استخدام نماذج أعمال الاقتصاد الدائري وتقييم دورة الحياة لتحسين استدامة المصاعد
بقلم ماركو توماتيس، كريستيان كوكورا، سينيسا ديوروفيتش، جوديث أبسلي، ديفيد جريفين، جوردان جريفين، روب كورنر ولورانس ستامفورد | الاستدامة | الموافق 6، 2023
دقيقة واحدة للقراءة
يُحسّن تجديد محركات المصاعد الأداء البيئي بشكل ملحوظ، حيث أظهر تقييم دورة حياة محركي Otis OVF20 وSchindler VF22BR انخفاضًا في التأثيرات البيئية بنسبة تتراوح بين 53% و91% لكل محرك، وانخفاضًا في النفايات الإلكترونية بنسبة تتراوح بين 72% و84% مقارنةً بإنتاج وحدات جديدة. وعلى مدار 18 فئة من فئات التأثيرات، يُقلل التجديد بشكل كبير من التأثيرات المتعلقة بالمواد، على الرغم من أن النقل إلى مواقع التجديد يزيد من بعض الأعباء المناخية والمتعلقة بالموارد. وعلى مدار عمر المصعد البالغ 25 عامًا، تُهيمن الكهرباء على التأثيرات (63% إلى 99%)، لذا فإن تركيب محركات مُجددة لا يُحقق سوى انخفاض بنسبة تتراوح بين 1% و17% في إجمالي تأثيرات النظام. وتُعد هذه النتائج متحفظة نظرًا لأن المحركات المُجددة قد تدوم لفترة أطول من المحركات الجديدة. ويمكن تحسين الخدمات اللوجستية واعتماد نماذج الأعمال الدائرية لتقليل الطلب على المواد والنفايات في البنية التحتية للمصاعد الحضرية بشكل أكبر.
يستكشف البحث إمكانية تجديد محرك الأقراص لتحسين استدامة المصعد.
بقلم ماركو توماتيس وكريستيان كوكورا وسينيسا دجوروفيتش وجوديث أبسلي وديفيد جريفين وجوردان جريفين وروب كورنر ولورنس ستامفورد
الملخص
يعيش حوالي 55 ٪ من سكان العالم حاليًا في المدن ، ومن المتوقع ارتفاع مستوى التحضر في المستقبل. لذلك ، فإن تشييد المباني الشاهقة آخذ في الازدياد ، وبالتالي ، فإن تركيب وصيانة المصاعد هي عوامل تمكين حاسمة بشكل متزايد. تعد المحركات الكهربائية أحد المكونات الرئيسية للمصاعد ، حيث تتحكم في حركتها وسرعتها وعزم دورانها. عادةً ما يكون عمر محركات المصعد أقصر من عمر المصعد ، وبالتالي ، يحتاج المحرك إلى استبدال مرة واحدة أو أكثر خلال عمر المصعد ، مما يساهم في التأثيرات البيئية. يستكشف هذا العمل إمكانية تجديد محرك الأقراص لتحسين استدامة المصعد. تم تقييم التخفيض المحتمل للتأثيرات البيئية المتعلقة باستخدام المحركات المجددة مقارنة بمحركات الأقراص الجديدة من خلال تقييم دورة الحياة (LCA). تم أخذ محركي مصعد ، OVF20 (Otis) و VF22BR (Schindler) ، في الاعتبار في هذا التقييم ، بما في ذلك جمع البيانات التجريبية حول المواد والكتل المكونة. عبر مجموعة من 18 فئة تأثير ، أظهرت النتائج أن تجديد محرك المصعد ينتج عنه تأثيرات بيئية أقل بنسبة 53-91٪ مقارنة ببناء محرك جديد ولديه القدرة على تقليل أحجام النفايات الإلكترونية بنسبة 72-84٪ اعتمادًا على محرك النظر. على مدار عمر نظام المصعد بالكامل ، يعد استهلاك الكهرباء هو المصدر الرئيسي للتأثيرات ، حيث يمثل 63-99٪ من الإجمالي ، بينما يساهم المحرك نفسه بنسبة 27٪. ومع ذلك ، من الممكن تقليل التأثيرات البيئية العمرية للمصعد بنسبة 1-17٪ عن طريق تركيب محركات مصاعد مُجدَّدة. بشكل عام ، تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن استخدام استراتيجيات الاقتصاد الدائري يمكن أن يحسن بشكل ملحوظ الاستدامة البيئية للمصاعد ويمكن أن يقترن باستراتيجيات المصاعد الخضراء الأخرى لتمكين المزيد من التحضر الصديق للبيئة.
