Esta postagem do blog é a Parte 2 de uma série de blogs sobre como abordar os desafios de sustentabilidade do setor com o Simcenter System Simulation. Uma rápida visão geral é apresentada na Parte 1 anterior com explicações de por que a Simulação é realmente apropriada para enfrentar os desafios de Sustentabilidade.
Neste blog, vamos explorar como a simulação ajuda a enfrentar os desafios de sustentabilidade dos fornecedores de componentes, ou seja, tudo, desde engrenagens, bombas, compressores, até energias renováveis e economia de energia, ou simulação em operações. Todos eles contribuem para atingir as metas de Sustentabilidade da sua empresa. Vamos dar uma olhada juntos para entender como o System Simulation pode ajudar nisso.
A sustentabilidade abrange uma ampla gama de assuntos que atendem a diversos perfis de usuários, indo além de sistemas integrados e máquinas de produção para incluir componentes individuais integrantes de produtos inteligentes. Após um exame mais detalhado, praticamente todos os componentes das máquinas têm implicações para a sustentabilidade. Enfrentar estes desafios no início do processo de design tem o potencial de transformá-los numa vantagem competitiva sustentável, através da obtenção de uma compreensão mais profunda da física funcional envolvida.
Na prática, vemos que o System Simulation está bem adaptado para todos os componentes. Diz respeito a engrenagens, bombas, compressores, trocadores de calor, etc.
💧🌡⚡️ Você pode ver que há o tópico “eficiência energética” sempre listado ao projetar ou atualizar esses componentes. Para os componentes hidráulicos/pneumáticos, os componentes termo-hidráulicos ou de fluxo bifásico, ou os sistemas eletromecânicos. Com alguns movimentos adicionais em direção a componentes eletrificados.
Em poucos segundos de execução, o System Simulation pode fornecer métricas sobre perdas de energia, eficiência ou economia de energia, facilitando a investigação de vários cenários. A simulação também pode ajudar a justificar o investimento em componentes melhores, a comprar produtos mais eficientes e normalmente mais caros, ou a mudar para componentes eletrificados que requerem algumas adaptações.
⚡️🌡🔋 Praticamente, podemos pensar em bombas de engrenagens eletrificadas, ou ventiladores elétricos ou quaisquer outros componentes para substituir seus componentes legados. Você pode investigar o gerenciamento térmico das máquinas eletrônicas, até a fuga da bateria, para garantir a segurança e evitar o risco de incêndio. Todos esses aspectos precisam ser verificados formalmente durante sua jornada de sustentabilidade para converter os componentes que você usa há anos em componentes mais eficientes ou eletrificados. É aí que a digitalização é de grande ajuda e faz a diferença em relação a outras abordagens tradicionais.
Vejamos agora as energias renováveis e a poupança de energia. Só para dizer que temos essa aplicação de energia com o Simcenter Amesim. Por exemplo com o Produção de hidrogênio verde.
♻️💧⚡💰 Podemos prever em poucos segundos a distribuição da produção de Hidrogênio ao longo dos meses graças às turbinas eólicas, painéis solares, conversores de energia das ondas e um eletrolisador para armazenar energia nos tanques de hidrogênio. No final, a energia verde é produzida e pode ser utilizada nas suas máquinas de produção ou instalações da fábrica, reduzindo significativamente a sua pegada de carbono.
♻️⚡🔌 Também podemos ir mais no lado elétrico, com este gêmeo digital de um microrrede à base de hidrogênio verde. O objetivo é otimizar a eficiência global do sistema considerando o gerenciamento térmico. Você pode verificar seu mix de energia (solar, eletrolisador, combustível, célula, bateria,…) ao longo de meses. Para finalmente verificar se é compatível com a carga elétrica e se pode ser fornecido adequadamente à rede.
☀️⚡🌻🌏 Você pode até considerar usar painéis solares para produção de eletricidade com energia solar, que pode ser armazenada em baterias com BESS (sistemas de armazenamento de energia em baterias). O gêmeo digital pode ajudar a encontrar as configurações ideais para dimensionar os painéis solares dependendo da sua localização GPS (se você estiver em Tóquio, Berlim, Madrid ou Detroit) com diferentes irradiâncias solares, condições climáticas, …) para simular se é suficiente para forneça eletricidade suficiente para todas as suas fábricas dependendo das estações ou durante os diferentes meses do ano.
🚢🐟 Para entrega em navio ao enviar sua produção para diferentes países em todo o mundo, você pode considerar a modernização navios de carga com rotores Flettner para melhorar a propulsão. É uma forma de aumentar a economia de combustível e obter uma redução significativa das emissões de CO2 com apenas um pequeno investimento.
