Digitalisering van de industrie vanuit energieperspectief

De digitale revolutie - 2 pagina's tellende factsheet van het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek

De digitale revolutie

Digitalisering is het innovatieve gebruik van informatie- en communicatietechnologieën, met name de grootschalige uitrol van slimme apparaten en sensoren, waarbij vaak ook big data worden verzameld en geanalyseerd. Deze en andere relevante technologieën (zoals online platforms, cloud computing, het industriële internet van dingen, digitale tweelingen, 3D-printen, robots, kunstmatige intelligentie en blockchain) zijn elementen van geavanceerde fabricage, of geïntegreerde intelligente fabricage - de vierde industriële revolutie.

Digitalisering biedt kansen voor hooggekwalificeerde werkgelegenheid en innovatie, integratie van hernieuwbare energie, en verlaging van de bedrijfskosten. Zij optimaliseert industriële operaties en planning, verbindt energieproducenten en -gebruikers, en vergemakkelijkt nieuwe bedrijfsmodellen op basis van de circulaire economie, delen en leasen.

Op die manier draagt digitalisering bij tot veranderingen in de opzet van de energiemarkt, stimuleert zij de ontwikkeling van slimme steden, fabrieken, gemeenschappen en gebouwen, en maakt zij stadsverwarming en -koeling goedkoper en efficiënter. In de hele economie verschuiven strategieën waarbij digitalisering alleen wordt gebruikt om kosten te besparen en de productie op te voeren, naar de ontwikkeling van inkomstenstromen uit nieuwe diensten en maatwerk.

Nuttige digitalisering

Digitalisering verhoogt de efficiëntie in alle sectoren van de industrie, ook in de energie-intensieve, en in elke stap van het product- en procesontwerp en de productie:

• Bijna alles wordt ontworpen met computersoftware, van gebouwen tot mobiele telefoons tot verpakkingen. Het gebruik van digitale technologieën om producten te ontwerpen met het oog op hergebruik, delen, hergebruik en recycling kan de standaard worden.
• Kunstmatige intelligentie en slimme besturingen kunnen het tempo en de autonomie van experimenten verhogen, waardoor onderzoek en ontwikkeling goedkoper worden en de grote hoeveelheid energie die voor ventilatie wordt gebruikt, wordt verminderd.
• Digitale tweelingen en data-analyse optimaliseren productieprocessen voortdurend op efficiëntie en veiligheid, identificeren besparingsmogelijkheden en maken voorspellend onderhoud mogelijk.
• De voordelen van robots (vooral in de auto- en elektronicaproductie) en 3D-printing (in de lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en vervoer) zijn onder meer verbeterde nauwkeurigheid en minder afval.
• Het internet van de dingen maakt een betere traceerbaarheid van materialen en producten mogelijk (ook aan het eind van de levenscyclus) en verhoogt de benuttingsgraad van consumptiegoederen, voertuigen en fysieke infrastructuur. Het aantal aangesloten apparaten wereldwijd zal naar verwachting groeien van 15 miljard in 2015 tot 75 miljard in 2025 (Statista in IRENA, 2019).
• Blockchain kan worden gebruikt om operationele kosten te verlagen; de veiligheid of efficiëntie van transacties te verbeteren; eigendom, herkomst of authenticiteit aan te tonen; fraude en vervalsing te voorkomen; of contracten automatisch uit te voeren. Uitdagingen zijn onder meer integratie met andere digitale technologieën, de kosten van migratie en interoperabiliteit.
• Digitale technologieën verbeteren de levering door het optimaliseren van verzendingen, routes en verkeerssystemen. Er is ook potentieel voor gedistribueerde productie om de afstanden langs de toeleveringsketens voor producten te verkleinen.