: الكلمات المفتاحية مصاعد. دائرية؛ LCA ؛ النفايات الإلكترونية. التأثيرات البيئية؛ استراتيجية المصعد الأخضر محرك المصعد
1. مقدمة
تم الإبلاغ عن زيادات كبيرة في عدد سكان الحضر خلال الثلاثين عامًا الماضية ، حيث يقيم حوالي 30 ٪ من سكان العالم حاليًا في المدن ،[1] وتشير التوقعات إلى أنه من المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه.[2] أدى هذا التحضر السريع إلى تشييد مبانٍ أطول بشكل متزايد لتحسين استخدام الأراضي في المناطق الحضرية.[3] في هذا السياق ، تعتبر المصاعد ضرورية للحفاظ على إمكانية الوصول إلى المباني الشاهقة. وبالتالي ، منذ عام 2012 ، زاد عدد المصاعد المركبة في جميع أنحاء العالم من حوالي 11 مليون إلى أكثر من 18 مليونًا ،[4] مع استمرار النمو المتوقع في المستقبل المنظور: من المتوقع أن ينمو السوق من قيمته الحالية (99.30 مليون دولار أمريكي) إلى 120-130 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2029.[5، 6]
تناولت مجموعة متنوعة من المؤلفات العلمية السابقة حول المصاعد الأداء وكفاءة الطاقة والصيانة والتحكم وغيرها من القضايا التقنية في الغالب.[3 و 7-10] تعد محركات المصاعد أحد المكونات الرئيسية للمصاعد لأنها تتحكم في تحركاتها وسرعتها وموضعها وعزم دورانها. عندما تتعطل محركات الأقراص هذه ، يتم استبدالها عادةً بأخرى جديدة ، ويتم التخلص من محركات الأقراص المعيبة كنفايات إلكترونية. علاوة على ذلك ، فإن العمر الافتراضي لمحرك المصعد ، والذي يختلف اعتمادًا على نموذج القيادة ، يكون عادةً أقصر من عمر المصعد نفسه (الأخير يتراوح بين 20 إلى 30 عامًا على الأقل).[8، 11] وبالتالي ، من الممكن أن يتم استبدال محرك الأقراص عدة مرات خلال عمر المصعد. وبالتالي ، فإن تجديد محركات المصاعد المعطلة يمكن أن يقلل بشكل كبير من كمية النفايات الإلكترونية الناتجة. ومع ذلك ، على حد علم المؤلفين ، لا توجد منشورات سابقة تبحث في آثار الاستدامة البيئية لمثل هذه الاستراتيجية الدائرية في قطاع المصاعد.
وفقًا لذلك ، تستخدم هذه الدراسة LCA للتحقيق في تأثير وبصمة تجديد محرك المصعد وفقًا للإجراءات التي طورتها شركة مقرها المملكة المتحدة - Northern Drives and Controls (NDC) Ltd. - وتقارن هذا بالممارسة الصناعية القياسية لتركيب بديل جديد محركات. يتم استخدام محركي مصعد تجاريين مختلفين ، وهما OVF20 (Otis) و VF22BR (Schindler) ، كنماذج نموذجية. من أجل توفير سياق أوسع لتأثيرات محرك المصعد ، يتم تقييم استدامته البيئية أيضًا كجزء من نظام المصعد بأكمله. الهدف من هذا التقييم هو تحديد الفوائد المحتملة لتطبيق خيارات إدارة النفايات التي تلتزم بمبادئ الاقتصاد الدائري لمحركات المصاعد. على نطاق أوسع ، تهدف هذه الدراسة إلى توفير مزيد من الأسس لنماذج الأعمال الدائرية في القطاعات التي تتعامل مع الإلكترونيات و / أو البنية التحتية الحضرية.
2. منهجية
تم تطوير نماذج LCA وفقًا لإرشادات ISO 14040/44 ،[12، 13] وبالتالي ، فإن هدف ونطاق الدراسة ، وتحليل المخزون ، وتقييم الأثر وتفسيره موصوفان أدناه. اتبعت جميع التقييمات نهج الإسناد وبرنامج GaBi 10.5[14] تم استخدامه لنمذجة النظام.
