卡特彼勒如何实现国际基础设施建设产业链的低碳运营

在全球迈向碳中和的转型过程中,基础设施建设扮演着举足轻重的角色。基建企业如何实现绿色低碳转型,构建绿色产业链,支持全球零碳未来,始终是基建行业研究的重要议题。

为适应新时代低碳模式发展需要,卡特彼勒将可持续发展纳入企业战略并将其作为继续前行的新动力,通过对新产品、新技术和新服务的持续投入,为产业链中的上下游的企业和客户提供多种解决方案以帮助其实现与气候有关的目标,同时满足其对性能、耐用性、经济价值的需求。

减少基建产业链的碳排放活动,需要采取哪几个方面的关键减排举措?卡特彼勒的哪些创新实践,可以助力客户实现低碳转型?

近日,卡特彼勒在《国际工程与劳务》杂志上发表了深度文章——《如何实现国际基础设施建设产业链的低碳运营》原文如下:

基础设施建设是维系人类生活的重要基石,为人类社会提供不可或缺的建筑物和基础设施,在全球迈向碳中和的转型中同样扮演着举足轻重的角色。

基建产业链中的原材料开采、制造和运输,使用大量工程机械设备进行施工,均属于碳密集型

活动。交付的建筑物以及交通运输、能源、制造等各类基础设施,更是最大的温室气体排放源。基建企业如何实现绿色低碳转型,构建绿色产业链,支持全球零碳未来,支撑我国如期实现碳达峰、碳中和,成为行业研究的重要议题。

基建产业链中的碳排放活动

依据世界资源研究所和世界可持续发展工商理事会主导的温室气体核算体系,国际基础设施建设企业的温室气体排放活动可以划分为3个范围(见表1)。对于国际基础设施建设企业而言,范围一和范围二通常是企业核算和披露碳排放的必选项,这部分排放主要来自于工地施工作业,产生的碳排放一般仅占基建企业所报告温室气体总排放量的10%-20%,占比通常远小于范围 3的活动排放。范围三的排放是国际基建企业的最大排放源,占企业报告总排放量的80% -90%,主要包括:产业链上游原材料开采、制造和运输产生的碳排放量,占比约30%-50%;产业链下游即基建企业交付的终端产品(建筑物和基础设施)使用产生的碳排放量,占比可达 40%-50%。企业可以综合考量和取舍披露范围三的碳排放活动,以体现更佳的环境意识和更大的社会责任担当。

温室气体核酸体系定义下的国际基础设施建设企业碳排放活动

温室气体核酸体系定义下的国际基础设施建设企业碳排放活动

基建企业的4大关键减排举措

参考产业链碳排放数据特点,国际基础设施建设企业可以从工地施工作业、原材料开采制造、交付产品(建筑物和基础设施)投运使用这3大高排放活动场景入手,甄别其中碳减排机会点,与产业链中的工程机械制造商、能源供应商、建材供应商、设计院及业主协同合作,采取相应的4大关键减排举措,即可削减绝大部分的碳排放。

提升施工作业能效可减少范围一的碳排放,增加清洁可再生能源使用可减少范围二的排放,归属范围三的排放可通过选择绿色建材、打造绿色建筑及基础设施来削减。

一、提升施工作业能效

通过提升施工能效、减少施工作业过程中的各类工程机械、施工设备的柴油、汽油燃烧排放,是最为直接、最为重要的减排途径。

1.短期行动:使用省油、高效、低排放的工程机械与施工设备,减少排放;采用智能化的新一代工程机械、部署智能化施工,提升效率;制定工程机械智能化管理和机队规模优化方案,提升资产利用率。

