《自动化前沿》第 79期 | 专题报道

净零和能源转型之路

An image focuses on a sophisticated carbon capture system installed in the plant. It ilrates the absorption process occurring in tall absorption towers, efficiently capturing and storing

全球变暖会影响所有人，温室气体排放是造成全球变暖的主要因素。其中，采矿和冶金行业是排放大户，据称贡献了 4% 到 7% 的全球温室气体排放量。

为了呼吁人们重视温室气体减排，联合国已将经济实惠的清洁能源列入可持续发展的 17 个目标。截至 2023 年 11 月，全球有 145 个国家或地区已经宣布或正在考虑实现净零目标。

在这个背景之下，全球能源行业正逐步转为采用更环保的解决方案。采矿、化工以及油气等行业更应担当重任，寻找更清洁、更高效的能源来源。不论是创新，还是采用已有技术，主要的行业参与者都在采取措施，努力实现各自的净零目标。

与此同时，也有必要关注是否有更便捷的方法来开启净零旅程。重视能源转型的组织可从降低水资源和能源消耗着手。少浪费、多循环以及开始跟踪能源消耗，继而有意识地不断优化水资源和能源消耗。在组织范围内推广这些习惯也能够改变员工的思维模式，助其养成更环保的习惯。

在这篇文章中，我们探讨了能源转型矿物为何会成为采矿行业中的关键矿物？组织如何以可持续方式采用更环保的解决方案？以及如何挖掘碳捕获和氢气中的新能源机会？此外，我们还会探索传统意义上高碳足迹的行业如何尽一己之力打造更加可持续的未来。

Hydrogen produced from water with renewable electricity referred to as green hydrogen. Green hydrogen eco-friendly energy source generated by using water and renewable electricity.

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为了构筑更加可持续的能源未来，许多组织选择能源转型这种方案。广大企业尽可能地摆脱对化石燃料的依赖，转为使用可再生能源，因为这些能源不会排放或只会排放少量碳。

近几年，对绿色金属和矿物的需求持续走高，许多组织用镍、锂、铜、钴和稀土等金属及矿物替代化石燃料。这个趋势让采矿公司提高和优化产量，也促使他们考虑开发可实现长期可持续发展的可靠价值链。

在亚太区，中国、澳大利亚和印度尼西亚的大型锂和镍制造商数量众多，而且具备相应的地质专业知识和研究背景，因此能够妥善提取这些材料。

这些国家同时也采取其他措施来发展关键矿物行业，建立了恢复能力较强的供应链，能够应对未来可能会出现的经济和地缘政治不确定性。

为减少排放，许多组织将碳捕获和封存 (CCS) 用作能源转型解决方案。CCS 会捕获工业来源中的二氧化碳 (CO2)，再将其封存在地下深处。研究显示 CCS 有可能捕获和隔绝发电厂和工业基地中超过 90% 的二氧化碳。从更宏观的角度来看，BloombergNEF 在其报告中指出：全球 2050 年减排责任，清洁电能将承担 61%。在这之中，有 21% 得益于 CCS。在全球施行碳价格、碳税和碳积分会进一步激励公司投资 CCS 以及其他脱碳项目。

Artisanal Miner Holding Cobalt Deposit with Care. AI

另一款强大的能源转型解决方案是氢气。它是一种清洁、用途广泛且安全的能源载体，可从可再生电力和碳减排化石燃料中产生。由于其在使用时零排放且能以液态和气态形式储存，氢气日渐成为许多组织青睐的替代方案。

要改善及优化蓝氢和绿氢生产，组织应考虑采取数字优先策略。数据提供的洞察是经营者必备的信息，能够为其解决可能出现的问题提供参考，也能协助监控以确保所有系统每一天都能照常运行。

麦肯锡预计全球范围内，到 2050 年，工业脱碳会产生介于 11 万亿美元到 21 万亿美元的成本。这个数目听起来很庞大，实际上，采取环保策略并不一定会牺牲盈利能力。事实上，如果执行得当，其反而会提升盈利能力。而重点就完全在于能否出色地规划脱碳行程。

