礦業如何借助數字化與綠色低碳技術減少自身碳足跡
http://www.199rrr.com 2023-11-20 11:20 來源：施耐德電氣（中國）有限公司
礦業在全球經濟中占據舉足輕重的地位，是驅動全球能源轉型的關鍵角色。然而，礦業長久以來嚴重依賴于柴油等化石能源，將其用作采礦設備及工廠運作的主要動力來源。據麥肯錫測算數據得知，礦業的二氧化碳排放量約占全球碳排放總量的4%至7%。其中，柴油動力設備及作業的碳排放量占有很大比例；并且視實際地理、地質情況，其在采礦過程中直接產生的溫室氣體排放量占比可達30%，甚至高達80%。
在我國，礦業不僅是國民經濟的基礎產業，更是建設新型工業化強國的重要支撐，而作為我國能源消耗和碳排放的重點行業，礦業也是推進綠色低碳發展的重要領域。在“雙碳”背景下，礦業企業正面臨著數字化轉型與可持續發展、工藝與質量控制、效率與效益提升等多重挑戰；整個行業亟需加快推動產業結構、能源結構、產品結構的調整優化，以加速“數字化”和“綠色低碳”雙轉型，通過由“以量謀大”向“以質圖強”的轉變，穩步實現高質量發展。
金屬及礦物資源需求將持續增加，推動清潔能源技術革新
與基于化石燃料的同類設施/設備相比，建造諸如太陽能發電廠、風力發電場和新能源電動汽車（EV）等以綠色能源技術為核心的設施/設備，需要投入更多金屬和礦物資源。例如，一輛新能源汽車所需的礦物資源約為一輛傳統燃油汽車的6倍。因而，隨著清潔能源產業進一步發展，礦業也將在促進全球可持續發展方面扮演著愈發重要的角色。
世界銀行的最新報告預測，到2050年，全球市場對金屬及礦物資源的需求量將增加近500%，主要用于滿足清潔能源等綠色技術的研發和應用。對廣大礦業企業而言，其面臨的核心挑戰在于既要滿足市場對金屬和礦物資源的龐大需求，同時也要結合綠色、低碳化技術，嚴格控制自身在采礦過程中的碳排放。
“數綠”升級，助力礦業企業邁向可持續
借助先進的數字技術和綠色低碳技術，企業可使用低碳或脫碳電力代替化石燃料，為流程作業、設備及發電設施提供動力，這將成為礦業減少碳足跡的重要途徑。在露天采礦作業設備層面，如電動卡車取代以往礦場通常采用以柴油、汽油為燃料的傳統運輸卡車；在井下采礦作業設備層面，采用無軌電車運輸等已然成為企業實現減碳、控碳的有力替代方案。
應用數字技術也是礦山企業實現節能降耗的重要手段，如采用AVEVA APC先進過程控制技術實現井下按需通風，即風機運行負荷自動依據氧濃變頻調節；采用EMS能源管理系統實現能源實時監控、分析優化等方面的提升；以及，采用MES制造執行系統實現計劃調度優化、智能作業排程等以促進高效生產。
國際采礦及金屬協會（ICMM）預測，目前全球范圍內正投入使用的大型礦用運輸卡車約有28,000輛。這些礦用車輛每年排放的二氧化碳總量超過6800萬噸，相當于850多萬戶家庭一年能耗的碳排量。而通過以電動卡車替換這些汽油或柴油動力車輛，如此大量的碳排放將幾乎可以被完全消除。因此，該方案在幫助礦業企業減少碳足跡方面意義非凡。
包括位于加拿大安大略省的Borden礦區在內的多地礦區實踐已經表明：在保證礦場正常生產運作的同時，實施數字化、綠色低碳化轉型是可行的。在Borden礦區，紐蒙特礦業公司（Newmont）通過數字化改造，將其整個地下卡車車隊從柴油動力升級為電池動力，不僅降低了自身碳排量，改善了礦區周邊空氣及環境質量，還節省了高昂的內燃機維護成本，同時減少了噪音污染。
以數字、綠色低碳技術對地下采礦作業進行升級改造，將加速企業邁向脫碳生產，實現可持續發展。究其原因，電力發動機的能效約為90%，而柴油發動機僅在30%左右。另一方面，由于發動機產生的殘余熱量將被排放至周圍空氣中，礦場需要對作業環境進行通風。而在地下采礦作業中，通風系統運作約占總能耗的30%至50%，因此電動發動機還能幫助減少30%的通風需求。
平衡電力供需，穩定推進電動轉型
以往，礦區所面臨的主要能源顧慮在于運輸物流和加油作業，需要確保有足夠的柴油、汽油供給，滿足正常生產運作；而經過數字化、綠色低碳化改造后，礦區則需要更加聚焦于自身的電力供需計劃和調度能力，以維持整個管理系統的正常運行，這也將增加其升級改造的復雜性。
- 電力需求側：在將設備資產和生產流程從化石燃料動力轉變為電力動力后，礦區還需要對自身進行全方位的能源管理，既要平衡新的電力負荷以確保系統運作的穩定性，也要革新電力基礎設施以滿足電動設備的動力需求。
- 電力供應側（礦區供電）：從化石燃料動力轉型至電力動力，可能會致使礦區的電力需求量成倍增加，因此需要盡可能地利用風能、地熱能和太陽能等可再生能源作為電力來源。
制定清晰的轉型路線圖，加快礦區升級進程
以數字、綠色低碳技術改造傳統的柴油動力運輸和裝載設備等資產以及生產流程，將成為礦業企業降低自身碳排放的主要途徑之一。同時這還將帶來其他生產效益，包括改善操作人員和礦工的作業環境條件，如減少熱量排放和噪音，以及在一些情況下還可以降低礦區的通風需求，降低能耗。
在此過程中，企業的關鍵挑戰在于如何根據礦區的實際需求重新設計電力基礎設施，并保障足夠的電力供給來實現其降碳、控碳的目標。為此，礦業企業可以與施耐德電氣的專家團隊合作，制定符合自身的個性化且可擴展的數字化、綠色低碳化轉型路線圖，而基于施耐德電氣可靠的規劃設計，企業可確保采礦流程作業的連續性，并穩步推進其脫碳目標。同時，針對礦區全生命周期的升級改造，施耐德電氣還將提供相應的策略指導，幫助企業厘清能源資源的分配方式，滿足礦區改造前后的能源需求，進而為其全周期的生產運作保駕護航。
作為礦業領域“雙轉型”進程中可靠的合作伙伴，施耐德電氣將基于自身自動化和能源管理領域的先進理念和技術，以數字化為抓手，通過覆蓋全生命周期的解決方案與服務，為客戶創造“安全穩定、敏捷高效、綠色低碳、以人為本”四大價值，進而攜手礦業企業一同邁向更可持續的未來工業。
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