2.中长期行动:增加模块化材料、装配式建筑的使用,加快建造速度、缩短施工周期;甄别效率改进项目,优化项目管理,优化施工作业流程。

二、增加业务运营中的清洁能源和可再生能源使用

通过节约能源并部署清洁能源、可再生能源供电,帮助企业减少传统化石燃料带来的碳排放,已成为各行业普遍认可的减排方式。基础建设企业可采取的相应减排举措包括3方面。

1.通过在工地现场、营地、场站中部署自有的天然气、风电、光伏等清洁/可再生能源、微电网,或者从外部电厂直购绿电等方式,获取更绿色的电力、热力能源。如加拿大B2Gold公司在纳米比亚中部运营一座金矿,该地区光能资源丰富,非常适合使用光伏产品。在卡特彼勒的支持下,B2Gold搭建微电网,将7台Cat发电机组、7MWCat光伏模块及微电网主控制器、远程监控技术等组成混合电力微电网系统。由此每年减少约340万升重油消耗,折合减少CO2排放超9000吨,并节约14%-16%发电成本。

2.更多使用混动、纯电动、燃料电池为动力源的各类工程机械、施工设备、车辆。如力拓计划采用卡特彼勒为其开发的零排放、电池供电的无人驾驶大型矿用卡车车队,以助力其实现2050年净零排放的积极目标。卡特彼勒已为力拓、必和必拓等10家企业在18个采矿现场部署了500余辆无人驾驶矿用卡车,累计安全运输40亿吨物料,据报告仅其中某矿山的13辆无人驾驶矿用卡车,在提高11%的运输效率同时可减少11%燃料使用,即每年减少4300吨CO2排放。

3.在施工现场及营地、项目场站使用低碳可再生燃料发动机或发电机组,燃料包括生物柴油、可再生柴油、沼气、垃圾填埋气、煤层气、天然气和氢混合能源等。如万喜集团近年来在多个施工现场引进部分混合动力机器,尝试将氢气、沼气等替代燃料作为多用途车的动力来源。

三、选择绿色、可持续的建材

国际承包商可选择更绿色的建筑材料,如利用钢厂炉渣或电厂粉煤灰替代一部分水泥的低碳混凝土,也需要寻找更可持续的替代性材料,如可再利用或循环回收的材料。中铁二局在参与亚吉铁路修建中因地制宜,创新性地将当地天然火山角砾(俗称“火山灰”)改良成修建铁路所需的填料,这种更可持续的替代性材料减少了远距离运输建材的碳排放。

四、打造绿色建筑及基础设施

基建企业交付的各类基础设施在使用过程中,会对温室气体减排产生举足轻重的影响。建筑物和基础设施能否充分采用节能增效的设计、高效绿色的运营,对气候的影响不容小觑。对此,企业可以采取的关键行动包括:加强企业内部绿色设计能力,或借力外部合作伙伴;广泛参与绿色项目的设计与建造,借力“一带一路 ”绿色投资;积极参与绿色低碳、可持续认证体系,如LEED、DGNB等。

基建企业实现碳中和可供考量的关键行动

除去上述4大关键减排举措,参考联合国全球契约组织2021年发布的《企业碳中和路径图》白皮书,笔者进一步罗列了涵盖目标规划、内部运营、价值链合作3个维度的9大重点举措及其相应的短期和中长期关键减排活动,详见表2。

国际基础设施建设企业设计碳中和路径图可供考量的重点举措与关键行动

国际基础设施建设企业设计碳中和路径图可供考量的重点举措与关键行动

卡特彼勒的实践

许多关键行动需要前沿技术作为支撑,产业链中一些高瞻远瞩的企业已经展开积极应对,提前布局投资相关前沿创新科技。卡特彼勒一直在能源的高效和清洁利用领域积极探索,通过对新产品、新技术和新服务的持续投入,为产业链中的上下游包括原材料企业、基建企业、基础设施终端客户提供基于4个维度的多种解决方案以帮助其实现与气候有关的目标,同时满足其对性能、耐用性、经济价值的需求。

在新产品、新技术方面,卡特彼勒提出的先进动力源解决方案在可再生燃料、电池、电动和混合动力系统、微电网、燃料电池5个领域进行了前沿创新整合,已投入使用的及处于研发中的先进动力源解决方案如下。

