מבוא

רשת החשמל היא עמוד השדרה של הציוויליזציה המודרנית, המספקת חשמל לבתים, עסקים ותעשיות.אך הרכיבים המרכיבים את התשתית הקריטית הזו - טרנספורפורפורים, מתג'אר, ממריצים, מנצחים, ופורצים מעגליים - מיוצרים באופן מסורתי באמצעות מודל של נטילת-דיסק ליניארי. גישה זו צורכת כמויות עצומות של חומרי גלם, מייצרת פסולת משמעותית, ותורמים להידרדרות סביבתית כמו העולם דוחף את פליטות כוח בסיסיות של חומרי גלם.

להיכנס לכלכלה המעגלית - מערכת רגנרטיבית שנועדה לשמור על מוצרים, רכיבים וחומרים באיכות הגבוהה ביותר שלהם וערך בכל עת.על ידי שילוב עקרונות כלכלה מעגלית לייצור רכיבי רשת, יצרנים יכולים להפחית את ההסתמכות על משאבי הבתולה, להרחיב את תוחלת החיים של המוצר וליצור זרמי חומר קופות סגורים. מאמר זה חוקר מה כלכלה מעגלית מתכוונת לייצור חשמל, למה זה משנה, וכיצד חברות יכולות ליישם עקרונות אלה באופן מעשי כדי לבנות תשתית בת קיימא יותר.

מה זה כלכלה מעגלית?

כלכלה מעגלית היא מסגרת כלכלית שמרחיקה את הצמיחה מצריכת המשאבים הסופיים.במקום המודל הליניארי המסורתי - הפעלת חומרי גלם, ייצור, שימוש ודיסקרד - מודל מעגלי שומר חומרים לשימוש במשך זמן רב ככל האפשר באמצעות שימוש חוזר, תיקון, שחזור, שחזור, שחזור, שחזור מחדש, ומחזור מחדש.זה בנוי על שלושה עקרונות ליבה: פסולת וחיסול זיהום, מוצרים, ייצור, ייצור, חומרים טבעיים ומוצרים.

(בייצור, זה אומר תכנון מוצרים מן ההתחלה עם כל מחזור החיים שלהם בראש, Components צריך להיות קל להרכיב, לשדרג, ולמחזר חומרים צריך להיות בטוח לבריאות האדם והסביבה, מודלים עסקיים צריכים לעבור ממכירת מוצרים כדי לספק שירותים או חוזים ביצועים.

מדוע כוח ייצור משותף זקוק למחזוריות

רכיבי רשת חשמל הם משאב-רגישות.משת כוח גדול אחד יכול להכיל עשרות טונות של נחושת, פלדה, ו insulating שמן. insulators מיוצרים בדרך כלל מ porcelain, זכוכית או מרוקעים פולימרים, ומוליכים הם בדרך כלל אלומיניום או סטראנדים נחושת.הביקוש המצטבר לחומרים אלה כדי להרחיב ולמודרניזציה של רשתות חשמל ברחבי העולם הוא עצום.

יתר על כן, רכיבי רשת יש תוחלת חיים ארוכה - לעתים קרובות 30 עד 50 שנים - אבל כאשר הם מגיעים לסוף החיים, רבים בסופו של דבר מסננים או ממוחזרים באופן לא יעיל.ה-FLT:0Global E-waste MonitorFLT:1 דוחות כי רק 20% של פסולת אלקטרונית נאסף באופן רשמי ומחזר, ורכיבי רשת לעתים קרובות מתעלמים מתכנית מחזור חיים זה יוצר סיכונים סביבתיים מופחתים כמו אספקת חומרים מזיקים, כמו גם חומרים נוזליים.

עקרונות הליבה החלים על ידי Grid Components

יישום מעגליות בייצור רכיב רשת דורש לתרגם את העקרונות ברמה גבוהה לתוך הנדסה קונקרטית ושיטות עסקיות.התתת הבאה מפרטת את האזורים המשפיעים ביותר של מיקוד.