2.1 الهدف والنطاق
كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تقييم الآثار البيئية لتجديد محركات المصاعد مقارنة بتركيب محركات جديدة. لحساب التباين بين محركات الأقراص ، تم اختيار نموذجين مختلفين لتحليلهما جنبًا إلى جنب: Otis OVF20 و Schindler VF22BR. تم اختيار هذه النماذج المحددة بناءً على انتشارها في السوق ، على النحو الذي تحدده الخبرة المباشرة لشريك المشروع NDC Ltd.
كان الغرض من هذه الدراسة هو السماح بتحديد مزايا وعيوب محركات الأقراص المُجددة ، فضلاً عن فرص التحسين. كان الهدف الثانوي هو تقييم الاستدامة البيئية للقيادة في سياق نظام المصعد بأكمله لتحديد مدى صلة محرك المصعد بتأثيرات المصعد.
الوحدة الوظيفية (FU) لمحرك المصعد هي "تجديد أو إنتاج وحدة محرك" ، بينما بالنسبة لـ LCA لنظام المصعد ، فإن الوحدة الوظيفية هي "25 عامًا من تشغيل المصعد" ، والتي تمثل متوسط عمر مصعد.[8 و 11 و 15]
تم النظر في نهج من المهد إلى اللحد لإنتاج / تجديد محرك المصعد (الشكل 1). تتضمن حدود النظام لعملية التجديد نقل محرك الأقراص إلى موقع الإصلاح ، والاختبار لتقييم المكونات التي يجب استبدالها ، والإصلاح ، ومجموعة ثانية من الاختبارات لتقييم ما إذا كان محرك الأقراص الذي تم تجديده يعمل كما هو متوقع ، والتخلص من النفايات الإلكترونية المنتجة ونقل القيادة المجددة إلى موقع المصعد. تم النظر في نظام أبسط لتجميع محرك جديد ، والذي يتضمن تجميع محرك جديد ، ونقله إلى موقع المصعد والتخلص من محرك الأقراص المكسور. بالنسبة لـ LCA لنظام المصعد ، تم أيضًا حساب استهلاك الكهرباء مدى الحياة للمصعد.

2.2 بيانات الجرد
يُبلغ الجدولان 1 و 2 عن بيانات المخزون لمحرك الأقراص OVF20 و VF22BR ، على التوالي. تم توفير بيانات الجرد لعمليات التجديد مباشرة من قبل شركاء المشروع NDC Ltd. ، في حين تم تقدير رصيد المواد للمحركات نفسها بشكل تجريبي عن طريق تفكيك كل محرك ووزن وتحديد مكوناته. تم إجراء ذلك في مختبر تحويل الطاقة بجامعة مانشستر ، حيث تم تفكيك كل محرك تم تقييمه بطريقة منهجية باتباع الإرشادات التجارية وتقييم الخصائص المطلوبة للتجمعات الفرعية الخاصة به. تم الحصول على بيانات أساسية للمواد والطاقة من Ecoinvent 3.7 ،[16] على افتراض أن عملية التجديد تتم في المملكة المتحدة ، بينما يعتمد إنتاج محركات أقراص جديدة على موقع الشركة المنتجة. لاحظ المؤلفون أن بعض بيانات المخزون على الإلكترونيات في قاعدة بيانات Ecoinvent تعود في الأصل إلى العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وقد تتطلب التحديث لتعكس بدقة تصنيع الإلكترونيات الحالية. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود بيانات أحدث وقوية ، فإنها تظل المصدر الأكثر موثوقية.
