ADI Signals+ – The Future of Energy, Cleantech and Sustainability (Sustainability Series #1)
The Future of Energy, Cleantech and Sustainability (Sustainability Series #1) by Analog Devices
Using the power of innovation to impact the world around us
Die Zukunft von Energie, Umwelttechnik und Nachhaltigkeit (Start der Nachhaltigkeitsserie #1)
Die Kraft der Innovation nutzen, um die Welt um uns herum positiv zu beeinflussen
Kimberly Blakemore,
Director of Environmental Sustainability / Direktorin für ökologische Nachhaltigkeit bei Analog Devices
Fiona Treacy,
Managing Director, Industrial Automation / Geschäftsführerin Industrielle Automatisierung bei ADI
Angaben zu den Autorinnen
Kimberly Blakemore
Kim ist Direktorin für ökologische Nachhaltigkeit bei Analog Devices. Sie konzentriert sich auf nachhaltigkeitsbezogene Geschäftsmöglichkeiten, einschließlich solcher, die den globalen Energiewandel zu Netto-Null-Emissionen ermöglichen. Kim bringt eine sektorübergreifende Sichtweise in ihre Arbeit ein, da sie zuvor Positionen in philanthropischen Investitionen und in der Unternehmensstrategie innehatte. Kim hat einen MBA-Titel (Master of Business Administration) in Nachhaltigkeit von der Antioch University New England und einen BA-Titel (Hochschulabschluß in Geisteswissenschaften) von der Cornell University.
Fiona Treacy
Fiona ist Geschäftsführerin des Bereichs Industrielle Automatisierung bei Analog Devices, wo Sie ein Entwicklungsteam für analoge Präzisionstechnologie, ein Markteinführungsteam und ein Geschäftsentwicklungsteam leitet, die sich alle auf die Beschleunigung der Kundenentwicklung konzentrieren. Zuvor war Fiona in den Geschäftsbereichen Fabrikautomation und Prozeßsteuerung, Industrielle Verbindungstechnik, Präzisionswandler und Instrumentierung in den Bereichen Technik, Anwendungen, Marketing und Business Management tätig. Sie hat einen Bachelor of Science (Bachelor-Abschluß der Naturwissenschaften) in angewandter Physik und Elektronik sowie einen M.B.A. Master-Abschluß in Wirtschaft und Verwaltung von der Universität Limerick.
THE FUTURE OF ENERGY, CLEANTECH AND SUSTAINABILITY (SUSTAINABILITY SERIES #1)
Die Zukunft von Energie, Umwelttechnik und Nachhaltigkeit (Start der Nachhaltigkeitsserie #1)
Seit über zwei Jahrzehnten warnen Wissenschaftler und Klimatologen vor den Auswirkungen der globalen Erwärmung und dem Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen, aber jetzt hat sich die Aufmerksamkeit auf Maßnahmen gelenkt und darauf, wie wir als globale Gesellschaft sowohl die Ursachen als auch die Ursachen angehen können.
Auswirkungen des Klimawandels
Halbleiter sind das Gehirn moderner Geräte, Elektrofahrzeuge (EVs), Smartphones, Roboter und darüber hinaus, und sie könnten den Schlüssel zur Lösung der Nachhaltigkeitskrise durch maßgeschneiderte Innovationen und adaptive Edge-Intelligenz darstellen. Dies ist der erste Artikel in einer Reihe, die beleuchten soll, wie innovative Technologieplattformen und Softwarelösungen Klimatechnologie ermöglichen und zum Dialog mit anderen über die Zukunft von Energie und Nachhaltigkeit einladen.
