關(guān)于碳中和——土木工程師必須要知道
? ? ? ? 何謂碳中和(carbon neutrality)?
? ? ? ? 該詞語為節(jié)能減排術(shù)語,是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi),直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量;同時通過植樹造林、節(jié)能減排等形式,抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放,實現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。簡單地說,也就是讓二氧化碳排放量“收支相抵”。
? ? ? ? 然而,當一個組織的活動對氣候系統(tǒng)沒有產(chǎn)生凈影響時,就達到了氣候中性(climate-neutral,或叫氣候中立)。在氣候中性的定義中,還必須考慮區(qū)域或局部的地球物理效應,例如輻射效應,例如來自飛機凝結(jié)軌跡的輻射效應??偠灾?,碳中和目標只與二氧化碳有關(guān),在“凈零”目標中還包括所有溫室氣體,而“氣候中性”的目標增加了輻射效應等因素,是更高階的標準。另外,對大多數(shù)公司來說,碳中和、凈零排放和氣候中性的含義是一樣的。
? ? ? ? 聯(lián)合國的態(tài)度:各行各業(yè)須盡其所能
? ? ? ? 聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯在2021年1月的世界經(jīng)濟論壇講話時強調(diào):“每個國家、每座城市、每個機構(gòu)和企業(yè)都需要采取可行的計劃,在中期目標引導下,到2050年實現(xiàn)碳中和或凈零排放。從制造業(yè)、能源業(yè)、交通運輸業(yè)、農(nóng)業(yè)、工礦業(yè),甚至互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè),都必須盡其所能。”
? ? ? ? 聯(lián)合國全球契約組織總干事桑達·奧佳博女士表示:按照人類目前的發(fā)展軌跡,到2030年,全球溫室氣體總量不會降低。而我們的目標是在未來十年內(nèi)將其削減50%,以降低不可逆的災難性氣候的發(fā)生概率。
? ? ? ? 所以,現(xiàn)在迫切需要全球各領(lǐng)域企業(yè)投身于應對氣候變化的行動之中,并做出承諾。而這種承諾需要一個一個短期的可實現(xiàn)的計劃作為支撐。
? ? ? ? 廣義的基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)產(chǎn)業(yè),碳排放總量達到70%,是執(zhí)行碳中和任務(wù)的重點領(lǐng)域。
? ? ? ? 未來的一個挑戰(zhàn)是在計劃實施的擴大階段,如何動員起整個行業(yè)加入?yún)f(xié)議,共同采取行動。在此期間必須不斷有創(chuàng)新科技的加入,目標方可達成。
? ? ? ? 國家政府仍然要對環(huán)境政策負最重要的責任,制定小目標并規(guī)劃發(fā)展路線,加速科技變革的產(chǎn)生與應用。必須像目前考慮金錢一樣考慮碳排放問題。建造一個項目卻不知道它的財務(wù)成本是多少,這種想法似乎令人難以置信。但是,目前該行業(yè)不知道它在碳排放方面的情況,這使得它很難設(shè)定有意義的目標并推動進展。同時,必須看到更多的數(shù)據(jù)共享,更多的合作和透明度,以便能夠?qū)崿F(xiàn)在未來幾十年的去碳化進程。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1 主要行業(yè)的碳排放量估計
? ? ? ? 對于建筑行業(yè)來說,要求在建筑工程中增加預制材料比例,甄別并提高施工效率,大幅提高可再生材料的占比,加強舊建筑、建筑垃圾的再利用能力,增加環(huán)保減排的建筑設(shè)計元素。
? ? ? ? 與此同時,還需要明確“碳中和”在建筑業(yè)的定義,制定專屬于建筑行業(yè)的全球減排目標,對當前和未來項目進行全過程(全生命周期)的碳排放評估,為每座新建筑創(chuàng)建碳排放記錄表,記錄中要包含結(jié)構(gòu)物的全部構(gòu)件,為各部件、各系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)制定標準化數(shù)據(jù)流程、開源共享,各國際和區(qū)域組織開展廣泛合作。其中,追蹤污染最嚴重的環(huán)節(jié)是非常重要的,讓后續(xù)的科研項目有的放矢。
? ? ? ? 數(shù)字孿生技術(shù)監(jiān)測碳排放
