za doseganje neto ničelnih ciljev za emisije ogljikovega dioksida (CO2) in znatno zmanjšanje emisij, ki ne vključujejo CO2 . Kljub pomanjkanju kakršnega koli splošnega mandata za izvajanje, vlade in podjetja vse pogosteje sprejemajo neto ničelne cilje:
Trideset držav, vključno z ZDA, se je zavezalo, da bodo do leta 2050 dosegle neto ničelni cilj za svoje vladne operacije in do leta 2030 zmanjšale emisije za 65 %.
Polovica od 2000 svetovnih podjetij, ki kotirajo na borzi, si je zastavila neto ničelne cilje, kar predstavlja 66 % letnega prihodka za to kategorijo najboljših 2000.3
45 % anketirancev NAM pravi, da so si njihova podjetja zadala uradne neto ničelne cilje, 30 % pa jih namerava to doseči do leta 2030.4
Komercialne posledice neto ničle
Poslovne posledice neto ničelne trajnosti so ogromne.
Agencije za obrambo ZDA so leta 2022 za izdelke porabile približno 210 milijard dolarjev, medtem ko so civilne agencije porabile 49 milijard dolarjev.5 Evropska komisija pri predlogu proizvodnega ekosistema proizvodov z neto ničelno tehnologijo predvideva, da bo svetovni trg množično proizvedenih neto ničelnih tehnologij do leta 2030 znašal 600 milijard evrov letno.6
Proizvajalci naj bi med drugim izdelovali izdelke za električna vozila in infrastrukturo, posodobljena električna omrežja, krmilnike za stavbe in toplotne črpalke. Poleg tega bodo naložbe v tehnologijo zajemanja ogljika prinesle potrebo po novih zasnovah izdelkov in rešitvah za nadgradnjo obstoječih proizvodnih obratov.
Prehod na neto ničlo bo zahteval obsežno prerazporeditev kapitala, ki bo do leta 2050 verjetno znašal stotine bilijonov ameriških dolarjev in drugih enakovrednih valut. To bo zahtevalo obsežno preobrazbo tega, kako poslujejo v proizvodnem sektorju, od tega, kako napajajo svoje obrate in orodja, do uporabe lažjih in močnejših materialov.
To bo vplivalo na celotne dobavne verige v proizvodnji. Proizvajalci, ki merijo svoj napredek do neto ničle, bodo morali izračunati svoj skupni ogljični odtis, vključno z napredkom glede neto ničle svojih dobaviteljev. Podjetja, ki želijo izkoristiti poslovne priložnosti neto ničle, bodo morala dokazati, da si prizadevajo doseči neto ničelne cilje.
Podjetja bodo morala izračunati vpliv ogljika v celotnem življenjskem ciklu izdelka, od nabave materialov do upravljanja ob koncu življenjske dobe. Oblikovalci se morajo naučiti novih veščin, prilagoditi ali zamenjati obstoječe procese in prenoviti delovanje, da bi trajnost postala temeljni koncept oblikovanja. Ključna področja najboljših praks vključujejo:
Sprejemanje praks krožnega gospodarstva, ki zmanjšujejo porabo materialov in ponovno zajemajo odpadne proizvode za uporabo v proizvodnji novih materialov ter izdelkov.
Optimizacija procesov za dekarbonizacijo razvoja izdelkov, vključno z zmanjšanjem porabe materialov in virov pri proizvodnji izdelkov.
Inovacije v novih konceptih oblikovanja in vlaganje v nova orodja ter tehnologije za doseganje energetsko učinkovitejših izdelkov in procesov.
Spodbujanje neto ničelne miselnosti z osredotočanjem na vprašanja upravljanja sprememb, vključno s podporo zagovornikom trajnosti v organizaciji, obravnavanjem strahov in odpora delavcev ter ponovnim usposabljanjem in uvajanjem novih veščin, potrebnih za doseganje neto ničelnih ciljev.
Razširitev uporabnosti mehanskih sistemov z digitaliziranimi storitvami, ki po potrebi zagotavljajo nove lastnosti in funkcije.
Izkoriščanje predplačil dobaviteljev
Analog Devices, Inc. (ADI) je 12 milijard dolarjev vreden (FY2023) vodilni svetovni proizvajalec polprevodnikov, ki združuje analogne, digitalne in programske tehnologije za povezovanje fizičnega ter digitalnega sveta. Njegovi izdelki pomagajo spodbujati napredek v digitaliziranih tovarnah, avtomatizaciji zgradb, mobilnosti in digitalnem zdravstvu. Zavezani so doseganju neto ničle do leta 2050 ali prej, zmanjšanju emisij ogljika obsega 1 in 2 za 50 % do leta 2030 in preusmeritvi 100 % odpadkov iz proizvodnih obratov podjetja ADI do leta 2030.
