● הערכת ההשפעה הסביבתית של תשתיות רשת תעשייתיות

תפקידה של רשתות תעשייתיות במודרניזציה

תשתיות רשת תעשייתיות התפתחו ממכשיר מבצעי נישה לבסיס קריטי של ייצור גלובלי, לוגיסטיקה וניהול אנרגיה.רשתות פרטיות היברידיות אלה מתחברות בקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs), יחידות מסוף מרוחקות (RTUs), חיישנים, פועלים, פיקוח ובקרה ופיקוח ובקרה ובקרה (SCADA) מערכות.הם מאפשרים החלפת נתונים בזמן אמת, תחזוקה חיזויית והחלטות אוטונומיות על פני רצפות, נפט, רשתות חשמל, אספקת חשמל ואספקה.

המעבר לתעשיית 4.0 והאינטרנט התעשייתי של הדברים (IIoT) הגביר את הפריסה של טכנולוגיות אלחוטיות ו אלחוטיות.פתרונות Wired כגון פרופ'ינט, EtherNet/IP, ו-EtherCAT מספקים תקשורת ⁇ יסטית, נמוכה-latency תקשורת עבור יישומים רגישים לזמן. Wireless אפשרויות, כולל Wi-Fi 6, רשתות 5G פרטיות, LoRaWAN, ו-Bluetoothsh, מציעים גמישות ויכולת לנכסים דיגיטליים, כמו גם ל-Commonative, כמו גם חומרים מערכיים, ו-Fi, כמו גם ל-Commonicpoint, ו-Intative, ו-Intative, ו-Intative, ממשיכה, כמו גם עבור רשתות מחשוב אינטראקטיביים, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביים, ממשיכה, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביים, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אלחוטיות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ממשיכה, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אלחוטיות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi 6, רשתות מחשוב אינטראקטיביות, ו-Fi

בעוד היתרונות התפעוליים והכלכליים של רשתות תעשייתיות מתועדים היטב, העלויות הסביבתיות הקשורות לבנייה וקיום תשתיות אלה נבדקות פחות לעתים קרובות.כפי שהשפעות אלה אינן אופציונליות; זהו תנאי מוקדם לצמיחה תעשייתית אחראית בעידן של הפחתת תקנות פליטות והעלאת הפיקוח על בעלי המניות.

השפעות סביבתיות של Network Hardware

כדי להבין את טביעת הרגל הסביבתית המלאה של תשתיות רשת תעשייתיות, יש צורך להעריך כל שלב של מחזור החיים החומרי: ייצור חומרי גלם, ייצור, תחבורה, התקנה, תפעול, וסילוק חיים או מחזור.

ייצור חומרי גלם וייצור

מכשירים ברשת - מתגים, נתבים, שערי בסיס, תחנות בסיס, אנטנה, וקנוניה - מורכבים מתכות, פלסטיקים ואלמנטים נדירים של כדור הארץ. Copper, זהב, כסף, אלומיניום, ומכסה משמשים בדרך כלל בלוחות מעגלים, מחברים וסוללות. כריית ושיקום של חומרים אלה הוא אנרגיה אינטנסיבית, ולעתים קרובות קשור הרס, זיהום מים, פליטות פחמן, ורק כדי להשתמש בכמויות גדולות של אנרגיה.

תהליכי ייצור מוסיפים שכבה נוספת של נטל סביבתי.הפיכת מתג Ethernet תעשייתי אחד דורשת מאות שעות של קילווואט של חשמל, יחד עם חומרים כימיים וכו'נטים, ממסים ומים קירור.גורמים המייצרים רכיבים אלה ממוקמים לעתים קרובות באזורים שבהם רשת החשמל מסתמכת במידה רבה על פחם או גז טבעי, תוך הטמעת עלות פחמן גבוהה לכל מכשיר לפני שהוא מגיע ללקוח.

תחבורה ומתקן

שרשרת האספקה הגלובלית פירושה כי חומרי גלם ומוצרי גמר נוסעים אלפי קילומטרים על ידי ספינת מכולות, משאית ומטוסים.כל מצב של תחבורה תורם פליטת גזי חממה.לאחר ההגעה, פעילות ההתקנה - כגון הפעלת קונוטציה, משיכת כבל וציוד עולה - לצרוך אנרגיה נוספת לייצר פסולת מאריזות וחומרים זמניים.

