几十年来,能源管理一直是汽车生产的一个重要方面,但事实证明,能够相互关联的创新新解决方案非常有效

Siemens energy management vehicle production

据估计,道路运输约占全球温室气体(GHG)排放量的17%。欧盟委员会的数据显示,欧洲大陆21%的温室气体排放来自乘用车和重型汽车。因此,汽车制造商不断受到政府的推动,以使他们的汽车更加环保。

但是对环境造成破坏的不仅仅是开车造成的。汽车生产也具有重大影响,因此,目前正在世界各地的制造设施中实施许多减少这种影响的方法。能源管理技术的使用就是一个例子,近年来取得了一些令人印象深刻的成果。

选择总监数字化正日益成为世界各地生产设施的组成部分。尽管许多人仍严重依赖手工流程,但在数字工具的帮助下,工人们的效率正在提高,机器人也是如此。来自这些工具的数据可以证明对能源管理有用。

西门子最近安装了Simatic B。位于瑞士圣加仑的GF铸造解决方案工厂的数据能量管理系统,该公司在那里为汽车行业生产铝和镁合金压铸件。该系统允许GF跟踪在每台机器上使用的电力、水、气体或压缩空气的数量,以及使用时间。

例如,发现两台压铸机在周末消耗了4,500立方米的压缩空气,尽管没有使用。GF的能源经理伯恩哈德•塞勒(Bernhard Thaler)解释称:“这么大的数字很难察觉。”然而,在一年的时间里,它很快就积累起来了。因此,公司能够通过突出和消除两台机器的浪费来实现显著的节能。

 

smart production, smart plant Hambach

梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)在汉巴赫(Hambach)的智能汽车工厂中和二氧化碳

 

该小组还能够确定当他们的8个熔炉从燃烧石油转为使用丙烷气体时所节省的能源。仅在一个铝熔炼炉中,每吨能源消耗就减少了630千瓦时,二氧化碳排放量减少了16%,氮氧化物减少了40%。

GF表示,在实现了显著的节能减排目标后,该公司迫切希望研究在其其它设施引入该系统的可能性。塞勒强调:“其中一个有趣的好处是,这种能源管理解决方案不仅具有可扩展性,而且支持跨厂利用。”简而言之,GF可以将不同工厂的每个系统连接起来,让该公司能够精确地找出哪些表现良好,哪些可以改进。

GF的EDP和通信技术项目经理迈克尔•内鲍尔(Michael Nebauer)表示,圣加伦工厂的安装过程非常简单,其他设备应该也很容易安装。每个压铸机和熔炉上都有控制箱和接口。它们收集有关流程和所使用的能量的数据,然后将这些数据发送到服务器并由标准web浏览器访问。他补充说:“由于在虚拟伺服器上安装及透过虚拟网络环境设定能源数据传送,我们得以为能源管理系统建立一个成本低廉的基础设施。”

 


 

“由于安装在虚拟服务器上,并通过虚拟网络环境设置了能源数据传输,我们得以为能源管理系统实现一个成本低廉的基础设施” - Michael Nebauer, GF

 


 

描绘图片罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)全球汽车高级顾问比尔•萨维尔(Bill Sarver)表示,在汽车生产厂的所有不同区域中,油漆车间消耗的能源最多。

他认为,几乎所有的汽车制造商都在研究提高油漆车间效率的方法。大多数汽车制造商都在转向福特的车型,在这种车型上,你要涂好几层油漆,然后才会固化。

在AMS的11月到12月的一期中,许多专家概述了改进油漆店的创新方法,例如PPG的技术总监William BrunatGeico Taikisha的执行总监Luigi Lazzari。解决方案包括低温固化的涂料和新的热泵技术。

罗克韦尔与汽车制造商合作开发了一种模块化的油漆整流器,这种整流器可以减少油漆的使用,同时还能最大限度地降低能耗。Sarver解释说:“它的工作原理是为每辆车创建一个配置文件,这样就不用静态算法在每辆车上应用相同数量的油漆,而是允许对每辆车的油漆应用程序进行调整。”“当没有车辆在上漆时,系统可以关闭整流器,这样它们就不会消耗任何能量。”你可以把这个概念应用到整个过程中。它的工作原理是探测车辆的位置并关闭电力系统,或者将其置于控制状态,在这种状态下,车辆消耗的能源更少,而系统表示,鉴于车辆的位置,它们不会被使用。

该公司还拥有一个软件工具,可以用来提高空气流量,温度和湿度。它以前被用于食品和饮料行业,但萨弗说,现在已经证明它可以减少油漆车间的能源使用量。喷漆整流器和控制软件都可以连接到Rockwell的FactoryTalk VantagePoint系统,这是一个基于web的系统,可以进行深入的数据分析。

时机决定一切为了减少生产过程中的能源消耗,几家oem厂商发布了报告,总结了它们的目标,并描述了它们最近面临的一些挑战。例如,在2018年4月,PSA集团发布了2017年企业社会责任报告(CSR),其中包含了关于其制造业务的碳足迹的详细章节。该公司发现,2015年至2017年间,其欧洲工厂的能源消耗增长了1.5%,与此同时,汽车产量增长了6.6%。