لنقل محركات الأقراص الجديدة والمجددة ، كان من المفترض أن 60٪ من محركات الأقراص المعطلة ستأتي من المملكة المتحدة ، و 30٪ من أوروبا و 10٪ من الولايات المتحدة ، استنادًا إلى بيانات السوق الحقيقية من NDC Ltd. كان من المفترض أن يتم نقل محركات الأقراص من المملكة المتحدة إلى موقع التجديد عن طريق البر ، بينما ستكون الرحلات الجوية ضرورية لمواقع أخرى بناءً على وقت التسليم السريع الذي يتوقعه مالكو المصاعد. تم أيضًا حساب رحلات العودة إلى موقع المصعد. تم النظر في النقل بالجملة عن طريق الشحن إلى المستودعات الموجودة في بلدان مختلفة لمحركات الأقراص الجديدة ، مع رحلات قصيرة المدى أو النقل البري المفترض لنقل محركات الأقراص من المستودع إلى موقع المصعد. تم النظر في مسافة نقل تبلغ 50 كم إلى موقع التخلص لجميع عمليات معالجة النفايات. يتم تقدير النسب المئوية للمواد المختلفة المعاد تدويرها أو التي يتم طمرها وفقًا للبيانات الإحصائية الخاصة بالبلد واللوائح ذات الصلة.[17-21]
لتقدير استهلاك المصعد للكهرباء ، تم استخدام حاسبة الطاقة المقدمة من TK Elevator.[22] بالنسبة لدراسة الحالة هذه ، تم افتراض أن وحدة القيادة كانت جزءًا من مصعد مكتب مُجهز بسعة ستة أشخاص ، يخدم مبنى من ستة طوابق ويعمل بسرعة 0.8 م / ث. وعليه فقد قدر استهلاك الكهرباء بـ 89.9 ميغاواط ساعة على مدى 25 سنة من التشغيل. تم اعتماد مزيج الكهرباء في المملكة المتحدة لدراسة الحالة هذه ، باستخدام أحدث إصدار (حوالي 2017) متوفر في Ecoinvent: 39٪ غاز طبيعي ، 22٪ نووي ، 19٪ مصادر متجددة (طاقة شمسية ، طاقة مائية) ، 8٪ واردات ، 6٪ كتلة حيوية و 6٪ فحم. بالنظر إلى التخضير المستمر لإمدادات الكهرباء ، فإن استخدام مزيج حديث هو محافظ. لاحظ أنه تم استبعاد استهلاك الكهرباء من مروحة العادم وإضاءة الكابينة من هذا الإجمالي نظرًا لأنهما مستقلان عن محرك المصعد ومن غير المرجح أن يساهم بشكل كبير في الإجمالي. معدل استهلاك الطاقة لمحركي الأقراص قيد التحقيق أثناء التشغيل هو 9 و 2 كيلوواط لمحرك الأقراص OVF20 و VF22BR ، على التوالي.
العنصر | OVF20 | |||
| جديد | تجديد | وحدة لكل FU | كيف |
الهيكل | 14.1 | - | kg | الألمنيوم بشكل أساسي |
لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ب | 0.15 | - | m2 | يتضمن أربعة مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
محول | 409 | - | g | يتضمن محول واحد مركب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
المقاوم | 201 | - | g | يتضمن 19 مقاومات مركبة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
المكثف (مكثف التشغيل) | 1.1 | 1.0 | kg | يتضمن المكثفات الإلكتروليتية والأفلام المركبة على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تم استبدال 33 مكثفًا من أصل 34 في المتوسط أثناء التجديد |
مرشح خط الطاقة ج | 2.8 | - | kg | يتضمن 1.1 كجم من الشاسيه و 1.7 كجم من المكونات الإلكترونية |
وحدة IGBT | 1.5 | 1.0 | g | يتضمن أربع وحدات IGBT. يتم استبدال ثلاث من الوحدات الأربعة أثناء التجديد |
أوبتوكوبلر | 5.6 | - | g | تتضمن سبعة مقارنات بصرية مركبة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
مروحة التبريد | 1.9 | - | kg | تستخدم مروحة معدنية واحدة للتبريد |
قواطع | 1.6 | - | kg |
|
كتلة الكابلات | 745 | - | g |
|
محول الطاقة الحالي | 36 | 36 | g | يتضمن محولين للطاقة مركبين على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
امتصاص زيادة عابرة | 3.9 | - | g | يتضمن اثنين من ماصات التيار المركب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
أنبوب تصريف الغاز | 2.7 | - | g |
|
فتيل | 4.6 | 4.6 | g |
|
اختبار الكهرباء | - | 0.44 | كيلوواط ساعة |
|
استهلاك المصعد للكهرباء | 89.9 | 89.9 | ميجاوات |
|
النقل | 155 | 65.4 | TKM | مسافات النقل بناءً على مواقع مقر Otis و NDC |
b تعتمد عملية إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور على بيانات الأدبيات [23].
c تم تعديل عملية الخلفية من Ecoinvent لوصف المكون المحدد.
الجدول 1: بيانات المخزون لإنتاج وتجديد محرك OVF20 [FU = وحدة وظيفية]
2.3 تقييم الأثر
تم تقدير الآثار البيئية باستخدام طريقة تقييم الأثر ReCiPe 2016 V1.1 عند مستوى النقطة الوسطى ، باتباع نهج التسلسل الهرمي.[24] تم اختيار سبع فئات من التأثيرات ، بما في ذلك تغير المناخ ، والفئات المستندة إلى النضوب والسمية ، لهذا التقييم من فئات التأثير الـ 18 لطريقة ReCiPe نظرًا لارتباطها بالتقييم وتمثيلها للاتجاهات التي لوحظت.