צריכת אנרגיה

לאחר פרס, תשתיות רשת תעשייתיות פועלות סביב השעון.מכשירים idle כאשר לא עיבוד תנועה, אבל מערכות מורשת רבות אינן מיישמות תכונות מתקדמות של חיסכון באנרגיה. מתג Ethernet תעשייתי טיפוסי עשוי לצרוך בין 10 ל 50 וואט, בעוד תחנת בסיס 5G פרטית יכולה לצייר כמה מאות וואט מרכזי נתונים המארחים שרתים בקרה תעשייתיים, היסטוריונים, ופלטפורמות ניתוח מכפילים את הביקוש לאנרגיה זו.

סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA)FIRLT:1 מעריכה כי מרכזי נתונים ורשתות שידור נתונים מהווים בערך 1 עד 1.5 אחוזים מכלל השימוש בחשמל העולמי.למרות שרווחי יעילות עזרו לזרז את העקומה, הצמיחה האקספוננציאלית של מכשירים תעשייתיים מחוברים מאיימת להפוך את המגמה הזו.

סוף החיים ובזבוז אלקטרוני

חומרה רשת תעשייתית עוצבה היסטורית עבור תוחלת חיים, עם מחזורי תמיכה של עשר שנים או יותר.עם זאת, קצב המהיר של שינוי טכנולוגי - במיוחד המעבר ל-5G, Wi-Fi 7, ורשתות רגישות לזמן (TSN) - מקצר מחזורי חילוף.הילוך ישן שאינו נתמך עוד על ידי תיקונים ביטחוניים או עדכונים בין-אופציונליים הוא מוזנח, תורם לזרם גדל והולך של פסולת אלקטרונית (a-awas-a).

ה-E-waste MonitorFLT:1 מדווח כי יותר מ-53 מיליון טון מטרי של e-waste נוצרו ברחבי העולם בשנת 2019, עם רק 17% שנאספו ומחזרים כראוי. ציוד רשת תעשייתי לעתים קרובות מכיל מוביל, כספית, קדמיום, ו- brominated Flames, אשר יכול להישול באדמה ובקרקע אם לא משוחררים של אדמה ללא מגבלות, ולהוביל חומרים אלה, כמו גם עבור החזר משאבים שאבדו מחדש, ולפגוע בחומרים סביבתיים.

אנרגיה עמוקה

השימוש באנרגיה הוא ההשפעה הסביבתית הקרובה והמהירה ביותר של רשתות תעשייתיות הפעלה.הבנת היכן האנרגיה נצרכת מסייעת לארגונים לאשר את מאמצי הפחתת ההפחתה.

רשתות מכשירים ותקציבי חשמל

כל מתג, נתב, נקודת גישה אלחוטית, ושער צורכת כוח.בפריסות תעשייתיות גדולות עם אלפי מכשירים, העומס המצטבר הוא משמעותי. Power over Ethernet (PoE) מפשט את המכשיר על ידי ביצוע כוח על אותו כבל כמו נתונים, אבל זה מגביר את כוח המשיכה על מתגים. A-port PoE + מתג יכול לדרוש 400 עד 800 וואט תחת עומס מלא.

קוליות ובקרת הסביבה

ציוד רשתות תעשייתי הוא לעתים קרובות שוכן ארונות, אולמות שרת ייעודיים הדורשים קירור פעיל כדי לשמור על טמפרטורות הפעלה בטוחות. אוהדים, יחידות מיזוג אוויר, וחילופי חום להוסיף מעלים.בסביבות קשות - כגון מילימטר פלדה או שדות שמן בחוץ - חימום, אוורור, מיזוג אוויר ומיזוג אוויר (HVAC) מערכות עשוי לרוץ ברציפות כדי למנוע הדבקה וקורוזיון.

תשתיות אלחוטיות Overhead

טכנולוגיות אלחוטיות, תוך צמצום חומרי קנונית, מביאים את נטל האנרגיה שלהם. LTE פרטית ורשתות 5G דורשות יחידות בסיס, ראשי רדיו מרחוק, ואנטנות במרווחים תכופים כדי לשמור על כיסוי וקיבולת. תאים קטנים ומערכות אנטנה מבוזרות (DAS) להכפיל את מספר המכשירים הפעילים.האנרגיה לקצת מועברת יכולה להיות גבוהה יותר מאשר חלופות מחווטות על פני מרחקים קצרים, במיוחד כאשר פריסות צפופות הן הכרחיות עבור אמינות.

העברת נתונים ו-Ring

רשתות תעשייתיות אינן מבודדות; הן מתחברות למערכות IT של הארגון, פלטפורמות ענן ושותפים חיצוניים.עבר נתונים ארוך-האול צורכת אנרגיה בכל הופ - מתגי הדבקה, נתבים מרכזיים, וחזרים אופטיים סיבים.

