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    2021超強風口,物聯網成為實現“碳中和”的關鍵「物女心經」

    [復制鏈接]
    唐恩科技   發表于 2022-1-23 08:34:43   查看: 308 帖子

    作者:彭昭(物聯網智庫創始人&云和資本合伙人)

    導 讀
    未來碳排放將是一個非常巨大的市場,對物聯網企業而言也是一個巨大的機遇。因為在實現碳中和的過程中,物聯網將發揮重要作用。由物聯網構成的各種系統,仿佛為我們的地球配備了一層“數字肌膚”,能夠有效監測、分析和管理碳排放。各類物聯網企業更是碳中和的重要參與者和引領者,我們利用科技的力量,致力于提高能源利用效率,進一步加強節能減排。




    全文字數:7000字,閱讀時間:20分鐘

    物女皇:碳中和的進化史,物聯網的發展史









    你好,這是我在【物女心經】專欄寫的第223篇文章。



    自從2021年的政府工作報告將“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作”列為重點工作之后,“碳中和”、“碳達峰”一躍成為社會各界談論的熱點話題。



    重要的時間節點有兩個,一是中國政府宣布要在2030年前碳達峰(碳排放達到峰值),二是要在2060年實現碳中和(碳排放凈值為零)。



    什么是“碳中和”?簡單來說,就是把人為排放的二氧化碳,通過人為的方式,比如植樹造林、節能減排等形式抵消掉,從而使得釋放到大氣中的總碳量正負相抵,凈值為零。



    為什么要追求“碳中和”?除了疫情之外,氣候變化是另一個關乎全人類生存的焦點問題。大家應該都能感同身受,這些年地球越來越“不太平”了,洪澇干旱、極寒熱浪、冰川融化、森林火災,這一切的背后都有一個共同的元兇:溫室效應。



    人類的活動會釋放出大量的溫室氣體,這些溫室氣體,猶如一層厚厚的被子包裹著地球,讓地球無法散熱。溫室氣體排放有多種,但其中主要成分是二氧化碳,占比超過70%。因此實現碳中和被世界各國提上重要日程。



    據多方測算,中國“碳達峰”、“碳中和”的資金需求規模級別將達百億元,那么錢從哪兒來?



    央行4月12日在一季度金融數據發布會上透露,正在抓緊研究設立直達實體經濟的碳減排支持工具,爭取盡快推出。業內人士表示,除綠色信貸、綠色債券等外,還可發展綠色保險、綠色租賃、綠色信托等碳金融產品。



    未來碳排放將是一個非常巨大的市場,對物聯網企業而言也是一個巨大的機遇。



    因為在實現碳中和的過程中,物聯網將發揮重要作用。由物聯網構成的各種系統,仿佛為我們的地球配備了一層“數字肌膚”,能夠有效監測、分析和管理碳排放。各類物聯網企業更是碳中和的重要參與者和引領者,我們利用科技的力量,致力于提高能源利用效率,進一步加強節能減排。



    很多機構和國家已經注意到物聯網在實現碳中和過程中發揮的重要作用。根據世界經濟論壇發布的數據,物聯網與5G、人工智能等技術相結合,在全球范圍內助力減少的二氧化碳排放量可達15%。



    更進一步的分析顯示,絕大多數的物聯網項目都與碳中和的目標一致。84%的物聯網項目可以滿足全球性的可持續發展,在這些項目中,25%關注于工業和基礎設施創新,19%聚焦于提供價格合理的清潔能源。






    本文我將圍繞物聯網如何助力碳中和這個話題,分析物聯網在其中可以發揮的作用:



    1. 物聯網助力碳中和的底層邏輯是什么?

    2. 物聯網與碳中和在不同行業場景有哪些“交集”?

    3. 物聯網企業實踐碳中和有哪些成功案例?



