以數字化和可持續發展推動工業轉型

工業轉型是2022漢諾威工業博覽會的主旋律。鑒于當前的全球政經形勢,人們正面臨自工業化以來最大的轉型——朝著資源節約、氣候中和和可持續生產的方向發展。在這個過程中,數字化、自動化、創新技術和可再生能源生產,都是確保供應和增長安全,同時實現氣候目標的動態驅動力。

加速綠氫經濟發展

在歐洲的二氧化碳中性生產和能源安全方面,可再生能源發揮著關鍵作用,相關技術越來越受重視。在2022漢諾威工博會上,超過200家參展商致力于氫的主題,展示基于氫的可持續能源供應解決方案。為氫經濟的加速發展提供了歐洲最大的平臺。通過風能和太陽能大量生產可儲存的綠氫,是成功實現快速能源轉型的關鍵。

弗勞恩霍夫研究所使用所謂的“參考工廠”展示了如何降低氫氣生產成本。該研究所利用數字孿生技術,繪制了氫氣生產系統的必要元素。通過系統和深入的優化,包括全新的雙極板多道次軋制工藝;插入微結構以延長使用壽命并提高電解槽的效率;開發用于分配電解槽內流體的集成組件的生產工藝;將數字噴墨印刷技術高效地用于催化劑涂層膜生產等,可將電解槽的成本降低四分之一。

GP Joule公司展示了德國最大的氫移動項目。該公司在德國北部石荷州的太陽能和風能公園附近建有5個生產綠氫的電解點和兩個加氫站,運營著2輛氫燃料巴士和30輛氫動力汽車。該項目的重點在于建立模塊化可擴展的氫氣生產和銷售網絡,屬于德國聯邦交通部“氫能和燃料電池技術國家創新計劃”的一部分。

西班牙的Iberdrola公司展示了目前為止歐洲最大的工業用氫氣項目。這個投資1.5億歐元的綠氫工廠由一個100兆瓦的光伏電站、一個存儲容量為20兆瓦時的鋰離子電池系統和20兆瓦的氫電解系統組成,每年可生產20萬噸的綠氫。該公司承認目前仍處于開發綠氫的早期階段,但預計未來生產成本能夠迅速下降。Iberdrola計劃到2030年獲得90億歐元的投資,目標是能夠提供4吉瓦的電解能力。

工業生物化將成趨勢

2022漢諾威工博會上,工業和制造自動化的領先企業Festo推出了帶量子傳感器的自動化生物反應器,展示了未來工業生物化的可能方法。藻類細胞利用葉綠體的光合作用將陽光、二氧化碳和水轉化為氧氣和化學能載體或有機材料。在具有適當傳感器、控制技術和自動化的生物反應器中,藻類的效率可以提高到陸地植物的一百倍。因此,它們在氣候中性循環經濟方面具有相當大的潛力。

Festo將生物經濟視為未來的經濟體系,希望通過自動化技術大規模培養生物質。作為代謝過程的產物,藻類產生脂肪酸、色素和表面活性劑,可用作生產藥品、食品、塑料或化妝品的原材料。Festo的生物反應器可用于自動培養藻類并控制其生長。其成熟的控制技術與最新的自動化組件可為微生物創造最佳的生長條件。整體充氣概念可確保從空氣中提取的二氧化碳均勻分布在循環生物流體中。

生物反應器的一個主要挑戰是精確確定生物質的量。為此,Festo依靠初創公司Q.ANT的量子傳感器來提供有關生物體生長的精確和實時信息。通過Festo的特殊微流體組件,量子傳感器能夠對單個細胞進行光學分析,從而可以精確確定生物質的量。研究人員還在人工智能的幫助下檢查細胞的活力,優化生物反應器以繁殖藻類培養物,或以最少的能量輸入維持預定的生長參數。

除了通過自動化和數字化優化實驗設施外,Festo還與合作伙伴一起開發了一種自動分配器來改善單個酶的光合作用。所謂的人工光合作用為更有效地培養生物質提供了另一個有希望的前景。此外,Festo還在進行相關的合成生物學研究,希望通過直徑約為90微米,包含所有必需的酶和生物催化劑的合成細胞,利用光來固定二氧化碳。

轉型緊扣氣候中和目標

漢諾威工業博覽會為數字化和可持續發展提供了重要動力。在過去的十年中,工業4.0占據主導地位,即借助信息和通信技術實現工業機器和過程的智能聯網。今天,一切都與二氧化碳中和生產有關,越來越多的公司為自己設定了雄心勃勃的目標,并正在完全轉變他們的生產和服務。

會上,博世展示了智能能源管理和聯網機器人如何使電池生產更加高效和可持續;SAP介紹了如何使用軟件優化廢物預防和排放管理;西門子展現了電動汽車制造商如何通過數字化和機器人技術實現其可持續發展目標。

人工智能領域,德國人工智能研究中心展示了工業和醫學等領域的應用。醫學圖像處理方面,通過機器學習方法和深度學習網絡,自動分析和識別醫學圖像和圖像序列中的各種疾病模式、病變等。例如自動確定腦腫瘤的基本參數,為評估腫瘤的發展奠定基礎。信號處理方面,以數據驅動的方式學習復雜的關系,能夠進行手勢識別、音頻事件檢測和睡眠分期評估等。海量數據有意識學習方面,可從記錄的大量數據中預測患者未來的健康狀況,幫助重癥監護室的護士和醫生有的放矢照顧病人。

機器人和自動化領域,住友重機械減速機公司用于機器人應用的Tuaka驅動器獲得了2022漢諾威工博會赫爾墨斯獎。該產品的變速器、馬達以及帶安全功能的驅動器都是新的。結合傳感器和熱管理,它適用于服務機器人的高精度敏感應用以及與人的交互。