Você pode até estudar o influência das condições da rota marítima (bom tempo, mau tempo) e a velocidade do navio (lento, rápido) no tempo de viagem, na economia de combustível e nas emissões de CO2.
Só para dizer que o System Simulation é perfeito e adequado para alcançar grandes conquistas de sustentabilidade na sua empresa.
Todos estão bastante impressionados com todos esses recursos para obter ótimos resultados. Mas não é apenas durante o processo de engenharia de produto com “Simulação para Design” que você pode se beneficiar dos recursos de Simulação de Sistema para atingir metas de sustentabilidade. Também através da “Simulação em Operações” onde ganhos práticos significativos podem ser alcançados diretamente no local, perto do dispositivos de hardware.
A técnica de “Simulação em Operações” ajuda a aproveitar o modelo de simulação construído durante a fase de projeto para obter insights durante a operação da máquina ou em serviço. Seja com Edge Computing ou com Cloud Computing.
Aqui está um exemplo de «Simulação em Operações» com um Gêmeo Digital Executável (xDT). É um bomba de calor industrial para distritos com Controle Preditivo de Modelo (MPC).
🏘️🌡️♻️🔥 Praticamente é uma turbina a gás de ciclo combinado (GTCC) com uma bomba de calor adicionada, também um armazenamento. Isso é executado em tempo real, usando uma abordagem mista entre os dados transmitidos em campo e os resultados do modelo de simulação dinâmica. Assim permite prever em tempo real o comportamento futuro para que se possa beneficiar das fortes oscilações do preço da energia e dos perfis de produção. Com redução significativa de OPEX (despesas operacionais). Praticamente, é software (controlador) e hardware (plantas) em um sistema real.
Também podemos imaginar outros casos de uso em operações. Por exemplo, com a inteligência artificial (IA), onde os gémeos digitais podem ajudar a gerar uma grande quantidade de dados sintéticos. Portanto, substituiria a geração de dados por dispositivos de hardware nas operações, o que precisa ser repetido até que um novo cenário seja encontrado, online. As simulações de alta fidelidade podem imitar rapidamente o comportamento do hardware e gerar os dados necessários e reduzir os custos, investigando diversos cenários em poucos segundos de execução. Assim, os dados virtuais podem ser complementados com os dados operacionais reais, para treinar os algoritmos de IA antecipadamente, offline.
Para concluir, podemos alargar o âmbito da Simulação de Sistemas para ajudar a atingir as metas de sustentabilidade, até uma produção sustentável ao nível da fábrica. Normalmente os clientes têm interesse em obter métricas para a sua transparência de CO2, para optimizar a sua gestão de energia ou para saber melhor como utilizar as energias renováveis no local.
🏭🚗🚚 Visar a neutralidade carbónica da sua fábrica, implementando energias renováveis ou empilhadores a células de combustível de hidrogénio, baterias ou engajando-se na eletrificação de processos. Existem muitas opções de tecnologia disponíveis. A Simulação de Sistema pode definitivamente fornecer insights para selecionar as melhores opções, sistemas de armazenamento e configurações de planta, otimizando ao mesmo tempo o custo de operação. Também se pode ter em conta os edifícios industriais, o seu HVACR ou os sistemas envolventes para se tornarem mais sustentáveis. Ajuda a tomar decisões estratégicas para fazer a transição de suas fábricas ou instalações de montagem para alcançar operações neutras em carbono. Que grande objetivo!
Agora é hora de resumir os principais benefícios do uso do System Simulation for Sustainability.
- Avance em suas atividades de sustentabilidade, pois as soluções Simcenter System Simulation oferecem todos os recursos prontos para uso necessários – as ferramentas de análise de energia/potência, para verificar o impacto de biomateriais, para minimizar recursos, …
- Enfrente novos desafios ou requisitos com a Simulação de Sistemas à medida que as indústrias mudam para opções mais sustentáveis.
- Existem também algumas certificações como a ISO 50'001 e algumas outras que ajudam as organizações a integrar a sustentabilidade nas suas operações diárias.
- Finalmente, considere uma boa compreensão das expectativas, considerando metas verdes com poupança de energia, e não apenas redução de custos. Nesse caso, a Simulação de Sistema é apropriada para ter sucesso.
Se você perdeu, leia a Parte 1 desta série de blogs para obter uma visão geral de como a Simulação de Sistemas ajuda a ter sucesso em sua jornada de Sustentabilidade graças à digitalização.