Hogyan csökkentheti a modern hidraulika a CO2 kibocsátást

A következő évtized kritikus lesz az éghajlatváltozás szempontjából. Az ipari vállalatoknak minden eddiginél nagyobb szükségük van arra, hogy megoldásokat dolgozzanak ki a CO2-kibocsátás tartós csökkentésére. A Boston Consulting Group és a VDMA által készített tanulmány szerint az ipari CO2-kibocsátást 2050-ig 30 gigatonnával kell csökkenteni ahhoz, hogy a párizsi klímamegállapodás követelményeit teljesíteni lehessen.

Ez óriási kihívás elé állítja az ipar szereplőit, akik központi szerepet játszanak ebben, azáltal, hogy gyártási folyamataikat a lehető leghatékonyabbá teszik. A már ma is rendelkezésre álló technológiák alkalmazásával a számítások szerint 13 gigatonnával csökkenthető a globális CO2 kibocsátás 2030-ig. Miért fontos ez? Kutatások szerint, ha 2030-ig nem tudjuk jelentős mértékben visszafogni az üvegházhatást, akkor nem tudjuk megakadályozni 2 Celsius fokos globális hőmérséklet emelkedést sem, aminek beláthatatlan következményei lennének ránk nézve.

A hidraulika új generációja lehet a megoldás

Ennek a tortának az egyik legnagyobb szelete az ipari hidraulika. Bár a hidraulikus rendszereket hagyományosan a magas energiafogyasztás jellemzi, a legújabb technológiákra ez már korántsem igaz. Ebben a cikkben bemutatjuk hogyan tudja a modern hidraulika a nagyobb energiahatékonysággal, csökkentett folyadékfogyasztással és az optimalizált erőforrás-felhasználással jelentős mértékben csökkenteni a globális üvegházhatást.

Meglévő hidraulikus rendszerek modernizálása

A meglévő hidraulikus rendszerek utólagos átalakítása számos iparág és vállalat számára előnyös lehet, lehetővé téve számukra, hogy csökkentsék szén-dioxid-kibocsátásukat és elkerüljék az esetleges pénzügyi szankciókat. Ilyen iparágak az acél- és fémgyártás, a bányászat, az ásványtan és a vegyipar, valamint az energia- és termelő cégek, beleértve a papír- és élelmiszeripart. Emellett, a hidraulikai szakemberek, például a Bosch Rexroth mérnökei, olyan megoldásokon dolgoznak, amelyek a "zöld" iparágak számára is alkalmasak, mint a hulladékfeldolgozó ágazat és a környezetbarát üzemanyag forgalmazás. Az energiaigényes acélipar például úgy válhat fenntarthatóbbá, ha zöld hidrogénnel helyettesíti a földgázt. A hidrogén szállítása, tárolása és töltőállomásokon történő elosztása is speciális hidraulikai megoldásokat igényel.

A modern hidraulika 3 alappillére

1. Kevesebb energia

A villamosenergia-fogyasztás csökkentése kulcsfontosságú az éghajlatváltozás elleni küzdelem szempontjából. Ez a szimulációs és egyéb szoftvereszközök használatával érhető el a rendszerek pontosabb tervezése, valamint a nyomásveszteségek minimalizálása révén. A változó fordulatszámú meghajtások környezetbarátabb alternatívát jelentenek a hagyományos fojtószelepvezérlő rendszerekkel szemben, amelyek sok energiát pazarolnak el hő formájában. Ezenkívül ezek a meghajtók kiküszöbölhetik a hűtőrendszerek szükségességét, ami még nagyobb energiamegtakarítást és költségcsökkentést eredményez. A meglévő kiszorítórendszerek hatékonysága növelhető a digitális vezérlőberendezésekkel történő utólagos felszereléssel, amelyek pontos vezérlést és új hatékonysági szintet biztosítanak.

A kinetikus pufferelés egy másik alkalmazható technika, amelynek során bizonyos rendszerek, például a présgépek vagy műanyag-feldolgozó gépek képesek tárolni a fékezési folyamatok során felszabaduló energiát, majd azt később a folyamat során felhasználni. Ez csökkenti a rendszer energiaigényét, és kisebb motorok és szivattyúk is elegendőek lehetnek.