1.可再生燃料:使用低碳可再生燃料的发动机/发电机组,燃料包括生物柴油、可再生柴油、沼气、垃圾填埋气、煤层气、天然气和氢混合能源。

2.电池动力工程机械:如纯电池驱动的地下铲运机消除了排放,同时减少了粉尘和热量。

3.电动和混合动力系统:电驱动推土机装载机、矿卡等可通过更高效的燃料燃烧减少排放;混动发动机系统可在纯电动模式运行。

4.微电网:施工现场以光伏、储能和先进控制功能匹配发电机组构成微电网系统。

5.燃料电池:用于固定和移动设备的,以可再生氢气为能源的燃料电池。

2021年,卡特彼勒开始提供100%使用氢气作为燃料的燃气发电机组,燃料包括可完全再生的绿氢。同年末,卡特彼勒开始分阶段推出具有快速响应功能的商用燃气发电机组,最高可以使用混合了25%氢气的天然气作为燃料,未来这一比例还有可能提高。随着氢燃料供应设施逐渐成熟,越来越多的Cat燃气发电机组将有可能在未来被升级为使用100%氢气的产品。此外,卡特彼勒正在为固定式设备和部分移动式设备开发氢燃料电池,分别满足设施、机械、发电机的具体需求。在新服务方面,卡特彼勒以互联技术为基础的服务解决方案,为基建、资源、交通与运输等行业企业提供更加智能、高效的设备管理与机队管理服务,实现诸如避免意外停机、保证设备健康、最大程度地提升出勤率和利用率、缩减停机时间等运营需求。

卡特彼勒同时还提供设备认证翻新、发动机升级替换、产品与零部件回收、再制造等绿色、低碳服务。值得一提的是,卡特彼勒再制造是一种助力设备可持续的解决方案。通过将处于产品使用寿命末期的零部件重获新生,再制造可实现减少浪费,减少温室气体排放,并将生产新品所需的原材料需求降至最低。例如与新气缸盖相比,生产再制造气缸盖可以减少约85%的能耗,减少约85%的材料,并且减少约61%的温室气体排放。

展望未来,产业链中的前沿创新,如上述卡特彼勒的数字化设备、高效燃料利用技术、创新能源和动力解决方案、可持续的绿色服务将助力基建企业赋能业务低碳运营,促进能源转型,提高项目施工效率、减少施工作业排放,降低产业链碳排放,进而助力企业和全球基础设施建设行业实现低碳目标,帮助建设更加美好、更加可持续的世界。

卡特彼勒微电网解决方案

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卡特彼勒氢能源电力解决方案

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CAT®(卡特)D6 XE高驱电传动推土机

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CAT R1700 XE零排放铲运车

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来源:卡特彼勒中国

责任编辑:LuYue

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卡特彼勒(中国)投资有限公司

卡特彼勒是世界上最大的土方工程机械和建筑机械的生产商,也是全世界柴油机、天然气发动机和工业用燃气涡轮机的主要供应商。在大中华区,卡特彼勒为区内持续的经济增长和发展提供了产品和技术。为了加大投资力度和发展业务,卡特彼勒(中国)投资有限公司于1996年在北京成立。今天,卡特彼勒在中国投资建立了11家生产企业,制造液压挖掘机、压实机、柴油发动机、履带行走装置、铸件、动力平地机、履带式推土机、轮式装载机、再造的工程机械零部件以及电力发电机组。卡特彼勒(中国)投资有限公司已在中国建立了办事处,培训和产品服务中心,为日益增长的设备用户提供及时周到的服务。由5个代理商组成的经销服务网络为各行各业提供适用的机器和设备,并给予综合性售后服务,使用户在作业中取得更高的经济效益。卡特彼勒承诺,以领先的优势,为世界各地致力参与基础建设、资源的开发和运输的设备用户,提供物有所值的机器,发动机产品和售后服务。美国卡特彼勒公司成立于1925年,卡特彼勒公司总部位于美国伊利诺州。是世界上最大的工程机械和矿山设备生产厂家、燃气发动机和工业用燃气轮机生产厂家之一,也是世界上最大的柴油机厂家之一。
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