עיצוב לטווח ארוך

תוך כדי הפיכת החיים התפעוליים של רכיבי רשת היא אחת האסטרטגיות המעגליות היעילות ביותר.במקום לתכנן תוחלת חיים קבועה, יצרנים יכולים ליצור מוצרים קלים יותר לשמירה, לשדרג ולתקן.זה כרוך בשימוש בחומרים איכותיים, עמידים; שילוב עיצובים מודולריים המאפשרים להחליף חלקים בודדים; ולספק תיעוד מקיף של שירות.

עיצוב לדיסבדיה וגמישות

כאשר מרכיב מגיע בסופו של דבר לסוף החיים השימושיים שלו, החומרים שלו צריכים להיות מתואוששים עם אנרגיה מינימלית ועלות. זה אומר להימנע מפרקים דבקים, חומרים מורכבים שקשה להפריד, וחומרים מסוכנים שמסבךים מחזור.שימוש באנרגיות סטנדרטיות, תווית כל החומרים, ולספק הוראות לא מופרכות יכול לשפר את שיעורי ההתאוששות כיום, רבים ממריצים עשויים מפולימרים מעורבים כמעט בלתי אפשריים לשינוי תבניות, או לשנות תבניות חד-חומריות.

יצרנים כמו FLT:0)Hitachi EnergyFLT:1 הוכיחו כי ניתן לתכנן שינויים גדולים עבור שחזור חומרים כמעט שלם. מושג "המירל המעגלי" שלהם משתמש בחומרי בידוד מיחזור ומאפשר התאוששות של נחושת, פלדה, ו insulating שמן בסוף החיים.

חדשנות חומרית והחלפה

הפחתת טביעת הרגל הסביבתית של רכיבי רשת גם דורשת חידוש החומרים עצמם.ממתים ממוחזרים - במיוחד נחושת ואלומיניום - ניתן להשתמש ללא קידוד ביצועים, בתנאי בקרת איכות נאותה נמצאים במקום.FLT:0Post-consumer ממוחזר נחושתFLT:1 שומר על התנהגותו וניתן מקורם מכבלים או אלקטרוניקה, הורדת טביעת הרגל פחמן על ידי עד 80% עד מכרה.

עבור אינסטלטורים, פולימרים ביו-דידלדיים שמקורם במקורות המבוססים על צמחיים מתעוררים כחלופות לפלסטיק מבוסס נפט.למרות עדיין מוקדם בפיתוח, חומרים אלה מציעים נתיב מבטיח להפחית פסולת ו רעילות. בדומה, נוזלים המבוססים על אסטר טבעי המבוססים על נוזלים (שמנים צמחיים) מחליפים שמן מינרלים בהתמרנים, מציעים יכולת ביולוגית טובה יותר ובטיחות שיתוף פעולה עם ספקים מדעיים וקשקשים אלה הם החידושים מכריעים לחדשנות.

התאוששות ושיקום

במקום להעביר מרכיבים מקצה-חיים למזומנים, יצרנים יכולים להקים תוכניות משיכה שמשחזרים חלקים יקרי ערך עבור remanufacturing. מערכת התאוששות מתפקדת היטב יכול להחזיר את הטרנספורמציה, מתגים, ומכשירים אחרים, שופץ אותם למצב חדש, ולמקם אותם בחזרה לשוק. גישה סגורה זו מפחיתה את הצורך של מיצוי חומרי גלם ואנרגיה משמעותית, לדוגמה, שירות שיכול להחזיר מודל אשראי קלאסי להחלפה.

אסטרטגיות ליישום

מעבר מהתאוריה לפרקטיקה דורש גישה שיטתית.אסטרטגיות הבאות מספקות מפת דרכים עבור יצרנים המבקשים להטביע מעגליות לתוך הפעילות שלהם.

הערכת מחזור חיים

לפני ביצוע שינויים, יצרנים חייבים להבין את ההשפעות הסביבתיות והכלכליות של המוצרים שלהם בכל שלב - ייצור חומרי, ייצור, הפצה, שימוש, וסוף החיים.התנהגות של FLT:0Lifecycle Assessment (LCA) 1FLT מסייע לזהות נקודות חמות שבהן התערבות מעגלית יש את ההשפעה הגדולה ביותר.

