【RMI】迈向零碳排放电子技术

近日，独立非营利机构RMI（Rocky Mountain Institute）发布了一份名为《迈向零碳排放电子技术：解锁制造设施中能源效率的力量》的行业研究报告。该报告深入探讨了电子制造业在全球能源转型和应对气候变化中的关键作用，特别强调了供应链能源管理的重要性，并提出了提升现有制造设施能源效率的策略和规划新设施以实现最佳能源效率的原则。报告中详细分析了电子制造业对环境影响的多个方面，包括能源消耗和排放，并提供了实际案例研究，展示了通过实施能源效率措施（EEMs）实现显著节能的潜力。这份报告为电子制造行业提供了宝贵的洞见和实用指导，旨在帮助企业减少能源需求、温室气体排放，并最终实现净零排放目标。

电子产品制造业正站在全球能源转型和应对气候变化的前沿。随着数字化、自动化以及5G、物联网和人工智能等技术的快速发展，电子行业对能源的需求不断增长，其环境影响也日益显著。据估计，电子行业造成了全球超过4%的温室气体排放。因此，提高能效成为了全球能源转型和抗击气候变化的关键支柱，直接减少能源需求、温室气体排放和对化石燃料的依赖。

供应链碳排放管理在电子制造业中至关重要。消费者电子产品供应商，包括半导体制造商、显示器制造商和最终组装商，占电子行业总排放量的77%以上。这突显了供应链上游活动对整体碳足迹的重大影响。有效管理这些供应链阶段的能源使用对行业向零排放目标迈进至关重要。数据显示，通过实施能源效率措施（EEMs），可以在几乎没有成本的情况下消除相当一部分排放。例如，装配线的能效改进可以减少整体供应链排放高达20%，减排成本从2030年的每吨二氧化碳当量负100美元到0美元不等。领先电子公司的商业案例表明，EEMs可以在现有设施中实现高达30%的能源节省，显著降低能源需求。

在最终组装、测试和包装（FATP）设施中管理能效尤为重要。FATP设施是电子产品如智能手机和电脑最后组装阶段的制造工厂。虽然FATP设施并不代表电子制造过程中最耗能和排放密集的阶段，但它们在能源管理方面很重要。FATP设施的主要能源消耗来自三大系统：生产、暖通空调（HVAC）和工艺空气。生产系统是最大的能源消费者，占32%，包括最终组装电子设备、测试和包装设备。HVAC系统约占总能耗的30%，包括整个设施的空调、通风和温度控制。工艺空气系统包括压缩干燥空气（CDA）、氮气和其他对生产过程至关重要的气体，占设施能耗的28%。

提升FATP设施能效面临多重挑战。这些设施的复杂性，包括多样化的操作和设备，使得在不中断正在进行的过程的情况下整合能效技术变得复杂。此外，升级机械和实施节能措施的高成本使得难以证明投资的合理性，并展示清晰的投资回报。优化过程以提高能效，同时保持高产品质量和遵守监管标准，增加了另一层难度。解决这些挑战需要一个战略性的方法，平衡技术进步、成本考虑和运营效率。

对于现有FATP设施，提高能效越来越重要。许多世界最大的FATP设施，特别是那些10-20年前在中国建造的，面临着迫切的全面能源升级和设备现代化需求。这种紧迫性因原始设备制造商（OEM）对电子行业内碳中和的承诺而加剧，包括其范围3排放的脱碳。此外，全球和地方标准和法规的收紧正在施加更严格的能效要求。优化现有FATP设施的能效涉及一个结构化的过程，包括几个关键步骤。第一步是进行能源审核，确认基线电力消耗并定义项目边界。其次是项目调查，在这个阶段进行现场检查，以识别和记录潜在的改进项目，并收集每个提议改进的基线数据。下一个阶段是项目实施和验收，在这个阶段评估项目提案，提交改造计划，并根据既定时间表执行项目。最后，进行节能测量和验证，收集实施后的数据并计算实际节能效果。

在进行任何改造工作之前，通过对FATP设施进行全面的能源审核来建立清晰的能源基线至关重要。这项审核提供了对当前能源消耗情况的关键理解，并确定了改进机会。有效的能源审核的关键考虑因素包括：全面覆盖主要能源消费者，重点关注能源强度映射，以及利益相关者的参与。

通过能源强度映射结果，下一步是确定并评估FATP设施中最耗能系统的EEMs。这包括对关键耗能系统如HVAC系统、工艺空气系统（包括CDA、氮气和真空）、生产过程以及其他支持设备如照明和个人电脑（PC）的潜在改进进行详细评估。

在规划新设施时，从现有FATP设施的改造中获得的教训对于设计新的FATP设施至关重要。虽然所有在改造部分讨论的EEMs都适用于新设施，但建造新设施提供了从一开始就实现最佳能效的额外机会。从一张白纸开始，可以采用整体设计方法，整合最新的节能技术和无缝集成系统，以最大化整个设施的能源性能。与改造不同，新设施可以为全面、长期的能效而设计。

新FATP设施的设计需要建筑师、工程师、环境顾问和运营管理者的合作。建立一套集成设计共享原则对于协调这些不同的观点和专业知识至关重要。这种一致性确保所有各方都致力于可持续性和谐效率的共同目标，简化决策过程，增强能效策略的有效性。

新FATP设施的集成设计实施涉及通过协同工作流程优先考虑能效。这种方法需要深入理解设施的能源需求，并实施创新解决方案以满足这些需求。传统方法通常将基本能源需求（如供暖、制冷、照明和工艺空气）视为独立的、独立的系统，这可能导致协同作用的机会被遗漏，效率降低。

通过采用将建筑布局与运营流程协调一致的集成设计方法，可以更有效和可持续地满足能源需求。本节将重点介绍实现能效的三个关键工作流程：建筑和设施布局设计，优化物理配置以增强能源性能；系统和设备设计，战略性选择和安排技术以最小化能源消耗，同时最大化生产效率；控制和监控系统，利用先进技术持续管理和完善能源使用。这三个工作流程共同体现了集成设计方法，确保设施设计和运营的所有方面协同工作。这种方法不仅解决了个别能源需求，还促进了全面战略，显著增强了设施的整体能效和可持续性。

这篇文章的灵感来自于《迈向零碳排放电子技术：解锁制造设施中能源效率的力量》这份报告。除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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