Digitale technologieën en de nieuwe diensten die zij mogelijk maken, vergen energie om te kunnen functioneren. En voor zover digitalisering de efficiëntie van het energiegebruik verbetert, kan het de industrie ook aanmoedigen om meer energie te gebruiken. In totaal zijn er significante aanwijzingen dat energie-efficiëntiewinsten door de toepassing van geavanceerde digitale procesregelingen aanzienlijke besparingen kunnen opleveren tegen weinig of geen nettokosten (IEA, 2017). Gezien de onzekerheid in het potentiële netto-effect zijn prognosebenaderingen echter op hun plaats. Voor de hele economie wordt de verschuiving naar slimme producten en diensten (automatisering) geraamd op een extra energiebesparing in 2050 van 5% in een "Efficiënt" scenario en -11% (d.w.z. verloren energiebesparing) in een "Inefficiënt" scenario (Fraunhofer ISI, 2019).

De potentiële besparingen variëren naargelang van het type activiteit, de beheerssystemen, de cultuur en de mate van integratie van de toeleveringsketen. Veel industriële faciliteiten zullen alternatieve investeringen kunnen identificeren die meer energie kunnen besparen dan digitalisering, op zichzelf beschouwd. Er zijn echter belangrijke synergieën waarmee rekening moet worden gehouden: digitale technologieën vergemakkelijken andere maatregelen voor energie-efficiëntie en worden op hun beurt nog voordeliger wanneer de energie-efficiëntie eenmaal is verbeterd. Er moet ook rekening worden gehouden met een reeks andere voordelen, zoals lagere (en minder volatiele) bedrijfskosten, minder uitvaltijd en een betere productkwaliteit.

Zo kan bijvoorbeeld de assemblage van windturbines worden geoptimaliseerd met behulp van gegevenstraceerbaarheid. Op basis van gevestigde processen uit de vrachtwagenproductie heeft SiemensGamesa Renewable Energy een just-in-sequence-systeem geïmplementeerd om productiestoringen tot een minimum te beperken, en op afstand bestuurde zelfrijdende modulaire transporters om voltooide onderdelen van de assemblagelijn op gespecialiseerde roll-on/roll-off-schepen te brengen.

Digitalisering in de industrie kan ook helpen om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het net te handhaven. Door gebruik te maken van het internet van de dingen om belastingen aan te sluiten, te bundelen en te controleren, kan de industrie deelnemen aan de markten voor frequentieregeling en balanceringsdiensten aan het net leveren. In Finland, Frankrijk en elders wordt al op de vraag gereageerd. Op termijn moet dit een impuls geven aan de ontwikkeling van slimme energiesystemen die industriële clusters verbinden met energieopwekking, woongebouwen en stadsverwarming en -koeling.

Een ander belangrijk voordeel is dat digitalisering de elektrificatie van processen bevordert, en daarmee de integratie van een groter aandeel van hernieuwbare energiebronnen. Er moet ook rekening worden gehouden met bredere maatschappelijke voordelen zoals een betere luchtkwaliteit.

Wat moet er gebeuren?

Het beginsel van "energie-efficiëntie eerst" moet worden toegepast in alle stadia van ontwerp en invoering - en eventuele rebound-effecten moeten zorgvuldig worden gemonitord. Op die basis moet het beleid een brede toepassing van digitale technologieën aanmoedigen en deelname aan de vraagrespons mogelijk maken.

De mate van digitalisering en de penetratie van technologieën verschilt aanzienlijk per lidstaat, per regio en per bedrijfsgrootte. Overheidsinvesteringen kunnen nodig zijn om dit aan te pakken, evenals de uitbreiding van vaste en mobiele breedband met hoge capaciteit naar minder bevolkte en afgelegen regio's.

Hoewel Europa een goede positie inneemt wat betreft de kwaliteit van het onderzoek en het aantal startende ondernemingen, blijft het achter bij Japan, Korea en de Verenigde Staten wat betreft het aantal jaarlijks ingediende of toegekende octrooien op het gebied van kunstmatige intelligentie (OESO in González Vázquez, 2019). Bovendien moeten digitale technologieën voor industriële processen absoluut betrouwbaar zijn en dit vereist hooggekwalificeerde software-ingenieurs en uitgebreide tests. De financiering van onderzoek en ontwikkeling moet worden opgevoerd, ook voor nieuwe bedrijfsmodellen, en normalisatie- en interoperabiliteitsactiviteiten moeten worden geïntensiveerd.