3. النتائج والمناقشة
يوضح الشكل 2 تأثيرات دورة الحياة المقدرة لمحركات الأقراص OVF20 و VF22BR. لاحظ أنه ، لكل محرك أقراص ، تتم مقارنة الحالات المُجددة والجديدة بنسبة 1: 1. يعد هذا تحفظًا لأن عملية التجديد تعالج نقاط الفشل الشائعة لكل نموذج محرك ، مما يعني أن محرك الأقراص الذي تم تجديده ، في الواقع ، قد يستمر لفترة أطول من محرك جديد ، مما يؤدي إلى عدد أقل من محركات الأقراص المُجددة المطلوبة على مدار عمر المصعد مقارنة بمحركات الأقراص الجديدة.
يوضح الشكل 2 (أ) تأثيرات دورة حياة محرك OVF20 ، مما يدل على أن التجديد يؤدي إلى تأثيرات بيئية أقل (بنسبة 53-83٪) من إنتاج محرك جديد. في كلتا الحالتين ، تنجم التأثيرات بشكل أساسي عن المواد والطاقة المستخدمة في إنتاج محرك الأقراص أو تجديده (66-90٪ و 55-95٪ من إجمالي التأثير ، على التوالي).
في حالة القيادة المجددة ، يُظهر النقل مساهمات كبيرة في تغير المناخ (23٪) ، ونضوب الأحافير (22٪) والسمية البيئية الأرضية (15٪) ، بينما ظهر كمساهم بسيط في السمية البشرية (2٪) ، و مساهم مهمل (<1٪) في التأثيرات الأخرى. على العكس من ذلك ، ظهر النقل كمساهم ثانوي في التأثيرات البيئية للمحرك الجديد ، حيث يمثل ≤2 ٪ في جميع الفئات التي تم النظر فيها. ترجع المساهمة الأكبر للنقل في تأثيرات القيادة المجددة إلى تضمين النقل إلى موقع التجديد ورحلة العودة إلى موقع المصعد ، مع إجراء عمليات نقل أطول بالطائرة ؛ في المقابل ، تم افتراض النقل في اتجاه واحد والافتراضات المختلفة للمحرك الجديد (القسم 2.2).
تم إضافة المواد المعاد تدويرها إلى النظام كجزء من معالجة النفايات ، وبالتالي تقليل الآثار البيئية للمحرك الذي تم تجديده بنسبة 2-30٪. كانت أرصدة إعادة التدوير المطبقة على محرك الأقراص الجديد أكثر أهمية ، مما قلل من التأثيرات بنسبة 10-32٪ ، ويرجع ذلك أساسًا إلى إعادة تدوير هيكل الألومنيوم (الذي لن يتم التخلص منه أثناء التجديد). على الرغم من أن الأرصدة الأكثر أهمية تُعزى إلى معالجة النفايات في محرك الأقراص الجديد ، إلا أنه ينبغي ألا يغيب عن البال أنه يتم إنتاج المزيد من النفايات ، بما في ذلك 17.1 كجم من المعادن و 7.6 كجم من النفايات الإلكترونية ، مقارنة بمحرك تم تجديده (2.1 كجم من النفايات الإلكترونية) ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع تكاليف معالجة النفايات.
تم العثور على اتجاهات مماثلة لمحرك VF22BR ، حيث أدى التجديد إلى تقليل التأثيرات البيئية بنسبة 61-91٪ عن تلك الخاصة بمحرك الأقراص الجديد (الشكل 2 ب). برز تجديد المحرك (57-91٪) أو الإنتاج (57-89٪) كمساهمين رئيسيين في التأثيرات في كلتا الحالتين ، بينما يُظهر النقل مساهمة كبيرة في تأثيرات القيادة المجددة على تغير المناخ (25٪) ، ونضوب الأحافير (23٪) والسمية البيئية الأرضية (14٪) ، ولكن مساهمات ضئيلة في الفئات الأخرى. بالنسبة لمحرك الأقراص الجديد ، يمثل النقل ≤5٪ من التأثيرات. سمحت الاعتمادات من استعادة المواد المعاد تدويرها بتقليل تأثيرات كل من المحركات المجددة (2-29٪) والمحركات الجديدة (10-38٪). تعود الأرصدة الأكبر التي لوحظت للمحرك الجديد إلى الكتلة الأكبر من النفايات الناتجة عن التخلص منها (12.1 كجم من المكونات المعدنية و 13.4 كجم من النفايات الإلكترونية لكل محرك) مقارنة بالتخلص من المكونات المجددة (2.1 كجم من النفايات الإلكترونية لكل محرك). وبناءً على ذلك ، فإن تجديد محركات VF22BR يتيح خفضًا بنسبة 92٪ في إجمالي كمية النفايات الناتجة وخفضًا بنسبة 84٪ في كمية النفايات الإلكترونية.