找出企业中碳排放量最多的领域，锁定这些领域。这个过程可能需要研究及测试新兴技术，也可能需要采用更多低碳材料，来推行更加可持续的供应链实践。

罗克韦尔自动化认为直接空气捕获是高效实现脱碳目标的良方。清洁氢看似是受众更广的路径，直接空气捕获却能够直接去除大气中的二氧化碳，再将二氧化碳重新利用或封存起来。我们的技术合作伙伴 1PointFive 在倡议中指出，直接空气捕获技术前景光明，有望大范围推广。

直接空气捕获沿用的是采用开放式架构的分布式控制系统 (DCS)。组织能够顺畅地将工厂的关键环节，即，将流程、离散、电力、信息和安全控制顺畅集成到整个工厂范围内的基础设施中。这个模块化架构易于扩展，还支持远程自动化。因此，企业能够实施更新，甚至还能够扩大系统的覆盖范围，不必投资新技术，也不必用新的解决方法就可连接新旧设施。灵活的直接空气捕获是面向未来、立足长远的独特解决方案，能给环境及企业带来双重可持续发展收益。

长久以来，采矿行业的运营存在孤立化弊端。组织中不同部门脱节，缺乏沟通和协作。然而，当下有这么多新工具和流程可供使用，企业应该重塑其运营流程。

毕竟要平衡商业利益和动机，就不能再将增加创新产品重新设计视为可选项，而是必须通过这个路径，才能在零碳环境中持续蓬勃发展。

许多主要组织都在利用自动化、优化运营，希望能够加速成为净零企业。与物联网 (IoT) 一样，矿场之间现在也实现了端到端互联，让矿场与市场中的系统相集成。在这个过程中，需要针对矿场的采矿设备实施高性能驱动器解决方案，还需要为加工厂的采矿过程控制配置专用应用程序，确保物料的处理和升降既安全又可靠。

矿场经营者能够收集、汇总及分析数据，确保自己能够优化运营效率。提供不同运营环节相同背景下的相关信息，再将所有数据整合到一个平台并将其视为单一数据源。这种做法有助于消除错误传达、改善决策流程。

罗克韦尔的采矿作业管理 (MOM) 套件会将不同系统和数据连接起来，提高作业效率。有了更透明、更方便访问的数据，企业就能够改善决策，最终减少浪费。

我们的模型预测控制 (MPC) 能够使用机器学习来定义速度、油压、甚至是风与路况等变量，来优化采矿现场的复杂流程。确定这些变量相互之间的影响之后，各个企业就能制定出最佳行动方案。与此同时，经营者能够从多个闭环管理中脱身，将更多时间用于管理绩效。研究发现预测性维护可将机器使用寿命延长 20% 到 40%。

与此同时，化工厂利用了罗克韦尔的批次性能分析解决方案，还使用节能计算器来提高能源效率。化工厂还学习如何更好地管理资产利用，如何确保产品质量，如何通过汇总数据并将数据情景化以及设置关键绩效指标和警示来把控制造成本，如何获得见解以采取行动、改善流程性能。

不论是跟踪汇报还是库存管理，矿场互联和化工厂互联将提供预测未来产量所不可或缺的历史数据。

智能成套动力系统可让您查看流程和电力系统，将这些系统统一归在单一操作环境中。此外，分布式控制系统让经营者能够同时提升工作效率和减少运营风险。

故障出现时不需要专家亲临现场，也不需要派遣人员来开展调查，互联的矿场和化工厂可以通过远程访问来执行诊断、获取实时支持。提供远程访问能够加快事故解决速度，也能够通过现有数据的额外支持预防事故发生，减少潜在问题。本质上就很危险的采矿现场和化工厂，采用这个方法后，安全性显然提高许多。

Young maintenance engineer man using laptop with environment icon on the mountain. environmental engineering technology concept.

每个人都有责任应对气候变化，但所有人更应携手共担责任。全球各地的组织继续为获取更环保的能源展开创新、铺平道路，在此背景之下，罗克韦尔提供专为这些行业量身打造的相关软硬件和解决方案，协助该领域的主要参与者优化运营工作流程。

投资打造净零生态系统不仅仅是为了完成环境、社会和治理 (ESG) 实践。其也不仅只是一个选项，这个举措更多地关注了以集体使命来减少碳排放，共赴更美好的未来。组织提高效率、为更清洁的来源提供工具，以及投资打造碳捕获和封存解决方案，来构建真正可持续的生态系统，在当下及未来实现工作场所的全方位数字化转型。

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