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八项低碳技术共同构建数字生态系统,助力碳中和

2021-11-16 18:48
亿欧网
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受COVID-19疫情相关限制措施的影响,2020年全球化石燃料二氧化碳排放量较2019年下降5.6%,但二氧化碳、甲烷和一氧化氮在大气中的浓度却在继续增加。据世界气象组织测算,2021年(1月至9月)全球平均温度比1850-1900年前的平均温度高出约1.08±0.13℃。全球海平面的上升速度也在加快,在过去的8年中以每年4.4毫米的速度上升,在2021年达到历史新高。此外,冰川和冰盖的损失也不容乐观。整个北极地区海冰范围在2021年7月上旬已经达到历史最低点。

2021年7月20日08时至7月21日06时,河南中北部出现大暴雨,郑州、新乡、开封、周口、焦作等地部分地区出现特大暴雨(250~350毫米),郑州城区局地500~657毫米;上述部分地区最大小时降雨量50~100毫米,郑州城区局地最大小时降雨量达120~201.9毫米(20日16~17时);河南郑州、新乡、开封、周口、洛阳等地共有10个国家级气象观测站日雨量突破有气象记录以来历史极值。

2021年8月2日下午,河南省人民政府新闻办公室举行新闻发布会,通报受灾情况。截至8月2日12时,此次特大洪涝灾害已致302人遇难,50人失踪。

无独有偶,2021年1月-9月,世界各地多次出现重大灾情,人类生命安全收到威胁,财产受到损失。

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这些触目惊心的数据都表明降碳刻不容缓。10月11日,联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)在昆明召开。11月1日,《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)在英国格拉斯哥召开。从昆明到格拉斯哥,从COP15到COP26,国际社会日益意识到,地球生态系统是一个不可分割的整体。应对气候变化、生物多样性丧失等挑战,需要国际社会携手同行,共同应对。在COP26会议期间,俄罗斯、印度也相继宣布了碳中和的明确时间。无论是应对气候变化还是碳中和,中国都展示了面对问题的决心,具体的行动路线,彰显推进全球气候治理的中国担当。

印度总理莫迪11月1号在《联合国气候变化框架公约》第二十六次缔约方大会(COP26)世界领导人峰会上宣布, 印度的目标是在2070 年实现碳中和目标。截至目前,已有100多个国家提出了碳中和承诺,并积极制定碳中和实施规划。

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2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出碳达峰、碳中和的郑重承诺。 随后,这一“3060目标”被纳入“十四五”规划建议,中央经济工作会议也首次将做好碳达峰、碳中和工作列为年度重点任务之一。中国碳排放总量大,在碳中和道路上起步较晚,计划实现碳中和时间比美国、日本、欧盟等发达国家和地区要晚10年,但是从碳达峰跨越到碳中和的时间间隔很短,只有30年。这么短的时间内实现碳中和亟需发展以新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,加快技术与经济社会各领域融合发展。

亿欧智库将关键低碳技术定义为创新的、颠覆性、具有引领性、可推广的以及对碳中和具有重大作用的技术。这些低碳技术在帮助产品全生命周期减碳具备巨大潜力。利用这些技术来设计解决方案可有效的减少碳排放、应对气候变化、保障人类生活水平,财产安全的同时实现可持续发展。

这些技术包括:物联网(Internet of Things)、人工智能技术(artificial intelligence)、区块链(Block chain)、清洁能源技术(Clean energy technologies)、数字孪生(Digital Twin)、大数据(Big data)、机器人技术(Robotics)以及生物科技与生物工程(Biotechnology and bioengineering)。

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物联网(Internet of Things)

物联网技术可以让企业实时掌握能源、损耗、碳排放数据,有效的避免浪费情况的发生。与人工智能技术相结合可以根据企业当前的工作过程、减排方法和需求,预测未来的碳排放量,有利于帮助企业更加准确的制定、调整和实现碳排放目标。

在城市治理领域,借助物联网随时调控城市的公共设施,避免无效能耗。在建筑领域,人工智能技术视觉传感器能够辅助降低暖通空调系统能耗。在工业领域,利用热红外等传感器实时监测和识别烟雾、热量和二氧化氮等排放情况。

人工智能技术(artificial intelligence)

人工智能技术在生产制造环节可优化各流程效率、提供建议、实现生产过程、运维、仓储自主优化。

人工智能技术利用深度学习、知识图谱等手段,能够实现对碳排放数据的监测、碳配额的统筹、节能降碳的分析管理,跟踪目标达成进度,对区域碳排放进行全方位监测、诊断。

在工业领域,人工智能技术可以在规划调度、生产进度监测、设备控制、质量检测等环节帮助企业提高工作效率,基于收集的生产数据,人工智能技术可以自动设置和调整机器的运行参数,让机器和部件成为自优化的系统,实现各个生产环节的精准控制,根据生产条件迅速调整生产方案,降低能耗,有效降低成本。