بشكل عام ، يُظهر هذا التحليل بوضوح الفوائد المحتملة لتجديد محرك الأقراص مقارنة بالاستبدال بمحرك جديد. ومع ذلك ، يمكن تقليل الآثار البيئية للقيادة المجددة بشكل أكبر عن طريق تحسين الخدمات اللوجستية لتقليل مسافات النقل وتجنب الشحن الجوي ، حيثما أمكن ذلك. ولهذه الغاية ، أشار المؤلفون إلى أن مركز تطوير المؤسسات الأهلية بصدد إنشاء مراكز خدمة في العديد من البلدان الرئيسية ، مثل الولايات المتحدة وألمانيا وإسبانيا ، والتي ينبغي أن تتيح تبسيط الخدمات اللوجستية وبالتالي تقليل التأثير. أخيرًا،
من الصعب إجراء مقارنة قوية لاختلافات النقل في العالم الحقيقي بين محركات الأقراص الجديدة والمحركات التي تم تجديدها نظرًا لاختلاف ممارسات الأعمال وتعرض السوق والمتغيرات الأخرى عبر القطاع.
العنصر | VF22BR | |||
جديد | تجديد | وحدة لكل FU | كيف | |
الهيكل | 11.6 | - | kg | الألمنيوم بشكل أساسي |
ثنائي الفينيل متعدد الكلور | 462 | - | cm2 | يتضمن اثنين من ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
محول | 4.1 | - | kg | يتضمن محولين في الهيكل ومحولين أصغر مثبتين على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
المقاوم | 888 | - | g | يتضمن المقاوم في الهيكل وستة مقاومات أصغر مثبتة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
المكثف (مكثف التشغيل) | 871 | 871 | g | يتضمن المكثفات الكهربائية والمعدنية الغشائية المركبة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
مرشح خط الطاقة ج | 1.1 | - | kg |
|
وحدة IGBT | 277 | 277 | g | يتضمن وحدتين IGBT |
مزود الطاقة | 240 | 240 | g |
|
مروحة التبريد | 345 | 345 | g | تستخدم ثلاث مراوح بلاستيكية للتبريد |
قواطع | 337 | 337 | g |
|
كتلة الكابلات | 17 | - | g |
|
تتابع السلامة | 35 | 35 | g |
|
اختبار الكهرباء | - | 0.278 | كيلوواط ساعة |
|
استهلاك المصعد للكهرباء | 89.9 | 89.9 | ميجاوات |
|
النقل | 62.4 | 67.6 | TKM | مسافات النقل بناءً على مواقع مقر Otis و NDC |
b تعتمد عملية إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور على بيانات الأدبيات [23].
c تم تعديل عملية الخلفية من Ecoinvent لوصف المكون المحدد.
الجدول 2: بيانات المخزون لإنتاج وتجديد محرك VF22BR [FU = وحدة وظيفية]
3.1 تقييم نظام المصعد
يوضح الشكل 3 الآثار البيئية لنظام المصعد بأكمله ويوضح أن استهلاك الكهرباء مدى الحياة للمصعد هو المصدر الرئيسي للتأثيرات على التجديد (89-99٪) والمحركات الجديدة (63-99٪) ، لكلا طرازي القيادة. تم تقدير المساهمات الأكبر للمحرك الجديد (1-27٪) مقارنة بمحرك تم تجديده ، ولكن في كلتا الحالتين ، يُظهر محرك الأقراص نفسه مساهمات ضئيلة في تغير المناخ ، ونضوب الأحافير ، ونضوب المياه ، بالإضافة إلى ≤8٪ للتأثيرات الأخرى . هذا لأنه ، بناءً على البيانات المتاحة ، لا يوجد سبب لتوقع أي اختلاف في استهلاك الكهرباء للمصاعد التي تستخدم محركات جديدة مقابل محركات تم تجديدها ، وبالتالي ، فإن الكهرباء هي السائدة بالمثل في كلتا الحالتين. بشكل عام ، يوضح هذا التحليل أن استخدام محركات الأقراص المجددة لديه القدرة على تقليل تأثيرات دورة حياة المصعد بنسبة 1-17٪ لـ OVF20 وبنسبة 1-16٪ لـ VF22BR.
