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ICT技术如何助力千行百业减碳?《张朝阳的物理课》讲解“碳手印”

原标题:ICT技术如何助力千行百业减碳?《张朝阳的物理课》讲解“碳手印”

出品 | 搜狐科技

2003年,著名电影演员莱昂纳多通过出资植树的方式抵消个人排放的二氧化碳,成为美国第一位践行碳中和的公民。当时看似荒谬的个人行为,现已成为社会共识——截至2021年底,全球已有136个国家、115个地区、235个主要城市制定了碳中和目标。

极端气候变化让人类意识到,“地球上不管发生什么,总会有一份熵账单。”正如《零碳社会》所言,每一块煤炭、每一滴石油、每一立方天然气,都在重塑地球生态。

近期,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳,以及科普自媒体大V李永乐,均关注到气候变化、温室效应等问题,并详细科普碳足迹、碳手印等至关重要的新概念。在7月18日至7月21日的2022“Win-Win·华为创新周”全球系列活动上,通信行业大咖也一起共同探讨了信息通信业的低碳绿色发展。

“人类两三百年以前对地球几乎没什么影响,现在我们的power太强大了。”在《张朝阳的物理课》上,张朝阳指出人类现在面临很大的一个挑战就是温室效应怎么减少,如何让地球的温度不要再提高。

热力学、化石能源与温室气体

7月17日中午12点,《张朝阳的物理课》线下课开播,主题聚焦“热力学和熵”。为何要探讨热力学这一古老理论?张朝阳认为,热力学是在人类重大进展的转折点(第一次工业革命)探索出来的基础理论,与温室效应、碳减排有着密不可分的关系。

在漫漫的人类发展历程中,化石能源与工业革命成就了最璀璨的近现代文明。在超过5000年的历史长河中,发展最为迅速的时期只有近二百多年。十八世纪中叶蒸汽机的出现,实现以化学燃料代替了人力、畜力,成为工业生产的动力来源。

以卡诺为代表的科学家对以蒸汽机为基础的理论研究成为热力学研究的开端,也为后来内燃机的发展奠定基础。在热力学的协助之下,动力机械如虎添翼,效率越来越高,推动着航运、陆运、工业,乃至于电力的发展。

而正如张朝阳所说,高温物体或低温物体都有巨大的内能,但受制于热力学第二定律,我们必须至少要有两个存在温度差的热源才能提取能量,我们无法从单一热源中持续吸热做功。换言之,我们无法造出“第二类永动机”。

搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳

这意味着,工业革命极大程度推动了社会发展,却又打开了化石能源这个潘多拉魔盒。为蒸汽机、内燃机提供燃料的煤炭、石油,使得人类文明进入发展最为迅速的时期,也随之产生危害地球环境和人类生存的温室气体。

工业革命之前,大气中自然存在的二氧化碳浓度大约为280ppm(parts per million)。工业革命之后,人为造成的二氧化碳浓度又增加到了多少呢?美国国家海洋和大气管理局和斯克里普斯海洋学研究所科学家指出,今年5月测得大气中二氧化碳浓度达到421ppm,为数百万年以来最高值。

“在煤炭和化石燃料摧毁地球之前,必须要敲响它们的丧钟!”联合国秘书长古特雷斯“摇旗呐喊”的背后是对人类未来的担忧。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的报告显示,除非未来几十年内大幅减少温室气体排放,否则全球变暖幅度在21世纪将超过1.5至2摄氏度,随之而来的是海平面上升、海冰融化、热浪、干旱和暴雨等极端情况。

ICT技术10倍“杠杆”撬动减碳

为应对温室气体过度排放带来的灾难性后果,近两百个国家和地区缔结了联合国气候变化框架公约,目标在2030年前,全球碳排放每年需减少7.6%。我国确定力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。

控制温室气体排放的紧迫性不言而喻,那么我们又应该如何去更好实现这一目标呢?

要知道,不同行业的碳排放量显示出较为明显的差异。这意味着,不同行业的减碳路径存在差异性。能源生产、重工业等部分传统行业,需要借助数字化和信息化技术手段才能更好实现绿色发展。

ICT行业不仅自身碳排放量占比较小,还可以帮助其他行业大幅减少碳排放量。华为运营商BG首席营销官宋晓迪在《张朝阳的物理课》中透露称,2019年信息与通信行业的碳排放量占全球碳排总量的4.2%,2020年这个比例就下降到2.3%。预计在2030年,ICT技术可以帮助全球降低20%的二氧化碳排放,是ICT自身碳排放量的10倍。

华为运营商BG首席营销官宋晓迪

碳足迹是某个措施或产品所产生的温室气体排放总量,而通过应用ICT技术,使能其他行业减少碳排放,这种使能效应被称为“碳手印”。最直观的例子是,在疫情下,人们更多选择利用网络通信在家办公,从而减少因出差或开车出行带来的碳排放。

