Indústria 4.0

Digitalização da indústria de uma perspectiva energética

10 Março 2020 por Lorcan Lyons
Digitalização da indústria de uma perspectiva energética

A revolução digital - Ficha de 2 páginas do Centro Comum de Investigação

 

A revolução digital

 

Adigitalização é a utilização inovadora das tecnologias de informação e comunicação, em particular a implantação em grande escala de dispositivos e sensores inteligentes, envolvendo frequentemente uma grande recolha e análise de dados. Estas e outras tecnologias relevantes (tais como plataformas online, computação em nuvem, a Internet industrial das Coisas, gémeos digitais, impressão 3D, robôs, Inteligência Artificial, e cadeia de bloqueio) são elementos de fabrico avançado, ou fabrico inteligente integrado - a quarta revolução industrial.

 

A digitalização oferece oportunidades de emprego altamente qualificado e inovação, integração de energias renováveis, e cortes nos custos operacionais. Optimiza operações industriais e planeamento, liga produtores e utilizadores de energia, e facilita novos modelos de negócio baseados na economia circular, partilha e aluguer.

 

Desta forma, a digitalização contribui para mudanças na concepção do mercado energético, impulsiona o desenvolvimento de cidades, fábricas, comunidades e edifícios inteligentes, e torna o aquecimento e arrefecimento urbano mais barato e mais eficiente. Em toda a economia, as estratégias estão a mudar da utilização da digitalização simplesmente para cortar custos e impulsionar a produção, para o desenvolvimento de fluxos de receitas a partir de novos serviços e personalização.

 

Digitalização benéfica

 

A digitalização aumenta a eficiência em todos os sectores da indústria, incluindo os de energia intensiva, e em cada etapa da concepção e produção de produtos e processos:

 

  • Quase tudo é concebido com software informático, desde edifícios a telemóveis e embalagens. A utilização de tecnologias digitais para a concepção de produtos para fins de reutilização, partilha, reutilização e reciclagem pode tornar-se o padrão.
  • A inteligência artificial e os controlos inteligentes podem aumentar o ritmo e a autonomia da experimentação, tornando a investigação e o desenvolvimento mais baratos e reduzindo a grande quantidade de energia utilizada para a ventilação.
  • Os gémeos digitais e a análise de dados optimizam continuamente os processos de fabrico para eficiência e segurança, identificam oportunidades de poupança, e permitem a manutenção preditiva.
  • Os benefícios dos robôs (especialmente no fabrico de automóveis e electrónica) e da impressão 3D (no espaço aéreo, equipamento médico e transporte) incluem uma maior precisão e a redução de desperdícios.
  • A Internet das Coisas permite uma maior rastreabilidade dos materiais e produtos (incluindo em fim de vida), e aumenta as taxas de utilização de bens de consumo, veículos e infra-estruturas físicas. Prevê-se que o número de dispositivos ligados a nível mundial aumente de 15 mil milhões em 2015 para 75 mil milhões em 2025 (Statista in IRENA, 2019).
  • O Blockchain pode ser utilizado para baixar os custos operacionais; aumentar a segurança ou eficiência das transacções; provar a propriedade; origem ou autenticidade; evitar fraudes e contrafacções; ou executar automaticamente contratos. Os desafios incluem a integração com outras tecnologias digitais, o custo da migração e a interoperabilidade.
  • As tecnologias digitais melhoram a entrega através da optimização dos envios, rotas e sistemas de tráfego. Há também potencial para a produção distribuída para reduzir as distâncias ao longo das cadeias de fornecimento de produtos.

 

As tecnologias digitais e os novos serviços que elas permitem requerem energia para funcionar. E na medida em que a digitalização melhora a eficiência da utilização da energia, pode também encorajar a indústria a utilizá-la mais. Em conjunto, há provas significativas de que os ganhos de eficiência energética resultantes da aplicação de controlos avançados de processos digitais podem produzir poupanças significativas a um custo líquido reduzido ou nulo (AIE, 2017). Contudo, dada a incerteza no potencial efeito líquido, as abordagens prospectivas são apropriadas. Em toda a economia, estima-se que a mudança para produtos e serviços inteligentes (automação) resultará em poupanças adicionais de energia em 2050 de 5% num cenário "Eficiente" e -11% (ou seja, poupanças de energia perdidas) num cenário "Ineficiente" (Fraunhofer ISI, 2019).

 

As poupanças potenciais variam de acordo com o tipo de actividade, sistemas de gestão, cultura e grau de integração da cadeia de abastecimento. Muitas instalações industriais serão capazes de identificar investimentos alternativos que podem poupar mais energia do que a digitalização, considerados isoladamente. Contudo, há importantes sinergias a ter em conta: as tecnologias digitais facilitam outras medidas de eficiência energética, e por sua vez tornam-se ainda mais benéficas uma vez que a eficiência energética tenha sido melhorada. Uma série de outros benefícios deve também ser tida em conta, tais como custos operacionais reduzidos (e menos voláteis), menos tempo de paragem, e melhor qualidade do produto.

 

Como exemplo, a montagem de turbinas eólicas pode ser optimizada utilizando a rastreabilidade dos dados. Com base em processos estabelecidos de fabrico de camiões, a SiemensGamesa Renewable Energy implementou um sistema just-in-sequence para minimizar falhas de produção, e transportadores modulares autopropulsionados à distância para mover peças completas da linha de montagem para recipientes roll-on/roll-off especializados.