Take-Back and Reverse Logistics

יישום תוכנית קבלה דורש הקמת רשתות לוגיסטיקה הפוכה לאסוף רכיבים משומשים ממכשירים ומפעילי רשת.זה יכול להיעשות באמצעות שותפויות עם ספקי לוגיסטיקה או על ידי הקמת מרכזי איסוף אזוריים.יצרנים צריכים גם להשקיע במיין, בדיקות, ושיפוץ מתקנים.דוגמה היא FLT:0ABB's (כיום Hitachi Energy)FLT:1FLT הופך את הניקח, התאוששו מחדש של אלפי שקלים והטבות ל-rererererereusation.

עיצוב מודולרי עבור Upgradability

רכיבים מעוצבים בלוקים מודולריים מאפשרים שדרוגים לא מבוטלים ללא החלפת היחידה כולה.לדוגמה, פאנל מתגנגאר עם מודולים שליטה משתנים יכול להיות אלקטרוניקה מעודכן לסטנדרטים המודרניים בעוד המתחם, האוטובוסים וחלקים מכניים נשארים בשירות. זה חיים פונקציונליים, מרחיב פסולת אלקטרונית, ומפחיתים את העלות הכוללת של הבעלות עבור שירותים.

שיתוף פעולה והערכה מעגלית

ייצור מעגלי לא יכול להצליח בבידוד.היצרנים חייבים לעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם ספקים חומרי גלם למקור חומרים ממוחזרים או מיוצרים באופן מלא.זה עשוי לכלול חוזים המציינים אחוז מינימלי של תוכן ממוחזר עבור מתכות, או רכישת מינרלים מוסמכים שמקורם באחריות.

יתר על כן, יצרנים צריכים להעריך את טביעת הרגל של שרשרת האספקה שלהם ואת יעילות החומרית.בחירת ספקים אשר גם מאמצים פרקטיקות מעגליות מכפילה את ההשפעה החיובית.בכמה תחומי שיפוט, מדיניות רכש מעדיפה כבר דורשת הדגמה של מעגליות, כך שיצרנים בעלי תפקידים מוקדמים לאימוץ מעדיפים תקנות עתידיות.

אתגרים והזדמנויות

למרות היתרונות ברורים, המעבר לכלכלה מעגלית בייצור רכיב רשת אינו ללא מכשולים.

עלויות גבוהות

קווי ייצור מחדש, עיצוב מחדש של מוצרים, והקמה של לוגיסטיקה מחייבת השקעה משמעותית הון. יצרניות קטנות ובינוניות עלולות למצוא שקשה לספוג את העלויות הללו ללא תמיכה כספית.עם זאת, חיסכון לטווח ארוך באמצעות רכישות מופחתות, דמי שפכים נמוכים יותר, וזרמי הכנסות חדשים משיפוץ לעתים קרובות עולים על הוצאות ראשוניות.

מגבלות טכנולוגיות וחומריות

לא כל החומרים יש זרמי מחזור בוגרים.לדוגמה, תרכובות סיבים המופעלים בחלק מהמבודדים המודרניים מאתגרים להפריד ולעבד.בנוסף, מערכות בידוד גבוהות דורשות תכונות חשמליות תרמיות מדויקות כי חומרים ממוחזרים עדיין לא יכולים לעמוד.על מחקרים מתקדמים ב-FLT:0circular Materialsrcularrated 1FLT הוא סגירה אלה, מוקדם ואימוץ יכולות לעזור לתקני ההשקעות והטכנולוגיות העיקריות של RDRIQIQIFLT.

מסגרת סודיות וסטנדרטים

תקנות נוכחיות לעתים קרובות lag מאחורי מטרות מעגליות.חוק ניהול פסולת, למשל, עשוי לסווג רכיבי רשת המשמשים כפסולת מסוכנת גם כאשר הם מכילים חומרים מחלימים, הוספת נטל מנהלי מצד שני, ה-FLT:0 European Union's Circular Economy Action Planure PlanFLT:1 הוא מניע דרישות יזום יותר עבור עמידות המוצר, תיקון, ומחזוריות, במיוחד באמצעות התקנה של מוצרים בר קיימא (Fary) לתקנות ייצוב טוב יותר ייצוב של ייצוב ו-F2F.