显然,最为迫切需要“碳手印”赋能的无疑是那些“碳排放大户”。根据2020年中国细分行业碳排放数据,燃煤电厂、钢铁和水泥三大行业排放量占比超过了全国总量的60%。“十四五”期间,我国将逐步推动电力、石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空八大行业有序纳入碳市场,通过市场倒逼机制促进产业升级。

目前,已有相关企业尝试利用ICT技术,去提升生产效率、降低碳排放。宋晓迪介绍称,在湘钢启动的湖南湘潭智慧钢铁5G项目,使用包括5G无人天车远程操控、5G AR远程辅助等技术,帮助工厂的生产效率提高了30%,同时有效提高钢材的良品率,预计未来三年每生产一吨钢铁的碳排放可以降低5%。

另外,海螺水泥集团打造了“智能工厂 2.0”,通过使用无人机 AI爆破巡检、地形采集,现场人员在危险区域的工作量降低了90%,并提升了3-4倍的巡检效率;在矿区采用无人矿卡,运营效率提升了10%,矿区运输产生的碳排放下降了19%。

在能源领域,华为在发电端,利用电子电力技术和数字技术融合,提升发电效率。加速光储融合,让光伏发电成为主力能源。在用电端,使用数字技术赋能绿色智慧能源系统,增强新能源汽车竞争力。

一直以来,能源“不可能三角”是实现碳中和的“拦路虎”,即能源的生产与供应无法同时达到“稳定”、“清洁”以及“廉价”这三方面的目标。如今通过技术创新,华为已取得相当多的突破。

在实现碳中和的目标中,各个行业、企业并非“孤岛”,仅仅依靠自身降低碳排放的效率是远远不够的。ICT技术充当的“助推器”角色,可以使“耦合效应”更完美发挥,从而实现“1+1>2”的减碳效果。

发展与减排的矛盾,如何平衡?

事实上,ICT行业自身的发展也面临着发展与减排之间的平衡问题。以移动通信为例,ITU要求2020-2030年移动行业实现45%的碳减排,同期移动流量的年均增长率需达到54%。客观来说,流量需求的巨大提升会使得能耗总量快速增加,网络发展与绿色减碳的矛盾在未来的5-10年将是世界级的难题。

但正如全球电子可持续发展推进协会 (GeSI)主席Luis Neves所说,“ICT行业的碳足迹越大,使能影响力(碳手印)也越大。”如果用能耗这一单一维度去衡量这一明显具有“利他性”的ICT行业,则既不科学也不客观。

《张朝阳的物理课》里所提到的卡诺循环或许能给我们带来更多启发:科学家和工程师努力在该原理基础上研究如何提升热机吸收能量、对外做功的效率。同样,ICT行业也在不断提升自身的效率,即一方面促进人类利用能量承载信息的效率飞跃,另一方面降低温室气体的排放。

所以,站在全局最优的角度来看,我们应该更加关注ICT行业能效的提升。即在用网络流量除以能耗的情况下,数值越大越好。华为提出“更多比特,更少瓦特”的理念,提升每单位能量所传递的数据业务的能效。

以移动通信网络为例,每一代新的移动通信技术,在带来更便捷的通信方式、更快速的下载速率、更好的使用体验的同时,也大幅度提升了网络设备的能效。4G网络的能效是3G的10倍,而5G又相比4G提升了10倍以上的能效。

宋晓迪介绍称,这是通过不断地引入最新的通信技术来实现的,包括更大的频谱带宽、更高的频谱利用率、多天线技术、更高集成度的通信硬件设备以及更强大的软件算法。

具体来看,华为将ICT基础设施分成运营、网络、站点三个层面。在运营的层面,华为是从整网系统性地思考如何帮助运营商减碳。从单站单设备角度,华为通过创新使得配套设备的损耗降到最低,比如刀片电源,实现自然散热,避免使用空调。提供超宽频射频模块,简化站点的设备数量。最大化使用可再生能源,如太阳能,风能,氢能。从跨站协同和组网角度,华为通过简化网络架构,提升转发效率,实现全光、极简、智能三大特征。

通过技术创新带来运营商网络能效提升,在减碳绿色发展这方面,华为持续创新。

“我们依靠石炭纪的化石燃料沉积物生活了两个多世纪,这给了我们一种错觉:未来无限且毫无限制,一切皆有可能,而且不用付出什么代价。”《零碳社会》指出,气候变化表明,我们所做的每件事都会牵扯到地球上其他一切事物,影响与我们共同居住在地球上的所有生物的福祉。

在保护这颗美丽蓝色星球的路上,以华为为代表的ICT企业,通过“碳手印”使能效应,推动能源、交通、制造等行业千行百业绿色智能发展,更科学地、更高效地推动全社会的节能减排。返回搜狐,查看更多

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发布于:北京市
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