科技公司和主要的半导体制造商正在积极寻求能尽量减少碳足迹的方法，进而实现温室气体的净零排放。根据2015年的《巴黎协定》，其目标是到2050年时将全球变暖幅度限制在1.5°C以内。
不幸的是，如果我们继续沿着目前的道路前进，全球变暖预计将达到1.9-2.9°C，对全球经济产生重大的负面影响。为了应对这一问题，企业们正在投资研究和采用工业制造的净零技术，以有效地减少制造过程中的碳排放。
本文探讨了各电子和半导体制造企业为加强工业领域二氧化碳减排而推荐的解决方案。
在加速减少工业领域的二氧化碳排放方面，ADI建议应重点关注以下两个领域。
根据该公司的报告，优化工业环境中所有电机驱动系统的效率可将全球电力需求减少10%，并在2030年之前消除24.9亿吨的二氧化碳排放量。这些电机，如图1所示，应用于各个工业领域，例如驱动泵、风机、压缩空气系统、物料搬运、加工系统等。
目前大约70%-80%的电机与电网相连，并且可以与逆变器或变速驱动器(VSD)连接以降低能耗。通过整合整流器、直流母线和三相逆变器，创建一个具有可调节频率和电压输出的逆变器。这种逆变器有助于电机针对特定负载和应用以最佳速度运行，从而显着的节省能源。
此外，实施智能运动控制解决方案将进一步促进能源消耗的减少。这可以通过在各种应用中使用高效电机和VSD来实现。
国际电工委员会(IEC)在制定高效电机标准方面也发挥了重要作用。这些标准包括电机能效测试标准IEC 60034-2-1和电机能效等级划分标准IEC 60034-30-1，该标准将将电机分为IE1-IE4四个能效等级。
图1：电机驱动系统
通过在以太网上整合信息技术和操作技术，运动应用可以无缝连接，从而实现有价值数据和运动见解的交流。VSD对于从各种来源收集数据，同时利用外部传感器监测振动和过程参数等变量至关重要。
这些见解可以安全地存储在云端或边缘，为使用先进的AI技术进行深入分析提供了机会。利用这些数据，制造商可以优化其生产流程，显着降低整个制造阶段的能源消耗和二氧化碳排放。
该行业正在经历着先进技术的融合，包括边缘计算、信号处理和连接解决方案。这些进步让他们能够在智能边缘收集运动数据并生成有价值的见解。然后，这些见解被传输到制造执行系统来进行分析以及后续行动。
在部署了多台电机的大型制造工厂中，实施数字化转型策略对于有效减少电力消耗和最大程度减少二氧化碳排放至关重要。
物联网和数字化的利用在释放新的商业前景的同时，也在降低能源消耗方面发挥了重要作用。这些技术促进了远程连接，使设备状态和制造过程能够实时更新，并使企业可以就能源效率做出明智的决策。
有趣的是，ABB的一张图表突出显示了电机驱动系统的总拥有成本，其显示电力占总成本的70%。相比之下，电机购买仅占5%，电机维修占20%，如图2所示。
图2：电机系统的总拥有成本
ABB推出了能源评估计划，以提供有关电机驱动应用如何运行的详细见解，并帮助企业就节能和降低二氧化碳排放的方法做出明智的决策。无论设备是否连接到网络，该解决方案都可以高效运行。
在离线模式下，工程师必须进行现场访问，从各种已安装的组件中收集数据，例如电机、驱动器、发电机、泵和其他适用系统。然后仔细分析收集到的数据，来评估节能潜力以及后续减少二氧化碳排放量的潜力。工程团队还将计算出电机和驱动器投资的预计投资回收期。一旦建议的措施得到实施，就可以密切监测和验证节约情况，以确保其与最初的预测一致。
相反，在线过程利用远程连接自动收集数据，生成数据驱动的见解，可用于最大限度地减少功耗。过去，电机系统通常是孤立地进行优化，但现代解决方案通过提供整个应用的整体视角，超越了这一限制。这使企业能够全面了解其运行性能和能源效率。
采用数字互联服务将通过生成数据驱动的见解来加速能源效率目标的实现，从而让符合国际气候协定的可行措施顺利实现。
(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News，参考链接：How to reduce industrial CO2 emissions and increase energy efficiency?，由Ricardo Xie编译。)
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