 

A digitalização na indústria também pode ajudar a manter a estabilidade e fiabilidade da rede. A utilização da Internet das Coisas para ligar, agregar e controlar cargas pode permitir à indústria participar nos mercados de regulação de frequências e fornecer serviços de balanceamento à rede. A resposta à procura já está em vigor na Finlândia, França e noutros países. Com o tempo, isto deverá estimular o desenvolvimento de sistemas de energia inteligentes que liguem clusters industriais com a produção de energia, edifícios residenciais e aquecimento e arrefecimento urbano.

 

Outro benefício importante é que a digitalização promove a electrificação dos processos e, portanto, a integração de maiores quotas de energias renováveis. Deverão também ser tidos em conta benefícios societais mais amplos, tais como a melhoria da qualidade do ar.

 

O que precisa de ser feito?

 

O princípio da "eficiência energética em primeiro lugar" deve ser aplicado em todas as fases de concepção e implantação - e quaisquer efeitos de ricochete emergentes devem ser cuidadosamente monitorizados. Nesta base, as políticas devem encorajar a adopção generalizada de tecnologias digitais e permitir a participação na resposta à procura.

 

O nível de digitalização e a adopção de tecnologias varia consideravelmente por Estado-Membro, por região e por dimensão das empresas. Oinvestimento público pode ser necessário para resolver este problema, bem como a extensão da banda larga fixa e móvel de alta capacidade a regiões menos povoadas e remotas.

 

Embora a Europa se encontre numa boa posição em termos de qualidade de investigação e número de novas empresas, está atrasada em relação ao Japão, Coreia e Estados Unidos no número de patentes de Inteligência Artificial registadas ou concedidas anualmente (OCDE em González Vázquez, 2019). Além disso, as tecnologias digitais para processos industriais devem ser absolutamente fiáveis e isto exige engenheiros de software altamente qualificados e testes extensivos. O financiamento da investigação e desenvolvimento deve ser intensificado, inclusive para novos modelos de negócio, e as actividades de normalização e interoperabilidade devem ser intensificadas.

 

A digitalização proporciona benefícios económicos através de uma maior produtividade e de novos empregos em serviços avançados de fabrico e apoio. Contudo, a sua implantação requer uma cuidadosa consideração do impacto nos empregos existentes, em particular os que envolvem tarefas físicas previsíveis, rotineiras e repetitivas. Cerca de 15% do emprego na UE é na indústria, uma percentagem que se manteve estável entre 2016 e 2018 (Eurostat, 2019).

 

Embora a digitalização afecte a estrutura global do emprego, muitos outros factores, incluindo a urbanização, a desindustrialização e as instituições do mercado de trabalho, estão também em jogo. Até à data, o efeito líquido da mudança tecnológica no emprego parece ser neutro ou mesmo positivo, uma vez tidos em conta os processos de ajustamento entre empresas e sectores (González Vázquez, 2019). Contudo, é possível que a digitalização seja diferente, e qualquer que seja o efeito líquido que afecte milhões de postos de trabalho, pelo que uma monitorização e prospectiva tecnológica contínua seria prudente.

 

O que é que já está a ser feito?

 

O pacote "Energia Limpa para Todos os Europeus" e a Directiva revista "Desempenho Energético dos Edifícios " continham passos importantes na direcção certa, com a digitalização a desempenhar agora um papel proeminente na concepção do mercado de electricidade e na descarbonização dos edifícios. O Acordo Verde Europeu está a dar um novo impulso a este trabalho, com o clima duplo e as transições digitais no seu centro.

 

A Europa já investiu mil milhões de euros em grandes projectos-piloto de plataformas da indústria digital via Horizon 2020, aumentando a cooperação entre as cadeias de valor e os Estados Membros. As principais oportunidades de financiamento no próximo Quadro Financeiro Plurianual são o Programa InvestEU, Horizon Europe, Digital Europe, a Facilidade "Connecting Europe" e os Fundos Estruturais e de Investimento.

 

Um exemplo de uma iniciativa nesta área é a Plataforma de Especialização Inteligente para a modernização industrial, que combina a especialização inteligente e a cooperação inter-regional para impulsionar a competitividade industrial e a inovação. Todas as regiões da UE com os seus clusters e parceiros industriais são encorajadas a participar e uma parceria numa nova área temática pode ser proposta por qualquer região ou grupo de regiões da UE. Os Pólos de Inovação Digital funcionam como um balcão único, oferecendo às empresas acesso ao conhecimento, métodos e software, plataformas tecnológicas e instalações de teste.

 

Do lado regulamentar, um exemplo é o Comité Europeu de Normalização - Comité Europeu de Normalização Electrotécnica (CEN-CENELEC), que tem vindo a desenvolver normas para redes de electricidade e telecomunicações, sistemas de gestão de energia, formatos de dados para facturação electrónica e competências digitais.

 

Conclusão

 

A indústria europeia está a embarcar em transições climáticas e digitais gémeas, e existem sinergias importantes entre as duas, em particular o potencial de poupança de energia e descarbonização. A digitalização também tem o potencial de perturbar o mercado de trabalho e os padrões de emprego. No entanto, novas políticas baseadas num entendimento holístico dos sectores energético e digital mitigariam esses efeitos colaterais e maximizariam os benefícios.

 

Feedback e sugestões são bem-vindos e podem ser enviados para Lorcan Lyons: lorcan.lyons(at)ec.europa.eu.

 


Sobre Lorcan Lyons

Lyons

A Lorcan tem uma vasta experiência em política energética e ambiental a nível da UE e internacional. No Centro Comum de Investigação da Comissão Europeia, trabalha em aquecimento e arrefecimento, e digitalização.


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