    本文內容整理與匯總自5份研究報告:



      中金公司研究部和中金研究院聯合發布的《碳中和經濟學:新約束下的宏觀與行業分析》

      國際電信聯盟ITU發布的《Frontier technologies to protect the environment and tackle climate change》

      北京綠色金融與可持續發展研究院、高瓴產業與創新研究院聯合發布的《邁向2060碳中和——聚焦脫碳之路上的機遇和挑戰》

      麥肯錫發布的《Leading the battle against climate change: Actions for China》

      埃森哲發布的《IoT Predictions: IoT will play a key role in fighting climate change》


    01

    物聯網助力碳中和的底層邏輯









    物聯網與5G、人工智能、區塊鏈等技術相結合,能夠從環境中采集大量的數據,辨識和分析其中存在的能效改進機會點,并且給出合理的行動建議。從普適性的應用場景來看,物聯網助力碳中和的底層邏輯圍繞以下3點展開:



    1. 物聯網助力監測碳排放



    改進的基礎是記錄和了解,各類智能傳感器可以讓企業實時掌握能源和損耗數據,有效的偵測浪費情況的發生。這些數據不僅包括企業在生產和運營過程中產生的碳足跡,也可以包括在人員辦公和差旅過程中的碳排放。






    比如在蘋果披露的碳足跡中,產品生產過程中的碳排放最多,占比76%。其次是產品使用和產品運輸中的碳排放,分別占14%和5%。



    2. 物聯網與人工智能結合預測和減少碳排放



    人工智能技術可以根據企業當前的工作過程、減排方法和需求,預測未來的碳排放量,有利于幫助企業更加準確的制定、調整和實現碳排放目標。






    根據波士頓咨詢公司的分析,使用AI可以幫助減少26至53億噸的二氧化碳,占減排總量的5%至10%。



    3. 物聯網與區塊鏈結合促進實現碳中和的收益



    為了監督企業實現碳減排,還需要一些配套的設施,比如碳交易。



    很多國家每年會給企業發放碳排放配額,排放量少于配額的企業就可以把多余的配額拿到碳交易所出售,而超過排放超過配額的的企業,就需要到市場上去買排放權,這么做的好處是可以以更加市場化的方式來推動企業主動減少碳排放。



    在這個機制下,高耗能的能源企業排碳成本就高,而新技術、新能源等企業可以化身“賣碳翁”,用省下來的碳配額來增加盈利。



    比如特斯拉,去年終于首次實現了全年盈利,但這個成績不是靠賣車,而是靠賣碳來的,特斯拉2020全年碳積分收入達15.8億美元。



    我國自2011年起就在多省市啟動了地方碳交易試點工作,今年全國碳市場建設加速,央行上海分行行長在接受采訪時透露,計劃于6月底前啟動全國碳交易。



    在這個過程中,碳信息的有效性和可披露性是關鍵。但是跟蹤和報告碳排放數據的挑戰并不小,很多國家還要求披露環境、社會和公司治理數據(ESG),而這些數據經常會出現記錄不準確的情況。



    為了應對這些挑戰,一些公司嘗試將物聯網和區塊鏈技術相結合,來簡化和促進ESG數據的收集和自動呈報流程。






    基于以上3個底層邏輯,不同企業可以從不同環節切入,減少碳排放。



    對于生產、加工與制造型企業,可以從原料、生產、分銷、使用和回收等五大環節入手,利用物聯網將整個價值鏈連通,助力實現碳中和。



      原料:減少對于資源的使用。



    以農業為例,世界銀行的資料顯示,全球超過70%的淡水被用于農業灌溉,而物聯網傳感器以及自動灌溉系統可以有效節約用水量。



    這些傳感器還可以監控農作物生長的整體環境,包括光照強度、土壤養分以及空氣溫濕度,從而決定播種、灌溉、施肥的最佳時間點,從而有效的利用各種資源并提升農作物的產量和質量。



      設計和制造:改進流程并降低浪費



    通過智能互聯產品,制造企業可以深入了解產品的使用情況,并根據數據分析結果優化新版產品的設計。針對易損部件,企業可以事先選擇更加強固的材料進行生產。



    對于生產流程本身,企業可以根據實時提供的產線數據優化流程,減少能源損耗,提升產品質量。



      分銷:實現高效的物流運輸



    借助物聯網,企業可以實時追蹤物料和貨物信息,提升供應鏈的透明度。



    很多企業已經采用物聯網進行車隊管理,優化運輸路線并輔助駕駛員進行行為管理,這種做法一方面可以節省燃油,一方面可以降低城市擁堵和污染。



    尤其是針對冷鏈運輸的貨物,物聯網降低碳排放的作用更加顯著。通過及時調整運輸途中箱內的溫度,避免易腐和易碎產品暴露在過熱、過冷、強震條件下,出現不必要的產品破損和失效。