עקרונות כלכלה אלקטרונית וכלכלה מעגלית

ניהול שלב החיים של תשתיות הרשת מציג אתגר והזדמנות.על ידי שינוי מודל ליניארי "לקחת-דיסק-דיסק" לגישה של כלכלה מעגלית, ארגונים תעשייתיים יכולים להפחית נזק סביבתי ולאושש חומרים יקרי ערך.

עיצוב לטווח ארוך ושקיפות

אחת האסטרטגיות היעילות ביותר היא תכנון חומרה שניתן לתקן, לשדרג, והמטרה מחדש. מתגי משככי מודולרי מאפשרים אספקה של כוח, מגשי מעריצים, כרטיסי קו.רשת מוגדרת תוכנה (SDN) מקלקלת את מטוס הבקרה מן החומרה, המאפשר שדרוגים פונקציונליות ללא החלפת מכשירים פיזיים.

Recycling ו- Take-Back Program

ספקים תעשייתיים גדולים, כולל Siemens, Rockwell Automation ו Moxa, מציעים שירותי קבלה ומחזור עבור ציוד מקצה החיים. ארגונים צריכים להקים חוזים עם מחזורים אלקטרוניים מוסמך אשר לדבוק בסטנדרטים כגון R2 (Responsible Recycling) או e-Stewards. תוכניות אלה להבטיח כי חומרים מסוכנים מטופלים בבטחה וכי מתכות, פלסטיק, מחזורים, ומחזורים התאוששו מחדש לתוך שרשרת האספקה.

ניכוי חומרי ו- Eco-Design

צמצום אריזה הוא מאמץ נמוך, שינוי גבוה.חיסול הכניסות קצף, צמצום השימוש הפלסטי, והחלפת קיצוץ קרטון ממוחזר פסולת מההתחלה.בשלב עיצוב המוצר, בחירת רכיבים עם רעילות נמוכה יותר ושימוש בעיצובים מאוחדים המפחיתים את מספר החלקים דיסקרטיים מפשטים את הדיסמבוללות ומחלימים.

אסטרטגיות להפחתה של השפעות סביבתיות

ארגונים יכולים ליישם מגוון אסטרטגיות כדי להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של תשתיות רשת תעשייתיות ללא התאמה של ביצועים או אמינות.

אנרגיה-Efficient Hardware Selection

כאשר מדובר בציוד רשתי, להעריך מכשירים התואמים את תקני יעילות האנרגיה כגון IEEE 802.3az (Energy-Efficient Ethernet), אשר מפחית את צריכת החשמל במהלך תקופות של פעילות נתונים נמוכה.חפש מתגים התומכים בדרגת כוח לא פעיל ורמת שינה יעילה, כמה מתגים תעשייתיים מודרניים משתמשים FLT:0adaptive Power Management FLTalrated 1:1 כי הוא למעשה תחליף כוח דינמי על בסיס כוח בפועל.

ניהול כוח חכם ושידול

לא כל מכשיר צריך להיות מופעל על כל הזמנים.עבור חיישנים לא קריטיים ומבצעים, המתוכננים כוח-האטה לאחור במהלך שינויים של אדים או הפסקות ייצור יכול להניב חיסכון משמעותי.פלטפורמות ניהול רשת יכולות לאכוף מדיניות כוח, להפוך יציאות ללא שימוש ופירוק רדיו אלחוטי כאשר כיסוי אינו נחוץ.שלב את הבקרות האלה עם אנרגיה בזמן אמת-זמן מספק חשיפה לתבניות ולזהות מסייעות פסולת.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

על-ידי אתר מתחדשים דור - כגון פאנלים סולאריים על גגות מחסן או טורבינות רוח ליד מתקנים מרוחקים - יכול ישירות לכבות את החשמל הנצרך על ידי ציוד רשת. Pairing מתחדשים עם מערכות אחסון אנרגיה סוללות (BESS) מאפשר מתקנים לשמור על זמן תוך צמצום התלות על כוח מאובנים של רשת דלק (PPA) עבור אנרגיה מתחדשת מחוץ לאתר הם עוד ארגונים קיימא לחיפוש אחר אפשרות לבצע מעקב אחר.

אדריכלות: Optimization

הגבלת פונקציות רשת וצמצום ספירת המכשיר מורידה הן את עלויות ההון והן את עלויות התפעוליות תוך צמצום ההשפעה הסביבתית.טכנולוגיות וירטואליזציה, כגון Network Functions Virtualization (NFV), מאפשרות שירותי רשת מרובים לרוץ בשרת יחיד במקום מכשירים ייעודיים נפרדים.רשת פלטה להתנצלות מפחיתה את מספר ההופים והמתגים הבין-מתווך, חיתוך אנרגיה וכבדות בו זמנית.

