Automatisation et réduction des émissions de CO2: une bonne combinaison
Les techniques d'automatisation intelligentes contribuent de manière substantielle à la durabilité
Le rôle de soutien que jouait initialement le développement durable dans l'automatisation industrielle s'est transformé en un rôle de premier plan, aujourd'hui digne d'un "Oscar". L'époque actuelle exige une réduction de la consommation (d'énergie) et des émissions (de CO2), ainsi qu'une (ré)utilisation responsable des matériaux et des matières premières. De nouvelles technologies d'automatisation ont été et sont de plus en plus développées explicitement pour la réduction du CO2, et comme le bon exemple suit le bon exemple, cet article examine ce qui a été réalisé jusqu'à présent.
Pression politique et réglementation
Les gouvernements imposent des exigences de plus en plus strictes en matière de consommation d'énergie, d'émissions de CO2 et d'utilisation des matériaux. L'objectif est double: accélérer la transition énergétique et atteindre les objectifs climatiques. Les fers de lance sont la réduction de la consommation (d'énergie), la réduction des émissions (de CO2) et la (ré)utilisation responsable des matériaux et des matières premières:
- moins de consommation d'énergie: augmentation de l'efficacité énergétique grâce, par exemple, à des normes plus strictes pour les usines (de production), l'éclairage industriel et les transports internes et externes;
- moins d'émissions (de CO2): stimulation du passage aux énergies renouvelables, combinée à des normes d'émission plus strictes et à des redevances d'émission plus élevées;
- une (ré)utilisation responsable des matériaux et des matières premières: l'accent est mis sur la production circulaire, la réutilisation et la réduction des matières premières.
Une telle approche oblige les développeurs à faire preuve d'innovation, car le résultat final doit être durable et productif.
Des armes contre les émissions de CO2
Grâce à la "boîte à outils" du secteur de l'automatisation, un large éventail d'innovations a déjà été réalisé. Celles-ci, réparties en six catégories, sont expliquées ci-dessous.
Informatique circulaire et gestion du cycle de vie
L'informatique circulaire et la gestion du cycle de vie sont des domaines dans lesquels le secteur de l'automatisation a déjà réalisé de nombreuses innovations: logiciels fonctionnant également sur des systèmes plus anciens, systèmes modulaires pour la réutilisation des composants et coopération avec des partenaires pour optimiser l'élimination et le recyclage des déchets.
Dispositif en tant que service et remise à neuf
Dans ce cas, les organisations louent des appareils de travail, par exemple des ordinateurs portables et des smartphones, en tant que service. Ce faisant, le fournisseur de services informatiques est responsable de:
- la gestion complète du cycle de vie;
- l'extension active de la durée de vie, la maintenance préventive et la réparation modulaire;
- la remise à neuf et la réutilisation;
- le retour et le recyclage responsables.
Modularité du matériel et réutilisation des composants
Les équipements informatiques sont conçus de manière modulaire afin que les composants individuels puissent être facilement remplacés, mis à niveau ou réutilisés. Cela permet d'allonger considérablement la durée de vie technique, en évitant la production d'un appareil entièrement neuf (de loin la plus grande source de CO2 dans le cycle de vie). Les pièces mises au rebut sont réutilisées comme matières premières pour d'autres appareils.
Solutions d'infrastructure et d'informatique en nuage durables
Il s'agit d'une arme à double tranchant: les plates-formes cloud évolutives rendent les serveurs plus efficaces (moins de matériel physique nécessaire), tandis que l'investissement dans les énergies renouvelables permet d'améliorer l'efficacité des centres de données, la récupération de la chaleur et les techniques de refroidissement avancées.
Intégration des sources d'énergie renouvelables
Il s'agit de l'intégration des énergies renouvelables dans l'infrastructure informatique et/ou les centres de données. En utilisant de l'énergie verte produite localement ou en achetant de l'énergie verte par le biais d'accords d'achat d'électricité à long terme, les centres de données peuvent rendre leur consommation d'énergie plus durable et mieux gérer les fluctuations de la demande d'énergie.
Mise à l'échelle des ressources
Il s'agit du phénomène selon lequel les serveurs ne sont opérationnels qu'en cas de besoin, ce qui permet une utilisation optimale des ressources. L'échelonnement dynamique des ressources telles que la puissance de calcul, l'eau ou la capacité de production en fonction de la demande permet d'éviter la surproduction et la consommation inutile d'énergie.
La virtualisation
La virtualisation réduit les besoins en matériel et la consommation d'énergie. Grâce à l'utilisation de machines virtuelles et de conteneurs (voir tableau), les serveurs physiques sont de moins en moins nécessaires. En outre, un serveur physique peut faire fonctionner plusieurs environnements virtuels.
Logiciels et matériel économes en énergie
Les algorithmes optimisés et le matériel économe en énergie réduisent les besoins en puissance de calcul et la consommation d'énergie. L'informatique en périphérie traite les données localement, réduisant ainsi le trafic de données et la consommation d'énergie.
Jumeaux numériques pour l'optimisation des émissions
Un jumeau numérique utilise des données en temps réel pour simuler, prévoir et optimiser les performances (processus configurables de manière dynamique). Cela permet non seulement de réduire la consommation d'énergie, mais aussi la consommation de matériaux et de ressources, car la production et la maintenance peuvent être testées virtuellement à l'avance.