Az utólagos átalakítás jellemzően növelheti a termelékenységet és a minőséget, mivel a hidraulikus folyamatok pontosabbá és dinamikusabbá tehetők. Egyes alkalmazások még azt is lehetővé teszik, hogy a tárolt fékenergia a hálózatból származó villamos energia egy részét helyettesítse.

2. Kevesebb folyadék

A fenntartható hidraulika megvalósításának második pillérje a fogyóanyagok felhasználására vonatkozik. Különböző tényezők, például a folyadék gázmentesítő viselkedése, a térfogatáram, a be- és kimeneti csövek elhelyezése, a levegő bevezetése a rendszerbe és a belső tartály kialakítása befolyásolhatják a tartály térfogatát és az olaj minőségét. A folyadékfogyasztás tartós csökkentésének biztosítása érdekében CFD-szimulációt lehet alkalmazni az új és a meglévő rendszerekhez optimalizált áramlási és gáztalanító egységek kifejlesztésére. Ezek az egységek kisebb tartállyal és kevesebb hidraulikaolajjal ugyanazt a teljesítményt képesek előállítani. Hagyományosan a tartály térfogatára vonatkozó ökölszabály a keringtetett térfogat három-ötszöröse volt, de pontos becslésekkel és innovatív gázmentesítési technikákkal ez ma már kettőre csökkenthető. Az integrált megoldások, mint például a CytroBox kompakt erőforrás és az ABMAXX moduláris egység, jelentősen csökkentették a tartályok térfogatát. Az aktív gázmentesítés gázmentesítési modulok segítségével egy másik megközelítés, amely az olaj oxigéntartalmát egy állandó nyomású rendszer segítségével szabályozza, amely a gázmentesítési szivattyút az aktuális gáztartalom alapján kapcsolja be/ki. Kevesebb folyadék használata kisebb tartályokat, alacsonyabb csere- és fogyasztási költségeket, kisebb egység alapterületet, valamint alacsonyabb üzemeltetési és biztosítási költségeket eredményez.

3. Kevesebb anyag

A fenntarthatóbb hidraulika elérésének harmadik pillérje az anyaghasználatra összpontosít. A CFD-szimuláció és az additív gyártás kombinációjának felhasználásával kisebb alapterületű és innovatív geometriájú hidraulikai alkatrészek állíthatók elő. Különösen előnyösnek bizonyultak a 3D-nyomtatott homokmaggal készült elosztók, amelyek optimális áramlási feltételeket biztosítanak derékszögű csatornafúrások nélkül, és lehetővé teszik a funkciók közvetlen integrálását. Emellett a testre szabott külső kontúr biztosítja, hogy a kompakt alkatrész tökéletesen illeszkedjen a rendelkezésre álló helyhez, és a lehető leghatékonyabb módon csatlakoztatható legyen. Ezek a testreszabott blokkok akár 30 százalékkal könnyebbek a hagyományos kialakításúaknál, így kevesebb anyagra van szükség a csővezetékekhez, csatlakozásokhoz és csavarkötésekhez. Kiterjedt kutatásokat követően a hidraulikus szelepelosztó tömbök mostantól additív gyártással nyomtathatók, ami még nagyobb anyagmegtakarítást és optimális áramlási jellemzőket eredményez. A Bosch Rexroth linzi üzemében a Felső-Ausztriai Alkalmazott Tudományok Egyetemének Intelligens Gyártási Központjával (CSM) együttműködve rozsdamentes acélból gyártanak szelepelosztókat. A Trumpf TruPrint gépén végzett szelektív lézeres olvasztásnak köszönhetően egy tipikus alkatrész súlya 74,4 százalékkal, 4,18 kg-ról 1,07 kg-ra csökkent.

Összefoglalás

A modern hidraulika számos iparágban jelentősen hozzájárulhat a CO2-kibocsátás csökkentéséhez. A meglévő hidraulikarendszerek utólagos átalakítása, valamint az energia- és folyadékfogyasztás csökkentését és az erőforrás-felhasználás optimalizálását célzó innovatív technológiák alkalmazása globális léptékben elérhető közelségbe hozza számunkra a párizsi klímamegállapodás teljesítését és egy élhetőbb, zöldebb jövő felépítését.