وتجدر الإشارة إلى أنه خلال عمر نظام المصعد ، من المرجح أن يصبح مزيج الكهرباء المزودة أقل من الكربون مع مساهمة أكبر من مصادر الطاقة المتجددة. وبالتالي ، من المرجح أن تنخفض المساهمة النسبية للكهرباء في التأثيرات البيئية بمرور الوقت ، مما يعني أن الأهمية النسبية للمحرك والأجهزة الأخرى ستزداد ، إلى جانب الفوائد المستمدة من التجديد.
4. الاستنتاجات
قيمت هذه الدراسة الفوائد البيئية المحتملة من المهد إلى اللحد لتجديد محركات المصاعد كاستراتيجية اقتصادية دائرية ، على عكس الممارسة التقليدية للاستبدال بوحدة محرك جديدة. في مقارنة فردية بين محركات الأقراص ، تُظهر النتائج أن محركات الأقراص المُجددة لديها القدرة على تقليل إجمالي كمية النفايات الناتجة بنسبة 91-92٪ وكمية النفايات الإلكترونية بنسبة 72-84٪ اعتمادًا على طراز محرك الأقراص . وقد لوحظ أيضًا أن الحد من استخدام المواد الذي يمكن تحقيقه من خلال استراتيجية التجديد يتيح تقليل التأثيرات البيئية لمحرك الأقراص بنسبة 53-91٪ ، مقارنةً بإنتاج محرك جديد. عند النظر في نظام المصعد بأكمله ، وجد أن استخدام الكهرباء هو المساهم الرئيسي في التأثيرات (63-99٪). ومع ذلك ، فإن المصاعد التي تستخدم محركات مجددة لديها القدرة على تقليل آثار دورة حياتها بنسبة 17٪ بسبب انخفاض كتلة المواد المطلوبة. تعتبر هذه النتائج متحفظة ، حيث أنه ، اعتمادًا على طراز محرك الأقراص وعملية التجديد ، قد يكون للمحرك الذي تم تجديده عمر أطول من محرك الأقراص الجديد بسبب التخلص من نقاط الفشل الشائعة. وبالتالي ، تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى الحد الأدنى من الفوائد المحتملة لنموذج الأعمال الدائري الموجه نحو الإصلاح.
بشكل عام ، يوفر التجديد إمكانية الحد بشكل كبير من الطلب على المواد وتوليد النفايات خلال عمر المصاعد ، مما يحسن استدامتها البيئية بشكل كبير. يجب أن تتناول الأبحاث المستقبلية تحسين لوجستيات النقل لمحركات المصاعد ، وتطبيق النماذج الدائرية على تقنيات القيادة الناشئة ، بالإضافة إلى المكونات الأخرى لأنظمة المصاعد.
قال ديفيد جريفين ، العضو المنتدب لشركة NDC:
"لقد اعتقدنا دائمًا أن نموذجنا - لتجديد محرك الأقراص عالي الجودة - لم يكن مجرد فرصة فعالة من حيث التكلفة للعملاء ولكنه نهج مستدام يحقق أقصى استفادة من الوحدات والمواد الموجودة. التجديد هو بديل حقيقي لشراء محركات أقراص جديدة ".




الإقرارات
يقر المؤلفون بامتنان بالتمويل المقدم من حساب تسريع أثر البحث والابتكار في المملكة المتحدة عبر جامعة مانشستر.
مراجع حسابات
[1] نظرة عامة على التنمية الحضرية ؛ البنك الدولي ، worldbank.org/en/topic/urbandevelopment/overview#1. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[2] KC Seto ، B. Guneralp ، LR Hutyra ، التوقعات العالمية للتوسع الحضري حتى عام 2030 والتأثيرات المباشرة على التنوع البيولوجي وأحواض الكربون. Proc Natl Acad Sci USA، 109، pp.16083-16088، 2012.
[3] Z. Dalala ، T. Alwahsh ، O. Saadeh ، التحكم في استعادة الطاقة في المصاعد مع تطبيق الإنقاذ الآلي. مجلة تخزين الطاقة ، 43 ، 2021.
