工業(yè)轉(zhuǎn)型是2022漢諾威工業(yè)博覽會的主旋律。鑒于當前的全球政經(jīng)形勢，人們正面臨自工業(yè)化以來最大的轉(zhuǎn)型——朝著資源節(jié)約、氣候中和和可持續(xù)生產(chǎn)的方向發(fā)展。在這個過程中，數(shù)字化、自動化、創(chuàng)新技術和可再生能源生產(chǎn)，都是確保供應和增長安全，同時實現(xiàn)氣候目標的動態(tài)驅(qū)動力。
加速綠氫經(jīng)濟發(fā)展
在歐洲的二氧化碳中性生產(chǎn)和能源安全方面，可再生能源發(fā)揮著關鍵作用，相關技術越來越受重視。在2022漢諾威工博會上，超過200家參展商致力于氫的主題，展示基于氫的可持續(xù)能源供應解決方案。為氫經(jīng)濟的加速發(fā)展提供了歐洲最大的平臺。通過風能和太陽能大量生產(chǎn)可儲存的綠氫，是成功實現(xiàn)快速能源轉(zhuǎn)型的關鍵。
弗勞恩霍夫研究所使用所謂的“參考工廠”展示了如何降低氫氣生產(chǎn)成本。該研究所利用數(shù)字孿生技術，繪制了氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)的必要元素。通過系統(tǒng)和深入的優(yōu)化，包括全新的雙極板多道次軋制工藝;插入微結(jié)構(gòu)以延長使用壽命并提高電解槽的效率;開發(fā)用于分配電解槽內(nèi)流體的集成組件的生產(chǎn)工藝;將數(shù)字噴墨印刷技術高效地用于催化劑涂層膜生產(chǎn)等，可將電解槽的成本降低四分之一。
GPJoule公司展示了德國最大的氫移動項目。該公司在德國北部石荷州的太陽能和風能公園附近建有5個生產(chǎn)綠氫的電解點和兩個加氫站，運營著2輛氫燃料巴士和30輛氫動力汽車。該項目的重點在于建立模塊化可擴展的氫氣生產(chǎn)和銷售網(wǎng)絡，屬于德國聯(lián)邦交通部“氫能和燃料電池技術國家創(chuàng)新計劃”的一部分。
西班牙的Iberdrola公司展示了目前為止歐洲最大的工業(yè)用氫氣項目。這個投資1.5億歐元的綠氫工廠由一個100兆瓦的光伏電站、一個存儲容量為20兆瓦時的鋰離子電池系統(tǒng)和20兆瓦的氫電解系統(tǒng)組成，每年可生產(chǎn)20萬噸的綠氫。該公司承認目前仍處于開發(fā)綠氫的早期階段，但預計未來生產(chǎn)成本能夠迅速下降。Iberdrola計劃到2030年獲得90億歐元的投資，目標是能夠提供4吉瓦的電解能力。
工業(yè)生物化將成趨勢
2022漢諾威工博會上，工業(yè)和制造自動化的領先企業(yè)Festo推出了帶量子傳感器的自動化生物反應器，展示了未來工業(yè)生物化的可能方法。藻類細胞利用葉綠體的光合作用將陽光、二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和化學能載體或有機材料。在具有適當傳感器、控制技術和自動化的生物反應器中，藻類的效率可以提高到陸地植物的一百倍。因此，它們在氣候中性循環(huán)經(jīng)濟方面具有相當大的潛力。
Festo將生物經(jīng)濟視為未來的經(jīng)濟體系，希望通過自動化技術大規(guī)模培養(yǎng)生物質(zhì)。作為代謝過程的產(chǎn)物，藻類產(chǎn)生脂肪酸、色素和表面活性劑，可用作生產(chǎn)藥品、食品、塑料或化妝品的原材料。Festo的生物反應器可用于自動培養(yǎng)藻類并控制其生長。其成熟的控制技術與最新的自動化組件可為微生物創(chuàng)造最佳的生長條件。整體充氣概念可確保從空氣中提取的二氧化碳均勻分布在循環(huán)生物流體中。
生物反應器的一個主要挑戰(zhàn)是精確確定生物質(zhì)的量。為此，F(xiàn)esto依靠初創(chuàng)公司Q.ANT的量子傳感器來提供有關生物體生長的精確和實時信息。通過Festo的特殊微流體組件，量子傳感器能夠?qū)蝹€細胞進行光學分析，從而可以精確確定生物質(zhì)的量。研究人員還在人工智能的幫助下檢查細胞的活力，優(yōu)化生物反應器以繁殖藻類培養(yǎng)物，或以最少的能量輸入維持預定的生長參數(shù)。
除了通過自動化和數(shù)字化優(yōu)化實驗設施外，F(xiàn)esto還與合作伙伴一起開發(fā)了一種自動分配器來改善單個酶的光合作用。所謂的人工光合作用為更有效地培養(yǎng)生物質(zhì)提供了另一個有希望的前景。此外，F(xiàn)esto還在進行相關的合成生物學研究，希望通過直徑約為90微米，包含所有必需的酶和生物催化劑的合成細胞，利用光來固定二氧化碳。
轉(zhuǎn)型緊扣氣候中和目標
漢諾威工業(yè)博覽會為數(shù)字化和可持續(xù)發(fā)展提供了重要動力。在過去的十年中，工業(yè)4.0占據(jù)主導地位，即借助信息和通信技術實現(xiàn)工業(yè)機器和過程的智能聯(lián)網(wǎng)。今天，一切都與二氧化碳中和生產(chǎn)有關，越來越多的公司為自己設定了雄心勃勃的目標，并正在完全轉(zhuǎn)變他們的生產(chǎn)和服務。
會上，博世展示了智能能源管理和聯(lián)網(wǎng)機器人如何使電池生產(chǎn)更加高效和可持續(xù);SAP介紹了如何使用軟件優(yōu)化廢物預防和排放管理;西門子展現(xiàn)了電動汽車制造商如何通過數(shù)字化和機器人技術實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展目標。
人工智能領域，德國人工智能研究中心展示了工業(yè)和醫(yī)學等領域的應用。醫(yī)學圖像處理方面，通過機器學習方法和深度學習網(wǎng)絡，自動分析和識別醫(yī)學圖像和圖像序列中的各種疾病模式、病變等。例如自動確定腦腫瘤的基本參數(shù)，為評估腫瘤的發(fā)展奠定基礎。信號處理方面，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式學習復雜的關系，能夠進行手勢識別、音頻事件檢測和睡眠分期評估等。海量數(shù)據(jù)有意識學習方面，可從記錄的大量數(shù)據(jù)中預測患者未來的健康狀況，幫助重癥監(jiān)護室的護士和醫(yī)生有的放矢照顧病人。
機器人和自動化領域，住友重機械減速機公司用于機器人應用的Tuaka驅(qū)動器獲得了2022漢諾威工博會赫爾墨斯獎。該產(chǎn)品的變速器、馬達以及帶安全功能的驅(qū)動器都是新的。結(jié)合傳感器和熱管理，它適用于服務機器人的高精度敏感應用以及與人的交互。(李山)