Podjetje ADI želi zmanjšati porabo energije, podaljšati življenjsko dobo sredstev in zmanjšati porabo surovin z energijsko učinkovitim nadzorom gibanja, natančnim nadzorom stanja sredstev z nizko porabo energije in prilagodljivim inteligentnim zaznavanjem, aktiviranjem ter krmiljenjem.
Z obsežnim portfeljem ADI oblikovalcem izdelkov ponuja širok nabor komponent, namenjenih izboljšanju energetske učinkovitosti v industrijski avtomatizaciji in aplikacijah za pametne stavbe:
Pogoni s spremenljivo hitrostjo:Ocenjuje se, da električni motorji predstavljajo približno 65 % porabe električne energije v industriji.7 Zgodovinsko gledano ima večina teh motorjev fiksno rotacijo in če bi vse opremili s pogoni s spremenljivo hitrostjo, bi lahko zmanjšali globalno porabo energije do 10 %.8Rešitve podjetja ADI s pogoni s spremenljivo hitrostjo vključujejo visokozmogljivo zaznavanje toka in napetosti, močno izolacijo, upravljanje porabe z visoko gostoto ter brezhibno povezljivost.
Visokonapetostni ojačevalniki za zaznavanje toka s široko pasovno širino, kot sta AD8410A in AD8411A, izvajajo dvosmerne meritve toka prek soupora, da zagotovijo povratne informacije, ki lahko izboljšajo zmogljivost pogona in določijo pasovno širino ter odzivni čas motorjev, s čimer zagotovijo, da motor deluje z največjo učinkovitostjo. Upravljanje porabe energije v manjših okoljih je ključni dejavnik pri zasnovi. ADI ponuja integrirana vezja povratnega preklopnega regulatorja, kot je MAX17692, ki zaznavajo izolirano izhodno napetost neposredno iz povratne valovne oblike na primarni strani med prevajanjem usmernika na sekundarni strani. Brez potrebe po ojačevalniku na sekundarni strani in optičnem spojniku lahko načrtovalci prihranijo do 20 % prostora na plošči tiskanega vezja (PCB) v primerjavi s tradicionalnim povratnim pretvornikom.9
Kodirniki položaja: Izjemno učinkoviti servo-motorji z natančnim nadzorom položaja in navora lahko optimizirajo porabo energije z omogočanjem hitrejše obdelave kompleksnih komponent. Tehnologija natančnega prilagajanja in pretvorbe signala podjetja ADI natančno meri signale manjše jakosti v hrupnih industrijskih okoljih. Podjetje ADI ponuja pomoč pri razvoju visokozmogljivih rešitev za kodirnik položaja, ki zagotavljajo napredno delovanje krmilne zanke, učinkovitost in izjemno integrirano tehnologijo za upravljanje porabe energije, ki lahko zmanjša porabo energije, potrebno v procesu obdelave, in poveča zmogljivost tovarne.
Tehnologije podjetja ADI lahko pomagajo pospešiti čas do prihoda na trg z zagotavljanjem izjemno zmogljivih rešitev za kodirnik položaja. Podjetje ponuja portfelj visoko integriranih optičnih, magnetnih in predpomnilniških komponent kodirnika položaja v faktorjih manjših oblik. Linearni regulator z nizkim padcem napetosti (LDO) s trojnim izhodom ADP320 ima nizek mirovni tok, nizek padec napetosti in širok razpon vhodne napetosti za napajanje vseh komponent v signalnih verigah optičnega in magnetnega kodirnika.
Poenostavljen blokovni diagram MAX32672 podjetja ADI je prikazan na sliki 1. Je majhen, izjemno nizkoenergijski, visoko integriran in zanesljiv 32-bitni mikrokontroler, ki omogoča zasnove s kompleksno obdelavo senzorjev brez ogrožanja življenjske dobe baterije in lahko zagotovi enostavno, stroškovno optimalno pot starih modelov 8- ali 16-bitnih mikrokontrolerjev.
Razvijalci, ki v motorje vgrajujejo kodirnike za podporo naprednih proizvodnih zmogljivosti, bodo imeli koristi zmanjšanih faktorjev oblik kodirnikov.
