Dekarbonisierungs- ziele mit Simulation erreichen
Inhaltsverzeichnis
Was ist Dekarbonisierung?
Dekarbonisierung ist der Prozess der Reduzierung von Kohlendioxidemissionen durch die Nutzung kohlenstoffarmer Energiequellen und die Freisetzung von weniger Treibhausgasen in die Umwelt. Dieser Prozess zielt darauf ab, eine kohlenstofffreie Weltwirtschaft zu erreichen, indem Emissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette auf geplante und technologisch unterstützte Weise reduziert werden. Alternative Kraftstoffe, Elektrifizierung, erneuerbare Energien, CO2-Kompensationsinitiativen, LCA (Lebenszyklusanalyse)-Methoden und nachhaltige Arbeitspraktiken sind alles Beispiele für Dekarbonisierungsansätze.
Wie wirkt sich Dekarbonisierung auf Ihr Unternehmen aus?
Verbraucher und Regulierungsbehörden fordern von Herstellern, Nachhaltigkeitsziele unter hohem Zeitdruck zu erreichen. Dies sollte jedoch als Chance und nicht als Kostenfaktor betrachtet werden. Reduzierte Kohlenstoffemissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette ermöglichen es Ihrem Unternehmen, auf vielfältige Weise zu profitieren, von der Beschleunigung der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle bis zur Herstellung nachhaltigerer Produkte.
Die Herausforderungen der Dekarbonisierung
Die Dekarbonisierung Ihres Unternehmens lässt sich nicht auf einen Schlag lösen. Es ist eine umfassende, vielschichtige Herausforderung, die die Änderung mehrerer Prozesse und die Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Stakeholdern erfordert. Folglich sind Lösungen erforderlich, die eine ganzheitliche und realistische Sicht auf die unternehmensweiten Abläufe bieten, die es Unternehmen ermöglichen, die Art der Herausforderungen zu verstehen und effektive Maßnahmen zu koordinieren, zu testen und umzusetzen.
Fünf Wege, wie simulationsgestütztes Design zu nachhaltigen Produkten beiträgt
Simulationsgestütztes Design ist ein datengesteuerter, kollaborativer und gleichzeitiger Ansatz zur Produktentwicklung. Dieser Ansatz ermöglicht es Organisationen, die Nachhaltigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zu verbessern. Hier sind unsere fünf wichtigsten Möglichkeiten zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen mithilfe von Simulationswerkzeugen:
- Materialwissenschaften
- Abfall reduzieren
- Haltbarkeit erhöhen
- Effiziente Energienutzung
- Designoptimierung
Materialwissenschaften
Werkstofftechnik konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Materialien mit potenziell einzigartigen physikalischen Eigenschaften, um eine Reihe von Designproblemen zu lösen, bestehende Materialien zu ersetzen, um die Umweltbelastung zu verringern, und Materialien leichter zu machen, um einer vorhergesagten Last standzuhalten. Biomaterialien sind ein vielversprechender Bereich für Nachhaltigkeitsbemühungen mit dem Ziel, die Umweltbelastung eines Produkts zu reduzieren.
Nichtlineare FEA (Finite-Elemente-Analyse) kann verwendet werden, um Ingenieure zu den besten Materialeigenschaften und Anwendungsoptionen zu leiten. Nichtlineare FEA-Systeme, wie Abaqus, haben in dieser Branche einen Vorteil, da sie extreme Anwendungsfälle wie hohe Hitze und Belastung genau simulieren können.
Abfall reduzieren
Die meisten Unternehmen erkennen inzwischen die finanziellen Vorteile der Minimierung von Abfall in ihrem Herstellungsprozess und der Entwicklung effizienterer Designs. Die Simulation schlanker Fertigungsprozesse kann Optionen für Materialwiederverwendung, Produktivitätsoptimierung, Arbeitsergonomie und die Reduzierung von Transportwegen aufzeigen.
Simulation kann auch die Fertigungseffizienz verbessern, indem Prozesse iteriert werden, um Ausfallraten zu reduzieren und Ertragsquoten zu erhöhen. Eine ähnliche Methode kann auch verwendet werden, um Abfall durch Prototypenfehler zu reduzieren, indem mehr Designiterationen in einer virtuellen Umgebung erstellt werden.
Haltbarkeit erhöhen
FEA ist typischerweise ein analytischer Ansatz zur Lösung eines Systems partieller Differentialgleichungen, der mechanische Spannungs- und Strukturanalyse ermöglicht. Der Einsatz von Strukturanalyse frühzeitig in der Entwurfsphase der Produktentwicklung ermöglicht es Ingenieuren, auf Haltbarkeit zu optimieren, Produkte mit längeren Lebenszyklen zu schaffen und die Kosten für die Prototypenentwicklung zu senken.
Effiziente Energienutzung
CFD (numerische Strömungsmechanik) wird zur Simulation von Strömungen eingesetzt. Flüssigkeitsbewegung (zum Beispiel Luft und Wasser) ist in vielen Systemen aufgrund des Strömungswiderstands eine Hauptursache für Energieverluste. Die Simulation hilft, diese Verluste zu reduzieren, was zu einem geringeren Energieverbrauch für den Betrieb des Systems sowie zu reduzierten Emissionen aus der Energieerzeugung führt. Systemsimulationen können auch zur Optimierung des Energieverbrauchs eingesetzt werden. Zum Beispiel können kohlenstoffintensive Energieressourcen bei Spitzenlasten durch die Analyse von Simulationen von Wärmeverteilungssystemen minimiert werden.
Design- und Prozessoptimierung
In bestimmten Situationen, wie der Elektrifizierung von Flugzeugen, sind kommerzielle Designs noch nicht wirtschaftlich rentabel. In diesen Bereichen kann die Reduzierung der CO2-Emissionen während der Herstellung und Nutzung durch Design- und Prozessoptimierung erreicht werden. CFD- und FEA-Analysen können Ingenieuren helfen, die Aerodynamik zu optimieren und Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung zu identifizieren, was letztendlich die Nachhaltigkeit des Produkts im Gebrauch verbessert.
Wie kann TECHNIA Ihnen behilflich sein?
Während Unternehmen bestrebt sind, Dekarbonisierungsziele zu erreichen, kann die Integration fortschrittlicher Simulationen in frühe Designphasen die Produktnachhaltigkeit erheblich verbessern, den Umsatz steigern und die Ressourceneffizienz erhöhen. Dieser Übergang birgt jedoch mehrere Herausforderungen.
Unsere Simulations- und Engineering-Dienstleistungen können Ihnen helfen, diese Hürden zu überwinden, sei es durch konzeptionelle Erkundung, detaillierte Designverfeinerung, Materialexpertise oder technische Validierung, oder durch die Vorhersage und Analyse von Produktdesigns unter verschiedenen Belastungen und dynamischen Effekten.