区块链(Block chain)

区块链可以跟踪碳排放,增强数据透明度,避免重复计算。利用区块链开发众筹和点对点金融交易,实现环保融资资金的透明分配。

在工业领域,区块链不可篡改、操作信息等特性一方面能帮助企业提高整体效率和资源利用率,控制生产成本,构筑原料供应商体系;另一方面则能帮助企业实现符合标准规范的碳核算,从而推进科学的减排目标,实施节能减排行动,实现碳中和。

在消费领域,碳标签可以记录、核算、追溯产品在原料、加工、包装、制造、运输过程中的碳排放量。此外,区块链在碳的监测、减排、抵扣、交易等环节起到了重要作用,支撑起碳交易市场,加速资金流动带动企业低碳转型。

清洁能源技术(Clean energy technologies)

清洁能源技术通常指生产或利用可再生能源的技术,如新能源、电动汽车和生物燃料。

风电和光伏是未来最有发展前景的清洁能源。从成本上来看,光伏近年来的度电成本下降幅度远高于其他能源,陆上风电的成本从2010年到2018年也下降了35%。二者在成本上的优势已经开始显现。因此,大力发展以风电、光伏为代表的清洁能源是实现碳中和目标的重中之重。

此外,氢能也是通往碳中和的重要手段之一,其最大的优点就在于其环保,因为氢燃烧后生成物只有水,不会对环境造成任何污染。

数字孪生(Digital Twin)

数字孪生通过将能耗相关数据映射到数字孪生城市中,模拟仿真各场景碳排放情况,有利于实现能耗的实时监测、精准管控,最大效能地利用能源,减少浪费,极大地节约了成本。

政府可以运用数字孪生模拟,推演每个城市碳达峰和碳中和的时间。根据城市内各区域的碳排放数据,政策制定者可以调整区域内的配额,寻求发展与降碳的平衡,从而整体早日达成城市的碳中和目标。

大数据(Big data)

大数据有助于建立温室气体排放清单,高效掌控庞大的碳排放数据。与人工智能技术相结合,建立场景碳中和“大脑”,实现“碳数据”深度分析。

全中国有337个地级以上的城市,一个城市的碳生产、碳排放等包含许多要素,城市的碳中和“大脑”将涵盖排放上报系统、决策辅助系统、数据管理系统等多个系统,通过大数据对这些系统进行深度分析,将对助力实现城市碳生产与消费活动的发展产生深刻影响。

机器人技术(Robotics)

机器人技术是研究机器人的设计、制造、操作和应用的技术分支,目前在各细分场景中可以进行少人化或无人化施工作业,产品和技术的先进性在场景实际应用中得到充分验证。

例如建筑领域,机器人依据产品线划分,按项目全周期施工进行穿插,其中包括土建类混凝土产线机器人、修整类机器人、装修类机器人、辅助类机器人等,不仅增强了工人的安全保障,更实现了绿色、环保、优质的综合效果。

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生物科技与生物工程(Biotechnology and bioengineering)

生物科技指的是利用“生物体(含动物,植物及微生物)”来生产有用的物质或改进制成,改良生物的特性,以降低成本及创新物种的科学技术。生物工程则是分子遗传学、微生物学、细胞生物学、生物化学、化学工程和能源学等各学科的结合,其应用范围十分广泛,包括医药、食品、农林、园艺、化工、冶金、采油、发酵罐新技术和新底物的环保等方面。许多现有的以微生物学为基础的工业,依靠基因工程、利用而得以改进,同时还缓解了环境污染等社会问题。不久的将来,光生物反应器和生物燃料将会变为实现,像木质素纤维素这类结构复杂但能再生的底物会变成为发酵工业的原料,也很可能会为塑料工业和聚合物工业提供起始成分。

例如在工业领域,利用工业菌种的特殊代谢路径,来替代一些化学反应。除了专一性提高,也在常温常压下,节约能源,有助于碳中和目标的落实。

实现碳中和不是一蹴而就的,需要技术的发展、政策的扶持以及资金的保障。大力发展可复制、可推广的低碳技术是实现碳中和目标的根本路径。而在未来几十年,可以预见,以物联网、人工智能技术、区块链、清洁能源技术、数字孪生、大数据、机器人技术以及生物科技与生物工程等为中心的一系列低碳技术发展路线将在能源转型、节能提效与负碳吸收等环节中发挥不可替代的作用。

本文来源于亿欧,原创文章,作者:WIM2021。转载或合作请点击转载说明,违规转载法律必究。      

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