Green Data Center Practices for Industrial Servers

שרתי בקרה תעשייתיים ומרכזי נתונים קצה צריכים לעקוב אחר שיטות IT ירוקות מבוססות.הפעלת המכילה חמה / קרת, העלאת שרת בטמפרטורות בlet ל ASHRAE-recommend טווחים, ושימוש באספקת חשמל ללא הפרעה גבוהה (UPS) יכול להפחית מעל פני נוזל קירור אוויר חופשי הם מתעוררים כאפשרויות יעילות עבור רחבות גבוהה של פריסות גבוהה.

התפקיד של תקנים ותעודות

תקני התעשייה מספקים מסגרת למדידה ושיפור ביצועים סביבתיים.מספר הסמכה והנחיות רלוונטיות קיימות לתשתיות רשת תעשייתיות.

ISO 14001 מפרט דרישות עבור מערכת ניהול סביבתית (EMS) המסייע לארגונים להפחית באופן שיטתי את ההשפעה הסביבתית שלהם. ISO 50001 מתמקדת במיוחד בניהול אנרגיה, המציע מתודולוגיה לשיפור מתמיד של ביצועי האנרגיה.המוצרים המחודשים של האיחוד האירופי (ErP) קובע דרישות עיצוב אקולוגי עבור ציוד הנמכר באירופה, כולל מכשירים ברשת.

מנהיגות בתחום האנרגיה והעיצוב הסביבתי (LEED) והסמכת בנייה ירוקה אחרים חלים על מתקנים כי תשתיות רשת תעשייתיות.הההסמכות הללו מעודדות מערכות יעילות HVAC, תאורה וחלוקת חשמל, ובכך נהנים באופן עקיף מהציוד שהם תומכים בו.

דוגמאות לשיטות ותעשייה

כמה ארגונים כבר מפגינים כי רשתות תעשייתיות בעלות מודעות לסביבה הן ניתנות להשגה והן מועילות.

יצרנית רכב אירופית גדולה החליפה את תשתיות שדה הקרב שלה עם רשת תעשייתית מתכנסת באמצעות מתגי אנתרנט אנרגיה-ספקית.הפרויקט הפחית את מספר ארונות הרשת ב -30 אחוזים וחתכה את צריכת החשמל באינטרנט בכ-18%.החיסכון מתורגם להפחתה של יותר מ-200 טון מטרי של פליטות CO2 מדי שנה במתקן.

במגזר הנפט והגז, רשת ניטור צינורות מרוחקת עברה ממגדלי תקשורת המופעלים דיזל ועד מערכות השמש-חקירות בשילוב עם שערות בעלות כוח נמוך ל-LoRaWAN.השינוי חוסל פליטות דלק ותחילי תחזוקה מופחתים ב -70 אחוזים, כל זאת תוך שיפור זמינות הנתונים לאיתור ולעקוב אחר ניטור זרימה.

מפעיל לוגיסטיקה גלובלי סטנדרטי סטנדרטי על מודולרי, שדרוג מתגים ברחבי מרכזי ההפצה שלה. על ידי מינוף פלטפורמה חומרה אחת התומכת ערימות פרוטוקולים מרובים אפשרויות מטוס שליטה, החברה הרחיבה את מחזור הרענון החומרה שלה מ 5 עד שמונה שנים, צמצום e-waste על ידי 35 אחוזים והורדת העלות הכוללת של הבעלות.

תחזית לעתיד ומגמות מתפתחות

המסלול של רשתות תעשייתיות מצביע על קישוריות גדולה עוד יותר, אשר מגבירה את הצורך בהנהלה סביבתית.כמה מגמות מתעוררות מציעות תקווה להורדת צמיחה מנזק סביבתי.

רשת זמן-רגישה (TSN) ושיפורים שוטפים בטכנולוגיית תהליך הסיליקון מניעים את הכוח לנמל עבור Ethernet תעשייתי.בא הדור הבא שבבים משלבים קשקשים מתקדמים של כוח ורמת מתח דינמי שנמצא בעבר רק בציוד ברמה ארגונית.

רשתות 5G פרטיות מתפתחות לתמיכה במצבי שידור ברשת ויעילות באנרגיה. 3GPP לשחרר 18 ומעבר לכלול תכונות כגון אותות מתעוררים ומצבים idle מורחבים אשר להפחית צריכת אנרגיה ברשת גישה רדיו (RAN) כאשר בשילוב עם תצורת אנטנות יעילה MIMO, טכנולוגיות אלה יכולות לספק את אותו הדבר באמצעות כוח מופחת.