      使用和重復使用:延長使用壽命并實現產品共享



    根據聯合國的預測,2030年,全球將有60%的人口居住在城市,而且城市化的趨勢仍將持續,人口超過千萬的大型城市越來越多。智能互聯產品可以有效幫助大型城市降低碳排放。



    智能空調可以自動調節溫度并降低能耗。有數據顯示,與傳統系統相比,按需控制的智能通風系統可以最高節省70%的碳排放。還有些企業利用物聯網技術變革商業模式,從賣產品到賣服務,為用戶提供方便使用的共享空調。



    從共享電動車到共享按摩椅,產品即服務的模式正在成為共享經濟的核心。這些共享產品一方面提高了產品的利用率,有效促進物盡其用,一方面產品回收和處理的權責更加明晰,為循環經濟做出貢獻。



      回收和再利用:改善廢品分類和收集



    基于物聯網的廢品管理系統可以促進人們進行垃圾分類,并在垃圾箱將滿的時候發出提示,提升廢品管理效率和垃圾車的運營效率。



    還有的企業研發了可以自動分揀不同廢品的傳送帶,塑料、紙張、玻璃和金屬可以被自動識別和分離,降低了人為錯誤,提升了分揀效率。


    02

    物聯網與碳中和的結合點








    理解了物聯網助力碳中和的底層邏輯和切入點,我們可以開始為不同行業設計不同的碳中和解決方案。



    根據美國環?偩諩PA.gov的數據,二氧化碳排放量位居前五的行業分別是:



      交通,占比29%

      電力,占比28%

      工業,占比22%

      商業和住宅,占比12%

      農業,占比9%



    與歐美等發達經濟體稍有不同,中國的碳排放來源主要為發電行業與工業燃燒,而發達國家的碳排放主要來自電力與交通,但是碳排放比例的差異并不影響物聯網在其中發揮的作用。




    根據“碳中和”的目標,物聯網在電力、建筑、工業、交通、農業等多個領域均存在巨大的機遇。



    1. 在電力領域,國家電網在2021年3月發布“碳達峰、碳中和”行動方案,將推動電網向能源互聯網升級。



    具體內容包括加強“大云物移智鏈”等技術在能源電力領域的融合創新和應用,促進各類能源互通互濟,源網荷儲協調互動,支撐新能源發電、多元化儲能、新型負荷大規模友好接入。加快信息采集、感知、處理、應用等環節建設,推進各能源品種的數據共享和價值挖掘,到2025年,將初步建成國際領先的能源互聯網。



    發電與供熱的碳排放占比最高,其原因是目前我國發電供熱還是以火電為主。在碳中和的大勢之下,未來向新能源切換的步伐勢必要加快,那么光伏、風電、水電、核電等綠色能源相關企業就會迎來一個高速發展期。






    根據全球能源互聯網合作組織測算,到2025年,中國發電結構中,煤炭占比將從67%下降至49%,風光發電占比將從8%上升至20%,氣電、水電、核電等次優能源占比從25%微升至28%。



    風電、光伏等可再生能源的大規模裝機,為數字化基礎設施建設到科技服務提供了發展機遇。



    在風電發電機組設備層面,已經大量使用物聯網技術進行數據分析。通過溫度、振動、位移,風速等更多種傳感器的應用,風電機組具備了更強的感知能力,能采集更多數據,使得風機可以進行數字化建模,從而預先感知運行狀態,根據狀態偏離健康運行的情況,進行預防性維護和維修。



    光伏系統也有許多不同的方式借助物聯網技術降低碳排放。物聯網使光伏系統的相關人員能夠可靠、實時地訪問數據。此外,物聯網方案還有利于更加高效的遠程管理資產,使其成為光伏發電市場中的強大管理工具之一。



    2. 除了電力生產,建筑在綠色發展的道路上同樣擁有很大的發展空間和潛力。



    智能建筑的節能互聯將是主要趨勢,產業政策、行業標準和用戶體驗將成為建筑智能升級的主要驅動力。



    據清華大學建筑節能研究中心早期的研究結果顯示,從2000年到2010年,我國建筑運行商品用能從2.89億噸標準煤增加到了6.77億噸標準煤,建筑能耗在我國能源總消費量中所占的比例已從20世紀70年代末的10%上升到27.45%,預計2020年將達到35%以上。故而,建筑節能與綠色建筑逐漸得到了政府與行業的高度重視。