Serveurs et centres de données économes en énergie
Les serveurs modernes sont conçus pour fonctionner de manière optimale malgré une faible consommation d'énergie, grâce, entre autres, à un refroidissement optimisé, à une gestion dynamique de l'alimentation et à des processeurs économes en énergie. Pour réduire encore la consommation d'énergie, les centres de données utilisent des techniques telles que le refroidissement liquide et/ou la répartition de la charge de travail contrôlée par l'IA.
Réseaux intelligents
Un réseau électrique intelligent - qui utilise les technologies numériques et la communication - optimise l'offre et la demande, facilite le stockage et la distribution intelligents de l'énergie, réduit les pertes sur le réseau et facilite l'intégration des sources renouvelables telles que le solaire et l'éolien.
Surveillance, rapports et durabilité axée sur les données
En fournissant une vision en temps réel des émissions de CO2, de l'utilisation des matériaux et de la consommation d'énergie, le contrôle devient nettement plus facile. Les outils permettant de (pouvoir) répondre aux exigences en matière de rapports ESG facilitent cette tâche.
Surveillance et déclaration autonomes des émissions
Il s'agit principalement d'améliorer la connaissance de la durabilité en surveillant, analysant et communiquant les résultats en temps réel. Cela permet aux entreprises d'identifier rapidement les inefficacités, d'optimiser les processus et de rester ainsi en conformité avec les réglementations en matière de CO2.
Compteurs d'énergie intelligents et tableaux de bord énergétiques en temps réel
Grâce à cette approche, les entreprises ont une vision continue de leur consommation d'énergie (l'intrant). En analysant ces données, elles peuvent prendre des mesures d'économie d'énergie ciblées dans leur planification et leurs processus.
Automatisation intelligente de la production et des processus
La capacité prédictive de l'automatisation (automatisation prédictive) peut être exploitée pour optimiser (davantage) les processus de production. C'est dans ce domaine que les réalisations sont les plus nombreuses à ce jour.
Logistique et chaînes d'approvisionnement pilotées par l'IA
Les deux sont principalement utilisés pour optimiser certaines parties des processus, notamment la gestion des stocks, la planification des transports, la prévision de la demande et l'optimisation des itinéraires. L'IA rend la logistique et les chaînes d'approvisionnement plus intelligentes, moins gaspilleuses et plus efficaces sur le plan énergétique.
Électrification des transports
Une alternative efficace et durable aux systèmes de carburant traditionnels où les systèmes de recharge intelligents utilisent des données en temps réel pour optimiser la recharge et lier le moment de la recharge à la disponibilité de l'énergie verte.
Usine économe en énergie
Ce type d'usine, qui est un exemple spécifique de fabrication intelligente, implique la mesure, le contrôle et l'optimisation en temps réel de l'utilisation de l'énergie dans les processus de production grâce à l'automatisation, aux capteurs, à l'analyse des données et à un contrôle intelligent.
Maintenance prédictive
Cette forme de maintenance vise à prévoir en temps réel les besoins de maintenance des machines et des installations afin d'éviter les temps d'arrêt, d'optimiser l'utilisation et d'accroître l'efficacité opérationnelle (moins d'interruptions de production, moins de consommation d'énergie).
Entraînements intelligents
Les variateurs de vitesse, tels que les servomoteurs et les variateurs de vitesse à courant alternatif, adaptent la vitesse et le couple des moteurs à la charge. Grâce à un automate intégré, ils agissent comme des contrôleurs de mouvement locaux dans un système à onduleur. La régénération de l'énergie nécessite toutefois des variateurs spécialement conçus. Elle inclut également les moteurs à haut rendement énergétique (IE5, IE6 et IE7); toutefois, ces classes ne sont pas encore reconnues au niveau international dans les normes CEI.
Principes de conception et de développement
Il s'agit d'intégrer les aspects liés au développement durable dès la phase de conception, par exemple la sélection de matériaux à faibles émissions, l'optimisation de l'efficacité énergétique, la modularité en vue de la réutilisation et la minimisation des déchets et des besoins en matière de transport.
Ingénierie logicielle écologique
En intégrant la durabilité dès l'architecture et la logique du logiciel, on obtient un logiciel plus économe en énergie et donc - en fonction bien sûr de la nature de la source d'énergie - qui contribue à la réduction des émissions de CO2.
Des algorithmes optimisés et un matériel économe en énergie réduisent la puissance de calcul requise et la consommation d'énergie
Conception modulaire et facile à réparer
En concevant les équipements informatiques avec des pièces facilement remplaçables - batteries, mémoire et disques durs - les composants peuvent être réparés ou mis à niveau (réduction des flux de déchets, augmentation de la circularité).
Optimisation des logiciels pour plus d'efficacité
Les logiciels peuvent être développés pour consommer moins de puissance de traitement et de mémoire, réduisant ainsi la charge matérielle et la consommation d'énergie. Les exemples incluent des algorithmes optimisés et une planification intelligente des processus pour éviter les pics de consommation d'énergie.
UX durable
Ce principe de conception se concentre sur les expériences utilisateur et les choix de conception qui encouragent les comportements durables et rendent les services numériques moins contraignants. Cela inclut une conception économe en énergie (par exemple, des sites web légers), une navigation minimaliste mais claire, ainsi que l'accessibilité et l'inclusion.
En collaboration avec Endress+Hauser, Lenze, Nord Aandrijvingen Belgium et SMC.