ERSTELLUNG DER (HEIßEN UND IMMER HEIßER WERDENDE) BÜHNE
Die Verfügbarkeit von Energie hat das soziale und wirtschaftliche Wachstum seit Beginn der industriellen Revolution untermauert, als Technologien wie Verbrennungsmotor, Dampfmaschine und Elektromotoren zu einer weltweiten Abhängigkeit von erschwinglicher und zentraler Energieerzeugung führten. In den letzten zwei Jahrhunderten wurde diese Energie durch die Verbrennung von Quellen auf Kohlenwasserstoffbasis bereitgestellt. Dies hat zwar ein großes Wirtschaftswachstum ermöglicht, aber dieses Wachstum war mit hohen Kosten verbunden. Seit 1820 sind die Treibhausgasemissionen um den Faktor 6861 gestiegen, was zu einer durchschnittlichen globalen Erwärmung von ~1,1 °C führt2 und zu einer Reihe bedeutender ökologischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Konsequenzen. Diese Auswirkungen reichen von 166 Millionen Menschen, die aufgrund von Klimakrisen in den Jahren 2015 – 2019 Nahrungsmittelhilfe benötigen3 bis hin zu katastrophenbedingten wirtschaftlichen Verlusten in Höhe von 3 Billionen US-Dollar von 2000 – 2019.4 Wenn die aktuellen Trends anhalten, wird die Welt bis 2050 doppelt so viel Energie benötigen wie heute, um den prognostizierten globalen Entwicklungspfad zu erreichen. Ohne Änderungen an unseren Energiequellen und allgemeinen Energieeffizienzstrategien wird erwartet, daß unser aktueller Emissionspfad bis 2050 zu einem Temperaturanstieg von 1,9 °C bis 2,9 °C führen wird (gegenüber dem vorindustriellen Niveau). Experten zufolge könnten die damit verbundenen Folgen auch zur Vertreibung von 33% der Weltbevölkerung5, zu einer Verringerung des globalen BIP um 11% bis 18%6 und zu jährlichen klimabedingten Katastrophenschäden von bis zu 23 Billionen US-Dollar führen.7
ELEKTRIFIZIERUNG UND ENERGIEEFFIZIENZ
Da die Gesellschaft versucht, drängende Probleme wie die globale Armut anzugehen, wird Energie für den universellen Zugang zu grundlegenden Dienstleistungen wie Elektrizität und nahrhaften Lebensmitteln von entscheidender Bedeutung sein. Um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden, muß die Welt jedoch bis 2050 Netto-Null-Emissionen erreichen und die globale Erwärmung auf 1,5 °C begrenzen. Der Schlüssel zum Erreichen dieser Ziele ist Energiewachstum und schnelle Dekarbonisierung.
WIR MÜSSEN JETZT HANDELN und unsere Emissionen um 81% reduzieren%.
Energiewachstum und schnelle Dekarbonisierung erfordern einen breiten Ersatz fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien (d.h. ein neunfaches Nachfragewachstum von heute bis 2050) und eine dramatische Verbesserung der globalen Energieeffizienz (d.h. ein doppelter Anstieg von heute bis 2050).8
“Es gibt eine beispiellose Gelegenheit, den Übergang zu sauberer Energie zu fördern, indem Technologien zur Erzeugung von Treibhausgasen durch die Elektrifizierung von Endanwendungen mit erneuerbaren Energien eliminiert werden. Ein Paradebeispiel, das bereits im Gange ist, ist der Ausstieg aus Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zugunsten von Elektrofahrzeugen", sagte Greg Henderson, Senior Vice President der Automotive And Energy, Communications and Aerospace Group.
“Da immer mehr Produkte für die Stromversorgung mit Strom ausgelegt sind, kommt das breitere Ökosystem der Stromerzeugungs-, Verteilungs- und Speichersysteme ins Spiel. Weltweit brauchen wir ein flexibles, widerstandsfähiges, effizientes und sicheres Energiesystem.”
“Während das Energienetz für erneuerbare Energiequellen umgestaltet wird, muß der Fokus auf der Steigerung der Energieeffizienz in allen Anwendungen liegen. Gemessen an den Gesamtemissionen werden rund 50% der weltweiten Energie von der Industrie verbraucht.9
Durch den Einsatz von Technologien für digital vernetzte Fabriken können wir die Steuerung des Industriebetriebs in bestehenden Industriebrachen verbessern und so die Produktivität steigern, was Vorteile für die gesamte Wertschöpfungskette mit sich bringt und eine Differenzierung im Wettbewerb ermöglicht", sagte Martin Cotter, Senior Vice President der Industrial and Multimarkets Group.
“Investitionen in Nachhaltigkeitsziele und Steigerung der Rentabilität schließen sich nicht gegenseitig aus:
Durch Investitionen in industrielle Effizienz haben wir das Potenzial, den Energieverbrauch zu senken, aber auch die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Die Welt braucht sowohl neue als auch nachgerüstete Fabriken und vernetzte, adaptive digitale Fabriken sollen Energie sparen und damit Emissionen reduzieren.”
