能源、清洁科技和可持续发展的未来
能源、清洁科技和可持续发展的未来
随着全球气候变化的加剧，能源、清洁科技和可持续发展已成为全球关注的焦点。本文深入探讨了气候变化的严重性及其对全球经济的影响，并提出了通过电气化和提高能源效率来实现可持续发展的解决方案。
气候变化的严峻现实
自工业革命以来，能源的可及性为社会发展和经济增长提供了支撑。然而，这种发展方式也带来了巨大的环境代价。自1820年以来，温室气体排放量增长了686倍，导致全球平均气温上升约1.1°C。这一变化引发了严重的生态、经济和社会后果：
- 2015-2019年间，因气候危机需要粮食援助的人口多达1.66亿
- 2000-2019年间，因灾害造成的经济损失高达3万亿美元
如果不改变能源来源和整体能效战略，到2050年，全球气温可能上升1.9°C至2.9°C，这可能导致全球33%的人口流离失所，全球GDP减少11%至18%，每年因气候造成的灾害损失高达23万亿美元。
电气化与能源效率
要实现能源增长和快速脱碳，需要在以下几个方面采取行动：
- 大范围用可再生能源取代化石燃料（即从目前到2050年，可再生能源需求增长9倍）
- 大幅提高全球能源效率（即从目前到2050年，能源效率提高2倍）
图1：我们需要立即行动起来，将排放量减少81%
ADI汽车与能源、通信和航空航天事业部高级副总裁Greg Henderson表示：“通过可再生能源推动终端应用的电气化，可以淘汰产生温室气体的技术，进而给清洁能源转型之路带来前所未有的机会。主要的例子包括逐步用电动汽车取代内燃机汽车，目前已经在如火如荼地进行中。随着越来越多的产品采用电力驱动设计，更广泛的发电、配电和存储系统生态系统开始发挥作用。总体而言，我们需要一个适应性强且安全高效的能源系统。”
ADI工业和多市场事业部高级副总裁Martin Cotter表示：“在为可再生能源重新设计能源网络的同时，必须重点关注提高所有应用的能效。从总排放量的角度来说，全球约50%的能源消耗来自工业部门。通过部署数字互联工厂技术，我们可以加强对现有老旧工厂内工业运营的控制，并在此过程中提高生产力，让整个价值链受益，并实现竞争差异化。投资可持续发展目标和提高盈利能力并不矛盾：通过投资提升工业效率，我们有可能在减少能源使用的同时提高竞争力。世界既需要新工厂，也需要升级改造的工厂，而能够灵活调整的互联数字工厂可以节约能源，从而减少排放。”
实现电气化和提升效率
据麦肯锡估计，从现在到2035年，每年用于支持低排放资产转型的实物资产支出将增加4.5万亿美元，这些年的累计支出将达到78.4万亿美元。在ADI服务的终端市场中，预计将有大量全球投资涌入，用于工业效率提升、建筑升级改造，以及为EV部署和EV基础设施、绿色发电以及电网现代化提供持续支持。
由于监管力度加大、私有和公共部门的投入加大、私有部门投资增加、碳市场日趋成熟，以及太阳能电池板等终端应用的总拥有成本下降等各种长期趋势的共同作用，ADI对这方面资本支出增加的规模和可能性充满信心。
低排放资产的采用前景
如果这些低排放资产得到大规模采用，结果会如何？根据对低排放资产支出的预期，我们设想了一下更环保的解决方案得到全面采用和规模化后的情景。要将全球温室气体排放量从目前每年的510亿吨（或51 Gt）减少至净零，光靠一种解决方案是远远不够的。
ADI技术副总裁兼公司院士Tony Montalvo表示：“我们向自己发起了挑战，试图搞清楚，如果这些终端应用得到全面采用和规模化，像ADI这样的解决方案所能实现的脱碳程度。结果表明，大约可以实现一半。我们设法将ADI的整个解决方案组合的支持影响力联系起来，重点关注那些将ADI技术作为关键推动因素的终端应用。”
图3：消除和减少排放的机会
对于一定程度上由ADI等技术实现的终端应用，如果得到全面采用和规模化，约可消除或减少一半的排放量。我们的评估得出了两类主要的终端解决方案，一类是取代产生温室气体的传统终端技术，一类是提高技术的能效。取代技术的例子包括电动汽车、能源转型以及可再生能源供电的电解器。提高能效的终端产品示例包括工业电机、5G无线通信和互联HVAC系统。
我们认识到ADI技术本身并不是终端产品。然而，许多情况下，它们在终端应用中是不可或缺的。例如电动汽车需要依赖于锂离子电池，如果没有电池管理技术不断评估每个电池单元的健康状况、平衡电池包内的电池单元并确保电池不会充电不足或过度充电，那么电动汽车将无从谈起。因此，作为ADI领跑市场的一项技术，电池管理是促成电动汽车的关键技术之一。如果设想一个已经完全采用电动汽车的世界，我们认为电池管理硬件与算法进步的重要性，将与电池化学以及高效、低成本且可靠的传动系统等其他技术方面的进步并驾齐驱。