דוח החיסכון באנרגיה של FLT:0Ericsson (Ericsson Energy Saving Report) מדגיש כיצד מצבי שינה מונעים על ידי AI ומדכאים אינטליגנטיים יכולים להפחית את השימוש באנרגיה בתחנת הבסיס עד 30 עד 40 אחוזים בפריסה חיה.

הטכנולוגיה התאומה הדיגיטלית ממלאת תפקיד גם על ידי מודל צריכת חשמל ברשת ודור חום בסביבה וירטואלית, מהנדסים יכולים לייעל את מיקום המכשיר, דרישות קירור, וניצול דפוסים לפני ביצוע פריסה פיזית. גישה זו "צעד לפני שאתה בונה" מקטין הן פסולת חומרית והן סיכון תפעולי.

צעדים מעשיים לארגונים

ארגונים שרוצים להעריך ולצמצם את ההשפעה הסביבתית של תשתיות הרשת התעשייתית שלהם יכולים להתחיל עם קבוצה ממוקדת של פעולות.

1. (FLT:0)Conduct a Energy ביקורת.FLT:1  Measure the powerצריכה of all active network מכשירים, כולל מתגים, נתבים, נקודות גישה אלחוטיות, ובקרות סביבתיות. השתמש במונים של כוח או כלי ניהול רשת התומכים בכוח על Ethernet (PoE) ניטור ונתונים מבוססי כוח SNMP.
2. (FLT:0) חומרה תוך גיל ומצב.IRLT:1;   ציוד זיהוי קרוב לסוף החיים או הפעלה בלתי יעילה.החלפת מכשירים עם שווי ערך מוסף אנרגיה שבו הוא בעל עלות.
3. (FLT:0) סקירת הסכמים מיחזור (FLT:1   להבטיח כי שותפי IT נכס (ITAD) מוסמכים וכי חוזים הקובעים מחזור אחראי וחורבן נתונים.
4. דרישות קיימות ב- RFPs.IRLT:1 ו-nbsp; כולל קריטריונים סביבתיים במפרטים רכש, כגון דירוגים מינימליים של PSU, עמידה בהוראות ErP, וזמינות של תוכניות קבלה של היצרן.
5. (FLT:0) הנחה מודל עלות מחזור חיים.IRLT:1; כולל עלויות אנרגיה וסילוק עלויות בעלות הכוללת (TCO) חישובים עבור ציוד רשת.מכשיר בעל עלות גבוהה יותר, אך עודף כוח וחיי שירות עשויים להיות זולים יותר מעל 10 שנים.
6. (FLT:0) אנשי המבצעים של חיל האוויר (FLT:1   לחנך מהנדסים וטכנאים על שיטות הטובות ביותר לניהול חשמל, הפרדה אלקטרונית וציוד לטיפול למנוע נזק מיותר והחלפת מוקדם.
7. (FLT:0) התקדמות בשקיפות.FLT:1   לחשוף את האנרגיה ואת מדדי הפסולת בדוחות קיימות וליישר עם מסגרות כגון יוזמת הדו"ח העולמית (IGR) או כוח המשימה על גילויים פיננסיים הקשורים לאקלים (TCFD).

מסקנה

תשתיות רשת תעשייתיות הן הכרחיות לייצור מודרני, לוגיסטיקה ומערכות אנרגיה.ההשפעה הסביבתית שלה - על פני חומרי גלם, ייצור, צריכת אנרגיה, ובזבוז סוף החיים - היא אמיתית והולכת וגדלה.עם זאת, הכלים, הטכנולוגיות והאסטרטגיות כדי לטפל בהשפעות אלה הם אמיתיים ומוכחים באותה מידה. על ידי בחירת חומרה יעילה באנרגיה, תכנון עבור מעגליות, שילובים, החלת, יישום של ניהול אנרגיה, יכול להפחית באופן משמעותי את הביצועים האקולוגיים של רשתות של תפקודם או שמירה על ביצועים תפעוליים או שמירה על ביצועים תפעוליים.

ההערכה של השפעה סביבתית היא לא תרגיל חד פעמי.זה דורש מדידה מתמשכת, השוואות והסתגלות כמו הטכנולוגיה מתפתחת, כמו ציפיות רגולטוריות הידוק.הארגונים שעדיפות את העבודה הזו היום יהיו יותר ממוצבים כדי לעמוד במטרות של אפס נטו, לספק דרישות הלקוח והמשקיע, ולבנות תשתיות חיוניות שמשרתות הן עסקים והן פלנטות.