דוגמאות אמיתיות בעולם ו Case Studies

כמה חברות מובילות כבר להוכיח כי ייצור מעגלי עבור רכיבי רשת הוא קיימא.

סימנס אנרגיה - Transformer Circularity

סימנס אנרגיה פיתחה עיצוב מעגלי עבור ה-FLT שלה:0HVDC ממירטורים 1FLT, תוך התמקדות בבנייה מודולרית והשימוש ברוחות נחושת ממוחזרות.תהליך שלהם כולל מערכת קירור סגורה-loop המסלקת דליפות שמן וסימולציות של התאוששות נוזלים מקצה-חיים.החברה גם עם שירותים כדי להציע חוזים הפעלה-אס-שירות, שבו נשארות בעלות משותפת עם מודלים מעגליים.

אוכלון - Circular Switchgear

קו המוצר של Eaton (FLT:0) ירוק PremiumFLT:1eur כולל מתגג'אר ושברי מעגלים שעוצבו עם חומרים הניתנים למחזור ומהירויות ידידותיות להפליא.הם מפעילים תוכנית קבלה עבור ציוד מורשת, להתאושש עד 95% מהחומר על ידי משקל.הפלדה, נחושת ופלסטיקה משונים משונים חזרה למוצרים חדשים.

Ormazabal - Circular MV / LV Transformers

Ormazabal, יצרנית ספרדית, מייצרת מהפך בינוני ונמוך תוך שימוש ב-100% מתפתלי אלומיניום ממוחזרים ושמן אסטר בר-ממדי, העיצוב שלהם מאפשר הפרדה מלאה של רכיבים, והם מציעים ערבות של קנייה כדי להבטיח התאוששות.גישה זו מפחיתה את טביעת הרגל פחמן של כל אחד מהמתנים על ידי כמעט 60% בהשוואה למודלים קונבנציונליים.

הדרך קדימה

הכלכלה המעגלית אינה מגמה נישה אלא חיונית לתעשיית ייצור החשמל.כפי שביקוש לחשמל גדל ורשתות משודרגות כדי להתאים מקורות אנרגיה מתחדשים, הלחץ הסביבתי והכלכלי לאמץ פרקטיקות מעגליות רק יגבר.היצרנים שמתחילים עכשיו - על ידי עיצוב מחדש של מוצרים, שיתוף פעולה עם ספקים, ומודלים עסקיים חדשניים - יובילו את המעבר.

קובעי מדיניות יכולים להאיץ את השינוי הזה על ידי מתן תמריצים לתכנון מעגלי, מימון R&D, ולפגוע בתקנות הפסולת.Utilities, כמו הלקוחות העיקריים, יכול לנהוג על ידי כולל קריטריונים מעגליים במכרזים.יחד, שרשרת הערך כולה יכולה להפוך את מודל הנילוק הליניטרי לפירוק מודל למערכת רגנרטיבית המספקת כוח אמין, בר קיימא לדורות.

(ב) לקריאה נוספת על דרישות החומריות של מעבר האנרגיה, ראה את הדו"ח של הסוכנות (0) למינרלים קריטיים של הסוכנות (FLT:1;2) גישה לדוח IEA EvolutionFLT 3: בנוסף, הדו"ח של תוכנית הסביבה של האו"ם (FLT:4 United Nations Environment Programme's Global E-waste MonitorFLT:5) מספק נתונים חיוניים על סוף-חיים אלקטרוניים, כולל רכיבי רשת גלובלית (FLT 7).

הזמן לייצור מעגלי הוא עכשיו על ידי יישום עקרונות אלה, תעשיית רכיב רשת החשמל יכול לשחק תפקיד מרכזי בבניית כלכלה בת קיימא, מעגלית.