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物聯網技術促進節能減排
[作者 Lorenzo Amicucci]   2022年06月23日 星期四 瀏覽人次: [1166]

未來世界是由數十億個電池供電的無線物聯網感測器連接,這將毫無疑問會對上游能源供給產生重大影響。但研究顯示,未來將有望實現淨能源節約。


上游能源成本

根據Transforma Insights和6GWorld最新發表的報告《到2030年新技術和新興技術的永續性發展研究》顯示:從現在到2030年,建置物聯網將使全球用電量增加34 TWh(terawatt-hour;太瓦時),另外需要使用相當於3 TWh電能的碳氫化合物燃料為組裝設備提供動力,以開發物聯網零組件。


另外,開發物聯網解決方案期間所消耗的水量將達到1.12億立方米。這份報告還指出,部署物聯網將耗用額外的碳氫化合物燃料,分佈和部署物聯網方案將耗用53 TWh電能。


除了建置物聯網的前期能源成本之外,由於物聯網設備在壽命週期內可能需要多次更換電池,因此製造和處理這些用於物聯網產品的電池將進一步影響環境。


最後,還必須考慮支援物聯網應用所需的網際網路和雲端基礎設施所消耗的能源。總體來說,這對於能源消耗實在不堪重負。


有望實現可觀的淨能源節約

儘管如此,全球資源等式仍有它積極的一面。Transforma報告結論指出,物聯網應用對環境帶來的積極影響,能夠抵消最初的投入,物聯網最終將證實物超所值。


例如,2030年物聯網應用將會節省超過1.8萬PWh(petawatt-hour;千兆瓦時)電能,遠遠高於2020年的0.6 PWh電能,加上額外節省的3.4 PWh碳氫化合物燃料用量,因而總共可節省大約5.2萬PWh能源。而為物聯網應用提供動力則需要653 TWh電力。這意味著物聯網技術很快就可以節省足夠的能源,以抵償開發和部署方面的能源支出,並且將會節省大約八倍於消耗量的能源。


這份報告顯示,到2030年物聯網設備還將節約接近2300億立方米水源,其中35%來自於改進的水網營運,以及智慧灌溉等物聯網農業應用所促進的平衡發展。


大數據和企業物聯網優勢

物聯網解決方案的策略性設計,目的在於提供顯著的節能優勢;而大數據(big data)帶來的優勢,預期會成為抵消物聯網的電力消耗和環境影響的重要一環。當與機器學習(ML)應用等有效結合時,物聯網將會產生大量資訊,以協助人們和組織機構更加瞭解能源成本,從而做出更好的環境決策。


此外,物聯網的主要環境效益來自於企業解決方案。物聯網消費設備目的在為消費者提供更好的價值主張,而企業的解決方案則通常是為了某種程度的效率提高。這些效率提升,一般體現在減少電力消耗或減少燃料或水源消耗上。例如,該報告預測到2030年最具影響力的節電應用將與智慧電網運營密切相關。


蜂巢式物聯網推動電力企業發展

電力企業不用等到2030年才能體驗到物聯網的優勢,他們已經改變營運方式來改進電網性能和最大限度地提高效率。例如,採用Nordic nRF9160 SiP構建的解決方案Apricity Ara可以通過LTE-M連接來遠端控制住宅熱水器,從而限制尖峰時段的電力消耗。這類管理功能可以幫助電力企業避免啟用昂貴且效率低下的輔助發電站來滿足額外的負載需求。


在其他領域,Irnas研究機構在RAM-1中使用Nordic的 蜂巢式IoT 技術,協助電力企業監控智慧電網以提高效率,並幫助將可再生能源更便利地連接到網路。


無電池的未來?

與此同時,專家們一致認為,數十億物聯網產品帶來的潛在電池廢棄,可能會對環境造成嚴重影響。但是,假使未來的無線感測器可以從環境中擷取能量,情況又會如何?高智慧晶片可以減少功率預算,而短距離或蜂巢式物聯網連接可以充分利用每一微瓦特電力。相應地,物聯網感測器更換電池的數量將會直線下降,人們將有可能實現一個更具永續性的美好未來。


在這個領域中,世界上第一個太陽能蜂巢式物聯網資產追蹤器,也就是採用nRF9160來推動的解決方案SODAQ TRACK SOLAR,不需要電池,可以僅依靠擷取到的太陽光就能永久運行,無需進行成本昂貴的電池檢查和更換。


倡導永續發展目標

Nordic身為倡導永續發展的綠色企業,將以永續發展的政策和實踐為首先要務。Nordic的產品本身擁有高靈活性,適用於各種各樣物聯網應用,最佳化能源、旅行、運輸、農業、製造、廢物處理和智慧城市等領域的資源使用,在自訂工作週期、輸送量和電池壽命之間協助客戶折衷平衡。隨著世界朝向更加永續的未來發展,物聯網開發人員將會發揮非常重要的積極作用。


(本文作者Lorenzo Amicucci任職於Nordic Semiconductor公司)


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