礦業(yè)如何借助數字化與綠色低碳技術減少自身碳足跡

劃重點：

 

1作為礦業(yè)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(chuàng)造“安全穩(wěn)定、敏捷高效、綠色低碳、以人為本”四大價值，進而攜手礦業(yè)企業(yè)一同邁向更可持續(xù)的未來工業(yè)。

礦業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)不僅是國民經濟的基礎產業(yè)，更是建設新型工業(yè)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(yè)，礦業(yè)也是推進綠色低碳發(fā)展的重要領域。在“雙碳”背景下，礦業(yè)企業(yè)正面臨著數字化轉型與可持續(xù)發(fā)展、工藝與質量控制、效率與效益提升等多重挑戰(zhàn)；整個行業(yè)亟需加快推動產業(yè)結構、能源結構、產品結構的調整優(yōu)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(wěn)步實現高質量發(fā)展。

 

金屬及礦物資源需求將持續(xù)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(fā)電廠、風力發(fā)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(tǒng)燃油汽車的6倍。因而，隨著清潔能源產業(yè)進一步發(fā)展，礦業(yè)也將在促進全球可持續(xù)發(fā)展方面扮演著愈發(fā)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(fā)和應用。對廣大礦業(yè)企業(yè)而言，其面臨的核心挑戰(zhàn)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。

 

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“數綠”升級，助力礦業(yè)企業(yè)邁向可持續(xù)

 

借助先進的數字技術和綠色低碳技術，企業(yè)可使用低碳或脫碳電力代替化石燃料，為流程作業(yè)、設備及發(fā)電設施提供動力，這將成為礦業(yè)減少碳足跡的重要途徑。在露天采礦作業(yè)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(tǒng)運輸卡車；在井下采礦作業(yè)設備層面，采用無軌電車運輸等已然成為企業(yè)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(yè)實現節(jié)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(jié)；采用EMS能源管理系統(tǒng)實現能源實時監(jiān)控、分析優(yōu)化等方面的提升；以及，采用MES制造執(zhí)行系統(tǒng)實現計劃調度優(yōu)化、智能作業(yè)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(yè)企業(yè)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(qū)在內的多地礦區(qū)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(qū)，紐蒙特礦業(yè)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(qū)周邊空氣及環(huán)境質量，還節(jié)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(yè)進行升級改造，將加速企業(yè)邁向脫碳生產，實現可持續(xù)發(fā)展。究其原因，電力發(fā)動機的能效約為90%，而柴油發(fā)動機僅在30%左右。另一方面，由于發(fā)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(yè)環(huán)境進行通風。而在地下采礦作業(yè)中，通風系統(tǒng)運作約占總能耗的30%至50%，因此電動發(fā)動機還能幫助減少30%的通風需求。

 

平衡電力供需，穩(wěn)定推進電動轉型

 

以往，礦區(qū)所面臨的主要能源顧慮在于運輸物流和加油作業(yè)，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(qū)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(tǒng)的正常運行，這也將增加其升級改造的復雜性。

 

l 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?yōu)殡娏恿?，礦區(qū)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(tǒng)運作的穩(wěn)定性，也要革新電力基礎設施以滿足電動設備的動力需求。

 

l 電力供應側（礦區(qū)供電）：從化石燃料動力轉型至電力動力，可能會致使礦區(qū)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(qū)升級進程

 

以數字、綠色低碳技術改造傳統(tǒng)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(yè)企業(yè)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(yè)環(huán)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(qū)的通風需求，降低能耗。

 

在此過程中，企業(yè)的關鍵挑戰(zhàn)在于如何根據礦區(qū)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(yè)企業(yè)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(guī)劃設計，企業(yè)可確保采礦流程作業(yè)的連續(xù)性，并穩(wěn)步推進其脫碳目標。同時，針對礦區(qū)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(yè)厘清能源資源的分配方式，滿足礦區(qū)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(yè)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(chuàng)造“安全穩(wěn)定、敏捷高效、綠色低碳、以人為本”四大價值，進而攜手礦業(yè)企業(yè)一同邁向更可持續(xù)的未來工業(yè)。