ELEKTRIFIZIERUNG UND EFFIZIENZ ERMÖGLICHEN
Enormes Wachstum bei niedrigen Emissionen Vermögensausgaben sind am Horizont8
McKinsey schätzt, daß die jährlichen Ausgaben für physische Vermögenswerte bis 2035 um 4,5 Billionen US-Dollar steigen werden, um den Übergang zu emissionsarmen Vermögenswerten zu unterstützen, was kumulierten Ausgaben von 78,4 Billionen US-Dollar in diesen Jahren entspricht.8 In den von ADI bedienten Endmärkten erwarten wir weltweite Investitionen in industrielle Effizienz und Gebäudesanierungen sowie in die fortgesetzte Unterstützung des EV-Einsatzes und der EV-Infrastruktur, der Ökostromerzeugung und der Netzmodernisierung. ADI ist zuversichtlich in Bezug auf die Größe und Wahrscheinlichkeit dieser erhöhten Kapitalausgaben dank des Zusammentreffens weltlicher Trends. Dazu gehören eine verstärkte Regulierung, steigende private und öffentliche Verpflichtungen, wachsende private Investitionen, die zur Neige gehenden Kohlenstoffmärkte und die sinkenden Gesamtbetriebskosten für Endanwendungen wie Solarmodule.
WAS WÄRE, WENN DIESE EMISSIONSARMEN ANLAGEN IN GROßEM MAßSTAB EINGEFÜHRT WÜRDEN?
Die erwarteten Ausgaben für emissionsarme Anlagen bieten die Möglichkeit, ein Szenario in Betracht zu ziehen, in dem umweltfreundlichere Lösungen vollständig übernommen und skaliert werden. Es ist mehr als eine Lösung erforderlich, um die globalen Treibhausgasemissionen von derzeit 51 Milliarden Tonnen (oder 51 Gt) pro Jahr auf netto Null zu senken.
“Wir haben uns selbst herausgefordert, das Ausmaß der Dekarbonisierung zu verstehen, das Lösungen wie die von ADI potenziell ermöglichen könnten, wenn diese Endanwendungen vollständig übernommen und skaliert würden. Wie sich herausstellt, ist es ungefähr die Hälfte ", sagte Tony Montalvo, Vizepräsident für Technologie und ADI-Fellow. “Wir wollten die positiven Auswirkungen unseres breiteren Lösungsportfolios miteinander verbinden und uns auf die Endanwendungen konzentrieren, bei denen unsere Technologie ein entscheidender Faktor ist.”
Eine Möglichkeit, Emissionen zu eliminieren und zu reduzieren
Wenn Endanwendungen, die teilweise durch Technologien wie die von ADI ermöglicht werden, vollständig übernommen und skaliert würden, könnte etwa die Hälfte der Emissionen eliminiert oder reduziert werden.10 Unsere Bewertung ergab zwei Hauptkategorien von Endlösungen – solche, die entweder die traditionelle, treibhausgaserzeugende Endtechnologie verdrängen oder solche, die die Technologie energieeffizienter machen.
Beispiele für Verdrängungstechnologien sind Elektrofahrzeuge, die Energiewende und Elektrolyseure mit erneuerbaren Energien.
Beispiele für energieeffizientere Endprodukte sind Industriemotoren, drahtlose 5G-Kommunikation und vernetzte HLK-Systeme.
Wir sind uns bewußt, daß die Technologien von ADI nicht die Endprodukte selbst sind. In vielen Fällen wäre die Endanwendung jedoch ohne sie nicht lebensfähig. Ein Beispiel sind Elektrofahrzeuge, die auf Lithium-Ionen-Batterien angewiesen sind und ohne Batteriemanagementtechnologie nicht lebensfähig wären, die ständig den Zustand jeder Zelle bewertet, die Zellen im Batteriepack ausbalanciert und sicherstellt, daß die Batterie niemals unter- oder überladen wird. Das Batteriemanagement – eine Technologie, bei der ADI Marktführer ist – ist somit eine Schlüsseltechnologie für Elektrofahrzeuge. Während wir uns eine Welt vorstellen, in der die vollständige Einführung von Elektrofahrzeugen Realität ist, erkennen wir an, daß Fortschritte bei der Batteriemanagement-Hardware und -Algorithmen neben Fortschritten an anderen technologischen Fronten, einschließlich Batteriechemie und effizienten, kostengünstigen und zuverlässigen Antriebssträngen, stehen werden.
Ein weiteres Beispiel dafür, wie ADI-Lösungen möglicherweise zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen, ist der Einsatz von Frequenzumrichtern unter Verwendung der Präzisionssteuerungstechnologie von ADI. Diese werden in Kombination mit Motorsystemen eingesetzt, deren Last oder Drehzahl sich ändert. Die ADI-Technologie ermöglicht eine präzise Anpassung der Motordrehzahl und des Drehmoments an die zu kontrollierende Last.