? ? ? ? 歐洲多個機構(gòu)將聯(lián)合構(gòu)建“數(shù)字孿生地球”,發(fā)起了“目的地地球倡議”(Destination Earth initiative)項目,以促進2050年實現(xiàn)“碳中和”。根據(jù) 2015 年《巴黎氣候協(xié)定》,為了確保全球變暖與工業(yè)化前水平相比保持在 1.5 攝氏度以內(nèi),全球經(jīng)濟需要到2050 年實現(xiàn)凈零。這意味著大幅降低溫室氣體排放量,并且通過捕獲大氣中的碳,來從總量上抵消那些不可避免的排放量。
? ? ? ? 這一項目旨在建立一個全面和高精度的數(shù)學孿生地球,在空間和時間上精確監(jiān)測和模擬氣候發(fā)展、人類活動和極端事件。
? ? ? ? 此項目將由數(shù)字孿生技術(shù)完成,形成一套龐大的信息系統(tǒng),用實時數(shù)據(jù)創(chuàng)建真實世界對象和系統(tǒng)模擬的計算機模型,監(jiān)測和進一步開發(fā)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展屬性,從供暖和空調(diào)系統(tǒng),到員工時間表和當?shù)亟煌髁磕J?。通過識別這些系統(tǒng)中的低效率,數(shù)字孿生可以提出更節(jié)能的方法。數(shù)字孿生還可以通過優(yōu)化施工過程的能源效率、跟蹤和控制材料與產(chǎn)品的供應鏈,來控制流程中隱性碳的釋放。
? ? ? ? 未來九大氣候技術(shù)投資方向
? ? ? ? 《企業(yè)碳中和路徑圖》中提出,學術(shù)部門應指導企業(yè)完成全產(chǎn)業(yè)鏈+全生命周期的“零碳良性循環(huán)”模式。重視3大環(huán)節(jié):碳排放量的基線盤查、減排目標的前瞻設(shè)定、減排舉措的科學設(shè)計。報告給出了9大氣候技術(shù)投資方向:自動駕駛技術(shù)、電動車技術(shù)、碳捕捉與利用存儲(CCUS)技術(shù)、儲能技術(shù)、氫能與燃料電池技術(shù)、高效光伏發(fā)電材料、絕熱材料與技術(shù)、超導材料與技術(shù)、海上風電技術(shù)。
? ? ? ? 此外,有13家中國企業(yè)的案例被《企業(yè)碳中和路徑圖》收錄,包括:國家開發(fā)銀行、寶武鋼鐵集團、蔚來汽車、深圳科士達、百度、聯(lián)想集團、華為、伊利乳業(yè)、圣牧乳業(yè)、比亞迪、興業(yè)銀行、京東物流、順豐物流。還有62家中國企業(yè)加入了科學碳排放目標的倡議。
? ? ? ? 英國:已采取強制措施
? ? ? ? 英國方面也已采取強制措施,預算500萬英鎊以上的項目,必須通過嚴格的碳排放審核。對此,市場上的負面反應并不大?!疤贾泻汀北黄髽I(yè)稱為“碳抵消”,企業(yè)很可能通過除碳技術(shù)、碳交易等方式達到碳中和,而并不是最有實質(zhì)性意義的減排。但是,政府普遍接受這個現(xiàn)實,沒有進一步強制減排計劃。
? ? ? ? 據(jù)奧雅納(Arup)估算,目前只有不到1%的建筑項目完成了全部碳足跡的計算與報告。
? ? ? ? 盡管目前還沒有由碳排放水平來決定競標勝出的案例,但隨著全球變暖成為一個日益緊迫的問題,未來很可能會出現(xiàn)這種情況。因此,有國際項目的企業(yè)需要提前準備。
? ? ? ? 亞太地區(qū):繼續(xù)挖掘潛力
? ? ? ? 亞太地區(qū)國家的碳排放量占世界的50%,人均排放量方面,韓國目前是比較高的。
? ? ? ? 目前,中、日、韓三國均已進入一個人均排放的平穩(wěn)期,三國達成目標的成本計算,也將由國際組織單獨指導監(jiān)督。
? ? ? ? 東亞三國承諾到本世紀中葉實現(xiàn)碳中和排放。交通運輸方面的總成本約為12.4萬億美元,這看起來是個天文數(shù)字,已接近中國2020年度GDP總量。如將這筆支出分攤到未來30年(中國為40年),則它只占中國年度GDP的1.8%,日、韓GDP的 0.6%。
? ? ? ? 其實中、日、韓三國的鐵路運輸已很大程度上實現(xiàn)了電氣化,海運目前的減排空間也不大,更多的工作需要在航空、公路、能源、建筑業(yè)中尋找減排的空間。電動汽車也許是一個方向。航空業(yè)的最佳選擇可能是可持續(xù)航空燃料 (SAF),但如何計算制造SAF過程中的碳排放量也是一個問題。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2 亞洲二氧化碳排放量占全球總量的比例

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3 中、日、韓三國人均年度碳排放量(噸)
? ? ? ? 中肯的建議
? ? ? ? 1. 讓自己成為減排專家,了解本領(lǐng)域最新的減排科技。
? ? ? ? 在基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的許多領(lǐng)域,公眾輿論的變化速度快于輿論。這種變化的步伐會加快,立法也會隨之而來,這就是為什么工程師也需要加快對專業(yè)能力的理解。
? ? ? ? 讓自己充分了解應對氣候危機的方法是如何在最高級別(國際、國家、環(huán)境和經(jīng)濟)中演變,并研究其對所在行業(yè)的影響。
? ? ? ? 了解當前的標準和承諾。尋找最佳實踐的例子并找出知識差距。