Integrirano upravljanje porabe energije: Podjetje ADI zagotavlja kakovostne integrirane rešitve za upravljanje mikroenergije v kompaktnih integriranih vezjih, vključno z nizkošumnimi regulatorji, kot je LT3029, za aplikacije, kot so linearni regulatorji za splošno uporabo, sistemi z baterijskim napajanjem in napajalniki z mikroprocesorskim jedrom/logični napajalniki, kot tudi LT3024, ki je primeren za mobilne telefone, brezžične modeme in frekvenčne sintetizatorje.
Zanesljiva povezljivost: Podjetje ADI ponuja delne in celotne dvojne oddajnike-sprejemnike RS-485 za zanesljiv prenos podatkov pri visokih hitrostih prenosa podatkov. Na primer ADM3066E in ADM3067E zagotavljata visoko hitrostno dvosmerno podatkovno komunikacijo 50 Mb/s na večtočkovnih vodilnih prenosnih linijah in imata vhodno impedanco 1/4 enote obremenitve, ki omogoča do 128 oddajnikov-sprejemnikov na vodilu. Razvijalci lahko izkoristijo več razvojnih plošč, kot je EVAL-ADM3066EEBZ (slika 2), za pomoč pri oceni in prikazu zmogljivosti teh oddajnikov-sprejemnikov.
Krmilniki za stavbe: Da bi nove in obstoječe zgradbe naredili bolj trajnostne, so potrebne tehnologije merjenja, povezljivosti in obdelave za nadzor HVAC ter razsvetljave, zaznavanje zasedenosti in spremljanje okoljskih razmer. To bo spodbudilo povpraševanje po pametnih robnih napravah, ki bodo omogočile digitalizacijo sistemov stavb.
Sistemi za avtomatizacijo stavb običajno vključujejo več krmilnikov in različnih vozlišč, od katerih vsako zahteva zanesljivo povezljivost. ADIN1110 je oddajnik-sprejemnik z nizko porabo energije z enimi vrati z integriranim vmesnikom za nadzor dostopa do medijev (MAC), ki zahteva nižjo skupno porabo energije na sistemski ravni in ima integrirano vezje za nadzor napajanja ter ponastavitev ob vklopu za izboljšanje odpornosti na ravni sistema.
Pametne stavbe potrebujejo učinkovito upravljanje energije na robu. LTC4296-1 podjetja ADI omogoča napajanje z enim napajanjem prek Etherneta (SPoE) za krmilnike in stikala 10Base-T1L s prenosom do 52 W moči ter podatkov prek enega kabla UTP. LTC9111 je krmilnik napajalne naprave SPoE, skladen s standardom IEEE 802.3cg, posebej primeren za sisteme, ki temeljijo na klasifikaciji v avtomatizaciji zgradb in tovarn.
Zaključek
Naraščajoče povpraševanje po neto ničelni trajnosti do leta 2050 predstavlja ogromno priložnost za izdelke, ki podpirajo proizvodne inovacije, preoblikovanje orodij in napredovanje novih tehnologij. Čeprav se leto 2050 morda zdi daleč, podatki, navedeni v tem članku, poudarjajo, da vladni, poslovni in družbeni pritiski že vplivajo na to, da številna podjetja v svoje trenutne strategije vključijo neto ničelne cilje do leta 2050 in ogljično nevtralnost do leta 2030. Vsak dobavitelj bo na koncu verjetno moral prikazati napredek pri doseganju teh ciljev. Oblikovalci izdelkov, ki proaktivno vključujejo te cilje v svoje načrtovanje, postopke in dobavo komponent, bodo imeli prednosti enega največjih industrijskih preoblikovanj doslej.
Viri:
1 https://nam.org/sustainability-is-a-top-manufacturer-priority-survey-shows-19992/?stream=business-operations
2 https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement
3 https://zerotracker.net/analysis/new-analysis-half-of-worlds-largest-companies-are-committed-to-net-zero
4 https://nam.org/sustainability-is-a-top-manufacturer-priority-survey-shows-19992/?stream=business-operations
5 https://gaoinnovations.gov/Federal_Government_Contracting/
6 https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_23_1665
7 https://iea.blob.core.windows.net/assets/98909c1b-aabc-4797-9926-35307b418cdb/WEO2019-free.pdf
8 https://new.abb.com/news/detail/75020/abb-urges-greater-adoption-of-high-efficiency-motors-and-drives-to-combat-climate-change-global-electricity-consumption-to-be-reduced-by-10
9 https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/max17692a-max17692b.pdf