报告说,主要的担忧是焦炭的使用急剧增加。焦炭是一种在没有空气的情况下加热煤炭而产生的高碳燃料。PSA位于法国中部Sept Fons铸造工厂使用改材料开发铁。

尽管能源消耗的增加,OEM设法节省大约200万欧元(约合227万美元),在2017年实现能源消耗控制措施。公司称,“主要行动是在Vigo实施的。”

Vigo工厂位于西班牙西北部加利西亚,是标致的合作伙伴雪铁龙Berlingo Van、欧宝Combo、雪铁龙C4 Spacetourer、雪铁龙C Elysees和标致301的生产基地。从2019年底开始,PSA还将在这里为丰田欧洲汽车公司(Toyota Motor Europe, TME)生产一辆C-Van。

Vigo工厂节能的主要重点是从烤漆炉中回收热量,在烤漆过程中预热空气,并简化水加热。仅这三个步骤就可以让OEM节省大约20,000MWh的天然气。然而,额外的措施也让港务集团节省了资金,同时减轻了电网的压力。

这些包括基于人的存在的光控制系统。当工人放下工具准备吃午饭时,传感器检测不到大楼里有任何动静,系统会自动关闭电灯。另一种能源管理方法是在周末调低压缩空气机组的设置。

其他oem也发现,类似的措施在改善他们工厂的能源消耗方面是有效的。早在2015年,福特(Ford)就委托英国能源供应商ENGIE对其位于威尔士的Bridgend发动机厂的能源消耗进行分析。除了有助于提高该设施的能源效率,分析还发现,一些设备可以在一天的不同时间运行,以避免能源价格达到峰值,例如电池充电器、抽油风扇和冷水压缩机。

ENGIE还与Ford公司合作,重新设计了达格南工厂的蒸汽发电系统。过去的手动锅炉换成一个更高效的自动化系统,造价约500万英镑(约合636万美元)。

福特在其2017/2018年可持续发展报告中披露了降低其制造工厂排放的温室气体的计划。报告强调了三个重点领域:评估和改善设施的运作方式,收集和管理数据和分析,以及确保可靠的能源供应。OEM还计划到2020年实现每辆车的用水量比2015年减少30%;消除垃圾填埋场的废物;帮助降低供应链对环境的影响。

绿色采购虽然各种能源管理系统可能对减少汽车生产中的排放至关重要,但为了保持低排放,几家整车厂正专注于它们在生产中使用的能源的基本特征。因此,它们正寻求从使用化石燃料转向生产设施,转而更多地依赖可再生能源。例如,大众汽车(Volkswagen)公布了其“转型”计划。2018年9月,该公司在柏林举行了一场活动,有来自17家整车厂的500名经理参加。该战略的主要目标是到2025年实现30%的生产率增长。

大众汽车负责生产的董事会成员安德烈亚斯•托斯特曼(Andreas Tostmann)在谈到这一目标时表示,标准化和简化生产操作将是关键。他补充说:“我们的工厂必须变得更快、更精简、更有效率:就每辆车的工厂成本、对新资源和新产品的投资,以及每辆车的工时(即生产单位和非生产相关单位在制造一辆车上所花费的工时)而言。我们将通过重新利用现有资源和工厂结构,以及通过系统化的标准化,大幅削减工厂成本和投资。与目前的水平相比,我们将会削减投资15亿欧元(约合17亿美元)。”

然而,该公司正在进行一些重大投资。例如,它是安装新的气体和蒸汽涡轮机的沃尔夫斯堡工厂为了取代旧的燃煤锅炉花费4亿欧元。这将使该设施的供热和发电的二氧化碳排放量每年减少150万吨。

 

 

Ford Bridgend - all-new 1.5L 3Cylinder engine line 福特委托英国能源供应商ENGIE,帮助其在威尔士布里真德(Bridgend)的发动机厂将能耗降至最低

 

在梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)辛德芬根工厂(Sindelfingen plant)举办的2018年生产能效研究所(Institute for Energy Efficiency in Production)能效峰会上,这家德国汽车制造商承诺,从2022年起,其所有生产设施将以二氧化碳中和的方式运行。梅赛德斯-奔驰表示,将使用风力和水力等可再生能源,而不是燃煤电厂发电。

在法国的Hambach工厂已经出现了这种情况,该公司目前在那里生产智能 fortwo。它还将很快在EQ品牌下生产一款新的紧凑型电动汽车。奔驰在匈牙利Kecskemet的全弹性工厂也有二氧化碳中性能源供应,在波兰Jawor的发动机工厂也是如此。

环保汽车生产也是56号工厂的主题之一。56工厂是目前正在建设的辛德芬根工厂的新扩建项目。它包括屋顶上的光伏系统,可以产生绿色电力,以及其他各种节能技术,如高效led和涡轮压缩机,用于中央压缩空气发电。根据OEM的说法,与Sindelfingen工厂相比,工厂的二氧化碳排放量将减少75%左右。

很明显,尽管能源管理系统可以对制造业务的效率和排放产出产生重大影响,但原始设备制造商已经意识到,他们也必须首先寻求更清洁的能源形式。此外,由于一些可再生能源的性质多变,智能管理系统在确保汽车厂不停电方面可能会发挥越来越重要的作用。