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《AUTOMATION TODAY季刊》第79期 | 精選文章

邁向淨零排放和能源轉型的途徑

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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
第79期
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全球暖化影響我們所有人,溫室氣體排放是全球暖化的主要原因之一。其中礦業被認為是排放溫室氣體最多的產業之一,佔全球溫室氣體排放量的百分之四到七。

聯合國強調需要著重在減少溫室氣體排放,並將可負擔且清潔的能源列為其永續發展的17個目標之一。截至 2023年11月,全球有145個國家已宣佈或正在考慮淨零排放目標。

在這種情況下,全球能源產業持續發展,以採取更環保的解決方案。特別是礦業、化工業和石油與天然氣產業等正在尋找更清潔、更有效率的能源資源。無論是透過創新或是採取現有的技術,產業的核心要角正在實施實現淨零目標的措施。

在此同時,要注意的是,踏上淨零的旅程有更簡單和更快速的方法。認真看待能源轉型的企業組織可以先探討減少能源和水的消耗量。減少浪費,增加回收,並開始追蹤消耗量,以具備優化能源和水資源長期消耗量的意識。在企業組織內實施這些做法也會改變員工的心態,讓員工採取更環保的做法。

在本文中,我們探討能源轉型礦物為何成為礦業的關鍵礦物,企業組織可如何持續採取更環保的解決方案,並在碳捕獲和氫能方面探索新的能源機會。同時,了解傳統上與高碳足跡相關的產業可以做什麼,打造永續未來。

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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永續發展礦業和能源轉型
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對許多企業組織來說,能源轉型已經是讓能源邁向永續未來的解決方案。企業目前正盡量擺脫對化石燃料的依賴,轉而使用少量碳排放或沒有碳排放的再生能源來源。

近年來,對於像鎳、鋰、銅、鈷和稀土等綠色金屬和礦物作為替代化石燃料的需求越來越大。這促使採礦公司增加產量並優化,並探討建立可靠的價值鏈,以實現長期的永續發展。

在亞太地區,中國、澳大利亞和印尼是鋰和鎳的主要生產國,並具有提取這些物料的地質專業知識和研究能力。

這些國家目前也採取措施,例如建立高彈性的供應鏈來承受經濟和地緣政治的潛在不確定性,來發展關鍵礦物產業。

為了減少排放,許多企業組織採用碳捕獲和儲存(CCS)作為能源轉型解決方案。CCS從工業來源捕獲二氧化碳(CO2)排放並將其儲存在地下深處。研究顯示,CCS可能從發電廠和工業設施中捕獲和封存超過 90%的CO2。從更全面的角度來看,BloombergNEF 報告指出,到2050年,清潔電力將占全球減少碳排的61%。其中,21%可歸功於CCS。全球採用碳價、碳稅和碳權,進一步促使企業投資碳捕獲與儲存(CCS)等脫碳計畫。

Artisanal Miner Holding Cobalt Deposit with Care. AI

氫是另一個強大的能源轉型解決方案。它是一種乾淨、多用途且安全的能源載體,可以透過再生電力和碳減少的化石燃料生產。由於氫在使用過程中不會產生溫室氣體且能以液體和氣體形式儲存,因此氫目前是許多企業組織的較常使用的替代能源。

為了改善和優化藍氫和綠氫氣的生產,企業組織應探討採取數位優先的策略。資料可提供重要的見解,幫助操作人員處理任何可能出現的問題,並且有助於進行監測,以確保所有系統每天的運作狀況良好。

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
實現脫碳目標並提升獲利
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McKinsey估計,至2050年,全球工業的脫碳將花費11兆至21兆美元。雖然這筆費用看似很多,但實際上,環保並不一定得犧牲獲利。事實上,如果做得好,甚至可以提升獲利能力。一切取決於企業組織如何規劃脫碳。

找出企業中產生最多碳排放的領域,並以這些領域為主。這可能涉及進行研究和測試新興技術,或採用更低碳的材料以建立更能永續發展的供應鏈作業。

在洛克威爾自動化,我們相信直接空氣捕獲可以成為有效實現脫碳目標的解決方案。雖然清潔氫是較為常見的方式,但直接空氣捕獲的目標是直接從大氣中去除CO2以供再利用或儲存。我們的技術合作夥伴 1Point5 提出的一項計畫已經證明,直接空氣捕獲是一種可期待的技術,具有擴大規模的潛力。