[4] عدد المصاعد والسلالم المتحركة العاملة من 2012 إلى 2021 ؛ Statista ، statista.com/statistics/1201896/elevators-escalators-operation-worldwide/. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[5] سوق المصاعد العالمية - اتجاهات الصناعة والتوقعات حتى عام 2029 ؛ أبحاث سوق جسر البيانات
[6] حجم سوق المصاعد ؛ رؤى السوق العالمية
[7] D. Niu ، L. Guo ، W. Zhao ، H. Li ، تقييم أداء التشغيل للمصاعد بناءً على مراقبة الحالة وطريقة الترجيح المركبة. القياس ، 194 ، 2022.
[8] X. Zhang، MU Zubair ، إطالة العمر الإنتاجي للمصاعد من خلال استراتيجيات الصيانة المناسبة. مجلة هندسة البناء ، 51 ، 2022.
[9] X.-Y. جيانغ ، X.-C. هوانغ ، ج. هوانغ ، Y.-F. Tong ، مراقبة وتشخيص المصعد الذكي في الوقت الحقيقي: دراسات الحالة والحلول مع التطبيقات باستخدام الذكاء الاصطناعي. الحاسبات والهندسة الكهربائية ، 100 ، 2022.
[10] D. Niu ، L. Guo ، X. Bi ، D. Wen ، قرار فترة الصيانة الوقائية لأجزاء المصعد بناءً على طريقة التحسين متعددة الأهداف. مجلة هندسة البناء ، 44 ، 2021.
[11] S. Junnila ، A. Horvath ، AA Guggemos ، تقييم دورة الحياة لمباني المكاتب في أوروبا والولايات المتحدة. مجلة أنظمة البنية التحتية ، 12 ، ص 10-17 ، 2006.
[12] ISO ، الإدارة البيئية - تقييم دورة الحياة - المبادئ والإطار ، جنيف ، 2006.
[13] ISO ، الإدارة البيئية - تقييم دورة الحياة - المتطلبات والمبادئ التوجيهية ، جنيف ، 2006.
[14] GaBi ؛ Thinkstep ، thinkstep.com. تم الوصول إليها: 2019.
[15] ر كورنر ، مراسلات المشروع ، 2022.
[16] G. Wernet ، C. Bauer ، B. Steubing ، J. Reinhard ، E. Moreno-Ruiz ، B. Weidema ، قاعدة بيانات ecoinvent الإصدار 3 (الجزء الأول): نظرة عامة ومنهجية. المجلة الدولية لتقييم دورة الحياة ، 21 ، ص 1218-1230 ، 2016.
[17] AP 42 ، الإصدار الخامس ، المجلد الأول ، الفصل 12.8 ، عمليات الألمنيوم الثانوية ؛ وكالة حماية البيئة ، epa.gov/air-emissions-factors-and-quantification/ap-42-fifth-edition-volume-i-chapter-12-metallurgical-0. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[18] إعادة تدوير الألمنيوم. ALFED، alfed.org.uk/files/Fact٪20sheets/5-aluminium-recycling.pdf. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[19] صحيفة وقائع إعادة تدوير الألمنيوم ؛ IAI، international-aluminium.org/resource/aluminium-recycling-fact-sheet/. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[20] معدل إعادة تدوير النفايات الكهربائية والإلكترونية في المملكة المتحدة (المملكة المتحدة) من 2010 إلى 2018 ؛ Statista ، statista.com/statistics/632826/e-waste-recycling-uk/. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[21] التوجيه 2012/19 / EU للبرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي في 4 يوليو 2012 بشأن نفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية (WEEE) نص ذو صلة بالمنطقة الاقتصادية الأوروبية ؛ الاتحاد الأوروبي ، eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/؟uri=celex٪3A32012L0019. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[22] حاسبة الطاقة. design.na.tkelevator.com/tools/energy-calculator. تم الوصول إليه: يونيو 2022.
[23] E. Ozkan، N. Elginoz، F. Germirli Babuna، تقييم دورة حياة مصنع لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة في تركيا. Environ Sci Pollut Res Int ، 25 ، الصفحات 26801-26808 ، 2018.
[24] ReCiPe 2016 - A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level - Report I: Characterization; M.A.J. Huijbregts, Z.J.N. Steinmann, P.M.F. Elshout, G. Stam, M.D.M. Vieira, A. Hollander, M. Zijp, R. van Zelm, rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2016-0104.pdf. Accessed: June 2022.