Jak osiągnąć cele dekarbonizacji za pomocą symulacji?
Spis treści
Czym jest dekarbonizacja?
Dekarbonizacja to proces obniżania emisji dwutlenku węgla poprzez wykorzystanie niskoemisyjnych źródeł energii i uwalnianie mniejszej ilości gazów cieplarnianych do środowiska. Proces ten ma na celu osiągnięcie gospodarki światowej wolnej od emisji dwutlenku węgla poprzez zmniejszenie emisji w łańcuchach wartości w sposób zaplanowany i technologicznie możliwy. Paliwa alternatywne, elektryfikacja, energia odnawialna, inicjatywy dotyczące redukcji emisji dwutlenku węgla, metody LCA (oceny cyklu życia) i zrównoważone praktyki pracy to przykłady podejść do dekarbonizacji.
Jak dekarbonizacja wpływa na Twoją działalność?
Konsumenci i organizacje regulacyjne wzywają producentów do realizacji celów zrównoważonego rozwoju zgodnie z wymagającym harmonogramem. Należy to jednak postrzegać jako szansę, a nie koszt. Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w całym łańcuchu pozwala Twojej firmie zyskać na wprowadzeniu pozytywnych zmian na wiele sposobów, od przyspieszenia rozwoju nowych modeli biznesowych po wytwarzanie bardziej zrównoważonych produktów.
Wyzwania związane z dekarbonizacją
Dekarbonizacji Twojej firmy nie da się rozwiązać jednym pociągnięciem. Jest to szerokie, wieloaspektowe wyzwanie, które wymaga zmiany wielu procesów i współpracy z szerokim gronem interesariuszy. W związku z tym wymaga rozwiązań, które mogą zapewnić holistyczny i realistyczny obraz działalności całej firmy, umożliwiając firmom zrozumienie charakteru wyzwań oraz koordynowanie, testowanie i wdrażanie skutecznych odpowiedzi.
Pięć sposobów w projektowaniu opartym na symulacji, które pomagają tworzyć zrównoważone produkty
Projektowanie oparte na symulacji to oparte na danych, oparte na współpracy i współbieżne podejście do rozwoju produktu. Podejście to umożliwia organizacjom poprawę zrównoważonego rozwoju w całym cyklu życia ich produktów. Oto pięć najważniejszych możliwości redukcji emisji dwutlenku węgla przy użyciu narzędzi symulacyjnych:
- Inżynieria materiałowa
- Zmniejszenie ilości odpadów
- Zwiększenie trwałości
- Efektywne wykorzystanie energii
- Optymalizacja projektu
Inżynieria materiałowa
Inżynieria materiałowa koncentruje się na tworzeniu nowych materiałów o potencjalnie unikalnych cechach fizycznych w celu rozwiązania szeregu problemów projektowych, zastąpienia istniejących materiałów w celu zmniejszenia wpływu na środowisko oraz zmniejszenia masy materiałów w celu wytrzymania przewidywanego obciążenia. Biomateriały są obiecującym obszarem dla wysiłków na rzecz zrównoważonego rozwoju w celu zmniejszenia wpływu produktu na środowisko.
Nieliniowaanaliza elementów skończonych (MES) może pomóc inżynierom w wyborze najlepszych atrybutów materiałów i zastosowań. Nieliniowe systemy FEA, takie jak Abaqus, mają przewagę w tej branży, ponieważ mogą dokładnie symulować ciężkie przypadki użycia, takie jak wysokie temperatury i naprężenia.
Zmniejszenie ilości odpadów
Większość firm zdaje sobie obecnie sprawę z korzyści finansowych płynących z minimalizacji odpadów w procesie produkcyjnym i opracowywania bardziej wydajnych projektów. Symulacja procesów lean manufacturing może ujawnić opcje ponownego wykorzystania materiałów, optymalizacji produktywności, ergonomii pracy i redukcji ścieżek transportowych.
Symulacja może również poprawić wydajność produkcji poprzez iterację procesów w celu zmniejszenia wskaźników awaryjności i zwiększenia procentowej wydajności. Podobna metoda może być również wykorzystana do zmniejszenia strat wynikających z awarii prototypów poprzez tworzenie większej liczby iteracji projektu w środowisku wirtualnym.
Zwiększenie trwałości
MES to zazwyczaj analityczne podejście do rozwiązywania układu równań różniczkowych cząstkowych, które pozwala na analizę naprężeń mechanicznych i strukturalnych. Zastosowanie analizy strukturalnej na wczesnym etapie projektowania produktu umożliwia inżynierom optymalizację pod kątem trwałości, tworząc produkty o dłuższym cyklu życia i zmniejszając koszty prototypowania.
Efektywne wykorzystanie energii
CFD (obliczeniowa dynamika płynów) służy do symulacji przepływu płynów. Ruch płynów (na przykład powietrza i wody) jest głównym źródłem strat energii w wielu systemach ze względu na opór powietrza. Symulacja pomaga zmniejszyć te straty, co skutkuje mniejszym zużyciem energii do zasilania systemu, a także zmniejszeniem emisji z produkcji energii. Symulacje systemów mogą być również wykorzystywane do optymalizacji zużycia energii. Na przykład, wysokoemisyjne zasoby energetyczne można zminimalizować przy szczytowych obciążeniach poprzez analizę symulacji systemu dystrybucji ciepła.
Projektowanie i optymalizacja procesów
W niektórych sytuacjach, takich jak elektryfikacja samolotów, projekty komercyjne nie są jeszcze opłacalne. W tych obszarach redukcję emisji CO2 podczas produkcji i użytkowania można osiągnąć poprzez optymalizację projektu i procesu. Analiza CFD i FEA może pomóc inżynierom zoptymalizować aerodynamikę i zidentyfikować możliwości zmniejszenia masy, co ostatecznie poprawi zrównoważony rozwój produktu.
Jak TECHNIA może pomóc Twojej firmie?
Ponieważ firmy dążą do osiągnięcia celów dekarbonizacji, integracja zaawansowanej symulacji we wczesnych fazach projektowania może znacznie poprawić zrównoważony rozwój produktu, zwiększyć przychody i poprawić efektywność wykorzystania zasobów. Przejście to wiąże się jednak z kilkoma wyzwaniami.
Nasze usługi symulacyjne i inżynieryjne mogą pomóc pokonać te przeszkody poprzez badania koncepcyjne, szczegółowe dopracowanie projektu, ekspertyzę materiałową lub walidację inżynieryjną, lub poprzez przewidywanie i analizowanie projektów produktów pod kątem różnych naprężeń i efektów dynamicznych.