Digitalisering levert economische voordelen op door een hogere productiviteit en nieuwe banen in geavanceerde fabricage en ondersteunende diensten. Bij de invoering ervan moet echter zorgvuldig worden gekeken naar de gevolgen voor bestaande banen, met name banen die voorspelbare, routinematige en repetitieve fysieke taken omvatten. Ongeveer 15% van de werkgelegenheid in de EU bevindt zich in de industrie, een aandeel dat tussen 2016 en 2018 stabiel is gebleven (Eurostat, 2019).

Hoewel digitalisering van invloed is op de algemene structuur van de werkgelegenheid, spelen ook veel andere factoren een rol, waaronder verstedelijking, deïndustrialisering en arbeidsmarktinstellingen. Tot op heden lijkt het netto-effect van technologische veranderingen op de werkgelegenheid neutraal of zelfs positief te zijn, wanneer rekening wordt gehouden met aanpassingsprocessen tussen bedrijven en sectoren (González Vázquez, 2019). Het is echter mogelijk dat de digitalisering anders verloopt, en wat het netto-effect ook is, het zal gevolgen hebben voor miljoenen banen, dus het zou verstandig zijn om de technologie te blijven volgen en vooruit te kijken.

Wat wordt er al gedaan?

Het pakket "Schone energie voor alle Europeanen" en de herziene richtlijn betreffende de energieprestaties van gebouwen bevatten belangrijke stappen in de goede richting, waarbij digitalisering nu een prominente rol speelt bij het ontwerpen van de elektriciteitsmarkt en het koolstofvrij maken van gebouwen. De Europese Green Deal geeft dit werk een nieuwe impuls, waarbij de dubbele klimaat- en digitale transitie centraal staat.

Europa heeft al een miljard euro geïnvesteerd in grootschalige proefprojecten van digitale industrieplatforms via Horizon 2020, waardoor de samenwerking tussen waardeketens en lidstaten is toegenomen. Belangrijke financieringsmogelijkheden in het volgende meerjarig financieel kader zijn het InvestEU-programma, Horizon Europe, Digitaal Europa, de financieringsfaciliteit voor Europese verbindingen en de structuur- en investeringsfondsen.

Een voorbeeld van een initiatief op dit gebied is het platform voor slimme specialisatie ten behoeve van industriële modernisering, dat slimme specialisatie en interregionale samenwerking combineert om het concurrentievermogen van de industrie en innovatie te stimuleren. Alle EU-regio's met hun clusters en industriële partners worden aangemoedigd deel te nemen en een partnerschap op een nieuw thematisch gebied kan door elke EU-regio of groep van regio's worden voorgesteld. Digitale innovatiehubs fungeren als een one-stop-shop door bedrijven toegang te bieden tot kennis, methoden en software, technologieplatforms en testfaciliteiten.

Wat de regelgeving betreft, is een voorbeeld het Europees Comité voor normalisatie - Europees Comité voor elektrotechnische normalisatie (CEN-CENELEC), dat normen heeft ontwikkeld voor elektriciteits- en telecommunicatienetwerken, energiebeheersystemen, gegevensformaten voor elektronische facturering en digitale vaardigheden.

Conclusie

De Europese industrie bevindt zich in een dubbele klimaat- en digitale transitie, en er zijn belangrijke synergieën tussen de twee, met name het potentieel voor energiebesparing en het koolstofvrij maken van de economie. Digitalisering heeft ook het potentieel om de arbeidsmarkt en werkgelegenheidspatronen te verstoren. Nieuw beleid, gebaseerd op een holistisch inzicht in de energie- en de digitale sector, zou deze neveneffecten echter verzachten en de voordelen maximaliseren.

Feedback en suggesties zijn welkom en kunnen worden gestuurd naar Lorcan Lyons: lorcan.lyons(at)ec.europa.eu.