Dies spart Energie, indem die Leistung des Motors an die jeweilige Aufgabe angepaßt wird. Die Kombination aller Motoren mit Antrieben könnte potenziell 10% der globalen Emissionen einsparen. Wenn Endanwendungen (wie Elektrofahrzeuge oder Frequenzumrichter), die teilweise durch die Technologie von ADI ermöglicht werden, vollständig skaliert und übernommen würden, könnte die Gesellschaft ~ 26 Gt weniger Treibhausgasemissionen realisieren.10
Diese Offenbarung untermauert unser Bestreben, unsere führende einzigartige Position in den Endmärkten zu nutzen, um zur Dekarbonisierung mehrerer Sektoren beizutragen. Erfahren Sie in den kommenden Folgen dieser Serie mehr über die Fähigkeit von ADI, Emissionen zu eliminieren und zu reduzieren.
ES IST JETZT AN DER ZEIT ZU HANDELN
Veränderung des Meereises und der Sonnenabsorption in den Sommermonaten in der Arktis zwischen 2000 und 2014. Blau zeigt an, wo das Meereis abgenommen hat, und Rot zeigt, wo die Absorption der Sonnenstrahlung zugenommen hat. Die Realität des Klimawandels ist, daß wir überall Beweise sehen – das arktische Meereis schmilzt mit einer Rate von fast 13% pro Jahrzehnt11, ein Verlust an Ozeansauerstoff, der sich auf tropische Korallenriffe auswirkt12, und ein Anstieg des CO2-Gehalts und ein Rückgang der Artenvielfalt in Regionen auf der ganzen Welt.13
Die richtige Technologie, Infrastruktur und Verpflichtungen sind erforderlich, um die Treibhausgasemissionen bis 2050 drastisch zu senken. Es besteht ein erhebliches ungenutztes Potenzial, und die nächsten Jahre sind entscheidend, um bestehende Lösungen in großem Maßstab zu entwickeln und in bahnbrechende Innovationen zu investieren. Wir sind bestrebt, mit Kunden zusammenzuarbeiten und Emissionsreduktionen in großem Maßstab zu ermöglichen.
BEGLEITEN SIE UNS UND BLEIBEN SIE DRAN , während wir unsere Serie darüber fortsetzen, wie wir zusammenarbeiten können, um gemeinsam auf Null zu kommen. ADI ist kein Unbekannter darin, technologische Revolutionen zu ermöglichen. Unsere Geschichte (und Zukunft) als Katalysator für bahnbrechende Fortschritte basiert auf unserer reichen Fachkompetenz und unserer Kernkompetenz, mit unseren Kunden zusammenzuarbeiten, um umfassende Lösungen für ihre – und die schwierigsten Probleme der Welt – zu entwickeln.
Es gibt keinen besseren Zeitpunkt als jetzt für uns, diese Kompetenzen zu nutzen, um mit unseren Partnern die Lösungen zu entwickeln, die für den Netto-Null-Übergang benötigt werden.
Verweis
1 Hannah Ritchie, Max Roser und Pablo Rosado (2020) - “CO₂- und Treibhausgasemissionen”.
2 NASA Earth Observatory - “Welt des Wandels: Globale Temperaturen”.
3 Patrick Galey, Marlowe Hood und Kelly MacNamara (2021) - “Entwurf des UN-Klimaberichts: Auswirkungen auf die Menschen”.
4 Gabriel Gordon-Harper (2020) - “Der UNDRR-Bericht fordert eine verbesserte Governance, um das " systemische Risiko” anzugehen".
5 Harry Gray Calvo und Gayle Markovitz (2022) - “Globale öffentliche Vorbereitungen für “schwerwiegende” Auswirkungen des Klimawandels bis 2032, neue Umfrageergebnisse”.
6 Swiss Re (2021) - “Die Weltwirtschaft wird durch den Klimawandel bis zu 18% des BIP verlieren, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, zeigt die Stresstest-Analyse des Swiss Re Institute”.
7 Tom Kompas, Van Ha Pham, Tuong Nhu Che (2018) - " Die Auswirkungen des Klimawandels auf das BIP nach Ländern und die globalen wirtschaftlichen Gewinne aus der Einhaltung des Pariser Klimaabkommens".
8 ADI-Analyse basierend auf Zahlen von “The economic transformation: What would we change in the net-zero transition.” McKinsey & Company. January 24, 2022.
9 Paul Waide and Conrad U. Brunner. “Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems.” International Energy Agency, 2011.
10 ADI analysis based on internal calculations assuming sustainable end applications are fully adopted and scaled. Additional study is needed to account for end products’ full life cycle. Source of 51GT is from Bill Gates’ book, How to Avoid a Climate Disaster.
11 World Wildlife Fund - “Six ways loss of Arctic ice impacts everyone”.
12 “Ocean Deoxygenation: A Driver Of Coral Reef Demise,” Reefcause Conservation, September 25, 2021
13 “Biodiversity - our strongest natural defense against climate change,” United Nations, 2022