再比如，ADI解决方案还可通过部署采用ADI精密控制技术的变频驱动器，并与负载或速度不断变化的电机系统结合使用，来帮助减少二氧化碳排放。ADI技术可精细调节电机速度和扭矩以匹配受控制的负载。这样可以使电机的容量与手头的任务相匹配，从而节省能源。如果将所有电机与驱动器配对，全球排放量有望减少10%。
对于一定程度上由ADI技术实现的终端应用（如电动汽车或变频驱动器），如果得到全面规模化和采用，全社会可以实现约26Gt的温室气体减排。
现实情况
气候变化的证据随处可见——北极海冰正以每十年近13%的速度融化，海洋氧气流失对热带珊瑚礁产生影响，二氧化碳水平上升，全球各地区的生物多样性降低。要想在2050年之前显著降低温室气体排放，我们必须采用正确的技术、部署合理的基础设施并积极投入其中。这其中存在着尚未开发的巨大潜力，而且未来几年对于大规模开发现有解决方案和投资突破性创新技术至关重要。我们热切期待与广大客户合作，共同实现大规模减排。
参考资料
- Hannah Ritchie、Max Roser和Pablo Rosado (2020)——“CO₂ and Greenhouse Gas Emissions（二氧化碳和温室气体排放）”。
- NASA地球观测站——“World of Change: Global Temperatures（变化的世界：全球温度）”。
- Patrick Galey、Marlowe Hood和Kelly MacNamara (2021)——“UN draft climate report: Impacts on people（联合国气候报告草案：对人类的影响）”。
- Gabriel Gordon-Harper (2020)——“UNDRR Report Calls for Improved Governance to Address ‘Systemic Risk’”（UNDRR报告呼吁改善治理以应对“系统性风险”）。
- Harry Gray Calvo和Gayle Markovitz (2022)——“Global Public Braces for 'Severe' Effects of Climate Change by 2032, New Survey Finds”（新调查发现，到2032年全球公共部门将面临气候变化的“严重”影响）。
- Swiss Re (2021)——“World economy set to lose up to 18% GDP from climate change if no action taken, reveals Swiss Re Institute's stress-test analysis”（瑞士再保险研究所的压力测试分析显示，如果不采取行动，世界经济必将因气候变化损失高达18%的GDP）。
- Tom Kompas、Van Ha Pham、Tuong Nhu Che (2018)——“The Effects of Climate Change on GDP by Country and the Global Economic Gains From Complying With the Paris Climate Accord”（气候变化对各国GDP的影响以及遵守《巴黎气候协定》给全球经济带来的收益）。
- ADI分析所依据的数字出自 “The economic transformation: What would we change in the net-zero transition（经济转型：我们将在净零排放转型中改变什么）”。麦肯锡公司。2022年1月24日。
- Paul Waide和Conrad U. Brunner。“Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems（节能政策赋予电机驱动系统的良机）”。国际能源署，2011年。
- ADI分析基于内部计算，假设可持续发展终端应用得到全面采用和规模化。需要额外的研究来解释终端产品的整个生命周期。51GT的来源为比尔·盖茨的《气候经济与人类未来》（How to Avoid a Climate Disaster）一书。
- 世界野生动物基金会——“Six ways loss of Arctic ice impacts everyone（北极冰层消失影响人类的六种方式）”。
- “Ocean Deoxygenation: A Driver Of Coral Reef Demise（海洋脱氧：珊瑚礁消亡的影响因素）”，Reefcause Conservation，2021年9月25日。
- “Biodiversity - our strongest natural defense against climate change（生物多样性——人类应对气候变化的最强自然防御手段）”，联合国，2022年。