    從軟件、數據和服務三個方面,物聯網企業正在用創新技術和解決方案,通過智能建筑的全生命周期管理,賦能建筑樓宇向智能、健康、安全、高效、可持續發展的方向發展。



    物聯網系統作為整個樓宇智能化控制的“大腦”,可以對各個分離的智能化系統進行全面集中管理和控制,包括空調系統、新風系統、照明系統、能源計量監測和PM 2.5濃度監測等;诓杉降臄祿,可以進一步對建筑物中所有能耗進行綜合、全面的精細化管理,及時洞察建筑中用能設備和區域的能效異常,通過優化設備操作流程,提高人員管理效率來實現建筑的持續節能。



    3. 工業的數字化轉型是大勢所趨。



    工信部提出,要把握數字化、網絡化、智能化的發展方向,發揮我國既有基礎和優勢,統籌推進數字產業化和產業數字化,全面部署5G、工業互聯網、數據中心等新一代信息通信基礎設施建設,實施制造業數字化轉型行動、智能制造工程、中小企業數字化改造等等,促進新一代信息技術與制造業充分融合、制造業與服務業深度融合,加快發展數字經濟,最根本的是要推動實體經濟的發展。



    工業互聯網呈現迅猛發展之勢,截至2021年3月,全國在建工業互聯網項目超過1100個,多種工業互聯網應用場景層出不窮。






    那么工業互聯網如何賦能碳中和?



    工業互聯網以數據為核心,基于傳感器集中收集的海量數據,結合軟件平臺和大數據分析技術來實現工業自動化控制、智能化管理。在工業互聯網賦能下,企業生產力和工作效率得到提升,同時能源使用和碳排放有效減少,實現節能增效。



    4. 交通作為碳排放持續增長且脫碳迫切性更高的領域,產業優化機會同樣巨大。



    車路協同、智慧停車、智能交通規劃等智慧交通應用普遍被提上日程。






    車路協同基于傳感探測、邊緣計算、自動駕駛等技術,通過路側單元、車載終端獲取和交互車路信息,對整體道路流量、交通事件、路況進行預判,實現車輛之間、車輛和基礎設施之間的智能協同,達到加快路口通行速度、降低車輛燃油消耗、提高交通安全冗余度等目標。



    在新能源汽車領域,能源來源的改變也引發了汽車工業變革,為電池管理、電控系統以及自動駕駛帶來新的產業機會。



    自動駕駛的節能效果也非常顯著。根據密歇根大學的一項測算,相較于非自動駕駛車輛,搭載車間通信系統的自動駕駛車輛通過地圖線路優化及剎車制動優化,節能效率達到19%。根據中金公司研究部的預測,2024年個人出行中的自動駕駛,將使二氧化碳年排放減少約1.18億噸。



    5. 與工業相比,農業本身就具有“綠色”屬性和多重功能,是生態產品的重要供給者。



    作為農業大國,中國仍依賴傳統農業生產,需要用7%的耕地供應全球20%的人口糧食生產,土地效能嚴重依賴化肥,生產化肥過程中也會帶來大量碳排放,為了向國民提供糧食和肉類,二氧化碳的固化與中和也存在巨大優化空間。



    精準農業使用預測分析來自動收集和分析有助于提高農場效率、產量的數據。精準農業有助于消除肥料的過度使用,并可以降低農業對環境的總體影響,同時仍可提高農作物的產量。



    基于物聯網的解決方案,提高作物產量,減少水、農藥和化肥的使用,降低糧食生產成本,減少徑流和對自然生態系統的影響。并且物聯網設備為農民遠距離監測其牲畜狀況提供了大好機會,能夠獲得有關牲畜及其健康的數據,這意味著農場管理員可以更快地做出更好的決策,從而帶來更高利潤。






    隨著越來越多的農民使用農業機器人和無人機,農場變得更加高效,進而生產出質量更高、產量更高的農作物,并且所需的人力也更少。


    03

    物聯網企業積極參與碳中和








    當前,已有眾多物聯網企業開始發力碳中和,這里舉幾個典型的實例:



    電力→智慧風電:基于EcoStruxure架構與平臺,施耐德電氣從元件到系統,從設計選型到運維管理,幫助風電企業提升電氣系統全鏈路的安全可靠性及高效性,滿足發電企業在優化敏感電氣設備的監控、配合和運維等全壽命周期需求,極大提升系統整體的可用性,并進一步優化運維成本和質量。