直接空氣捕獲採用分散式控制系統(DCS),此系統促進開放式架構。企業組織可以無縫整合工廠的關鍵區域,其中DCS將製程、離散部分、電力、資訊和安全控制連接到整個工廠基礎設施中。這種模組化架構易於擴展,支援遠端自動化,因此企業可以實施更新,甚至擴大系統的覆蓋範圍,而無需投資新技術或應變方法來連接新舊設施。直接空氣捕獲的靈活性是一種獨特且具未來導向的解決方案,為長期使用而建立,對環境和企業都具永續性。

將化工廠和採礦場更緊密連接,以應對新能源轉型
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長期以來,尤其是礦業一直在單獨運作。企業組織中各部門之間存在著很大的脫節,導致缺乏溝通和合作。然而,如今有如此多的新工具和流程可用,企業應重新思考其作業流程。

畢竟,如果我們想要在企業獲利與目標取得平衡,增加創新產品重新設計的量將不再是選擇題,而是在淨零世界中永續發展的必要途徑。

許多頂尖的企業組織利用自動化並優化其作業程序,加快實現零淨排放的目標。除了物聯網(IoT)之外,礦場現在能夠端到端連接,將礦場到市場的系統整合。這包括對礦場的開採設備實施高性能的驅動解決方案、加工廠具有專門的採礦過程控制的應用程式,以及確保物料處理和升降作業的安全性和可靠度。

礦場操作人員可以收集、匯總和分析資料,以確保他們優化作業效率。藉由提供操作過程相同狀況的資訊,將所有資料放在同一個平台作為單一真實來源,也有助於消除溝通有誤並改善決策過程。

洛克威爾自動化的礦業營運管理(MOM)套件將分散的系統和資料結合,以提高作業效率。資料更透明並可取得,企業可因此改善決策,從而減少浪費。

我們的模型預測控制(MPC) 可以藉由使用機器學習來定義變數,如速度、油壓,甚至風力和路況,來優化礦業中的複雜過程。透過確定這些變數對彼此的影響,企業可以制定最佳的行動計畫。同時,操作人員不再需要管理多個迴圈,從而有更多時間來管理效能。研究發現,預測性維護可以將機器壽命延長20%至40%。

同時,化工廠可以利用洛克威爾自動化的批次性能分析解決方案,並使用節能運算器來提高能源效率。透過彙整資料並賦予脈絡、設置關鍵績效指標和警示,學習如何以更好的方式管理資產利用率、確保產品品質並控制製造成本,以及獲得見解以採取行動並改善製程表現。

從追蹤和報告到庫存管理,礦場與化工廠連接,將可提供所需的歷史資料,有助於預測未來的產量。

智慧型套裝電力系統可呈現作業流程和電力系統的使用情況,並將兩個系統結合,運用在一種作業環境。同時,分散式控制系統讓操作人員在減少操作風險時,能更有效率地完成工作。

不需要專家至現場或在發生故障時派遣人員進行調查,礦場與化工廠連接可以透過遠端存取進行診斷並提供即時支援。遠端存取加上現有資料的支援,還可以加快事件的解決或預防速度,以減輕可能出現的任何問題。更不用說,這是一種更安全的方法,因為礦場和化工廠本身就是危險的工作場所。

Young maintenance engineer man using laptop with environment icon on the mountain. environmental engineering technology concept.
透過洛克威爾自動化實現能源轉型
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處理氣候變化問題是每個人的責任,但也是共同的責任。隨著全球企業組織不斷進行革新並為綠色能源建立途徑,洛克威爾自動化幫助該領域的核心要角優化其作業流程,為這些產業打造相關的硬體、軟體和解決方案。

投資淨零碳排放生態系統不僅是履行環境、社會和治理(ESG)責任。更代表為了更美好的明天減少碳排放的共同使命,這不只是一個勾選項而已。透過提高效率、實施更清潔的能源來源,並投資碳捕獲和儲存解決方案,企業組織可以為現在和未來的全面工作場所轉型建立一個真正的永續生態系統。

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