    建筑→綠色家電:萬向區塊鏈與摩聯科技聯合打造的“PlatONE+ BoAT物聯網可信數據賦能平臺”結合家電物聯網系統,精確優化家電設備的能源使用,實現城市電力負荷和碳排放的雙降;趨^塊鏈,電力局可建立行之有效的“碳積分”激勵與治理機制,鼓勵居民正向用電行為,增強居民節能減排的環保意識,形成新型柔性治理方式。



    工業→燈塔基地:作為海爾重要的生產基地,海爾中德智慧園區承擔著中央空調、滾筒洗衣機、特種冰箱等產品的生產,同時也是榮獲工業4.0大獎的智能制造“燈塔基地”。通過卡奧斯智慧能源平臺的助力,園區已于今年完成從工業智慧園區向碳中和智慧園區的轉變,成為全球首個碳中和“燈塔基地”。



    交通→優化駕駛:扎根公路貨運行業十年,G7發現有很多不良駕駛習慣會造成油耗增加,可能是一次不恰當的踩剎車、一次隨性的緊急加速、長時間的發動機空轉。G7 EMS系統實時獲取的26項發動機數據,可以找出同一車輛不同線路下的油耗差異原因。根據測算,G7通過強大的IoT能力和平臺上的大數據基礎,實現了每年減少碳排放上億千克。



    農業→農機互聯:樹根互聯為農業經營者提供智慧農機互聯解決方案,對聯網農機設備進行遠程監控運維和健康管理,實現農機精準管理。農機生產企業應用工業互聯網配置和升級改造農機設備,可進行統一的生產信息管理和調度,精準定位、智能調配、高效維修,實現農機高精度自動作業,提高了農業機械的使用效率和維保水平。



    這個名單很長,只能列舉幾家,更多名錄正在持續擴展中…


    ----寫在最后----



    碳中和道路任重道遠,既不能過于樂觀,也不要過于悲觀。據國家發改委初步分析,按照八大行業來測算,未來的碳排放量將會達到每年30億到40億噸的規模。



    物聯網、5G、AI等技術正在賦能千行百業,改變整個產業和社會,它們與碳中和技術的融合應用可以加速碳中和目標的實現。



    根據全球電子可持續發展倡議組織GeSI的估算,ICT相關領域在未來十年內有潛力通過賦能其他行業幫助減排全球碳排放的20%。物聯網、AI等技術都有與能源、建筑、交通、工業、農業等行業進行結合來促進降低碳排放的應用場景。



    全球移動通信系統協會GSMA與碳信托Carbon Trust合作撰寫的《全球通訊技術賦能減排報告》顯示,2018年移動技術使全球溫室氣體排放量減少了約21.35億噸,約等于俄羅斯的年碳排放總量。這些賦能減排主要通過智慧建筑、智慧能源、智慧生活方式與健康、智能交通與智慧城市、智慧農業、智慧制造等領域的應用而實現。



    參考資料:

      碳中和經濟學:新約束下的宏觀與行業分析,來源:中金公司研究部和中金研究院

      Frontier technologies to protect the environment and tackle climate change,來源:ITU

      ·邁向2060碳中和——聚焦脫碳之路上的機遇和挑戰,作者:北京綠色金融與可持續發展研究院、高瓴產業與創新研究院

      Leading the battle against climate change: Actions for China,來源:麥肯錫

      IoT Predictions: IoT will play a key role in fighting climate change,來源:埃森哲

      【深入淺出】看懂“碳中和”及投資機會,來源:碳渡

      最強風口!“碳中和”有哪些賺錢機會?,作者:財情五處,來源:華爾街見聞

      風口下的碳中和:金融機構集結,全國碳市場總體架構漸明,來源:新京報

      Is IoT a silver bullet for climate change?,來源:raconteur

      Combining Industrial IoT, Blockchain and Smart Contracts, Advanced ESG Software Makes Carbon Reduction Programs Measurable,作者:Andrew Athanasian,來源:IOT EVOLUTION WORLD

      Reduce Carbon and Costs with the Power of AI,作者:Charlotte Degot, Sylvain Duranton, Michel Frédeau, Rich Hutchinson,來源:BCG

      The Coming 5G Revolution: How Will It Affect the Environment?,作者:RENEE CHO,來源:Earth Institute, Columbia University




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