? ? ? ? 工程師擅長尋找答案。即使是那些不主動尋求碳減排建議的客戶,或者那些積極抵制建議的客戶也需要依賴工程師在該領(lǐng)域的專業(yè)知識。保持沉默不是一種道德選擇。
? ? ? ? 2. 拒絕原地踏步,無所作為。將減碳任務(wù)加入每次議程。
? ? ? ? 對于現(xiàn)在正在實施的大多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施項目,設(shè)計早在碳承諾實施之前就已經(jīng)完成。合同已經(jīng)到位,投資已經(jīng)完成。更重要的是,供應可能本身不適合低碳的未來社會期望或生活方式。
? ? ? ? 盡管存在這些障礙,但將碳列入項目議程永遠不會太晚。政府的“凈零”承諾將通過多重貢獻來實現(xiàn),而不是通過在少數(shù)領(lǐng)域取得巨大成功而在其他領(lǐng)域照常營業(yè)。
? ? ? ? 如果影響設(shè)計為時已晚,再看看實施、操作或使用,是否可以進一步實現(xiàn)碳減排。
? ? ? ? 通過對可能非常容易改變的過時做法進行重新思考,可以產(chǎn)生根本性的碳節(jié)約。您不一定要成為技術(shù)創(chuàng)新者才能有所作為,您只需要了解您在尋找什么,以及您這樣做的嚴重性。準備做一些小事,而不是什么都不做。
? ? ? ? 收集可靠數(shù)據(jù)以幫助進一步減少碳排放的重要性,怎么強調(diào)都不為過。堅持良好的分析和可靠的數(shù)據(jù),永遠不會太晚。在許多情況下,這可能是你能做的最有用的事情。

? ? ? ? 3. 對激進的項目降溫:最好的減排科技就是取消本次建設(shè)項目。
? ? ? ? 基礎(chǔ)設(shè)施項目的交付周期長,生命周期長。這些可能使基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)變化特別緩慢的因素,也是現(xiàn)在采取激進行動的最有力論據(jù)。
? ? ? ? 根據(jù)項目的規(guī)模和壽命,低碳設(shè)計的影響會大大增加。而且由于迄今為止最大比例的碳是由用戶行為產(chǎn)生的,因此鼓勵減少碳浪費行為的項目設(shè)計,具有深遠的影響。
? ? ? ? 考慮到所有這些,通常最有效的解決方案可能是根本不構(gòu)建。對碳零未來的承諾意味著調(diào)查涉及再利用、適應和行為改變的可能性替代方案,這將從根本上減少用戶對資產(chǎn)的需求。
? ? ? ? 出于社會甚至經(jīng)濟原因,確實可能需要碳生成項目,但越來越多的,未來非??捎^的收益才能證明啟動成本高昂的計劃是合理的。當那個未來到來時,將被要求表明我們提出的建議是強有力的論據(jù)和分析。
? ? ? ? 4. 讓各國首腦、各部門、各企業(yè)都看到希望,一起構(gòu)建未來。
? ? ? ? 很難說一個過去的基礎(chǔ)設(shè)施項目沒有因為成本、安全和不熟悉而受到政治困難和公眾關(guān)注。29年前,英吉利海峽隧道距離竣工還有3年時,在英國,它是公眾嘲弄和不信任的來源。一經(jīng)開放,它就被譽為世界七大工程奇跡之一,現(xiàn)在它已成為我們交通網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)部分。
? ? ? ? 從公路到鐵路、從浪費水資源到節(jié)約用水、從一次性使用到再利用、從化石燃料到可再生能源的轉(zhuǎn)變,都依賴于工程師的工作。讓我們回報對我們的信任。通過現(xiàn)在提供正確的建議,我們可以幫助確保一個能夠支持子孫后代的地球,以及所有人更公平的未來。
? ? ? ? 膽大心細地探索
? ? ? ? 當然,并非所有的排放量都像數(shù)人頭一樣容易。我們對碳排放的指導意見往往無法因地制宜。不僅國際組織與各國,即使是本國政府與地方政府,也往往找不到碳排放的“事實”,而必須使用大量的“假設(shè)”與“慣例”。在碳排放的國際工作指導中,這些都是權(quán)宜之計,只要盡量表明假設(shè)的理由,各國應自己決定這些概念、標準是否有效,而不是單純的執(zhí)行國際組織的意見,否則很可能增加問題的復雜性。
? ? ? ? 不能停留在泛泛的口號階段,需要細致大膽的探索與示范,并需要專業(yè)指導和政府監(jiān)督。碳中和在絕大多數(shù)人心中還不是現(xiàn)代時尚生活理念的一部分,而政府需要支持每一項減排技術(shù)、除碳技術(shù)的建設(shè)。

? ? ? ? 對于歐、美、亞三大經(jīng)濟體,必須認識到碳中和成本的含義。人們很容易將這一總數(shù)視為轉(zhuǎn)型期的“成本”,進而視作對商業(yè)活動的“拖累”和對競爭力的“損失”。
? ? ? ? 所有環(huán)保支出都是商業(yè)和政府投資,也是重要的商業(yè)活動,對GDP作出了貢獻。而一家公司的成本將是另一家公司的收入。在此,最好的比喻是20世紀90年代末,世界各地經(jīng)濟體都在為千年蟲做準備,在IT升級和防木馬等信息軟件中投入大量資金。這一過程導致了極其強勁的軟件產(chǎn)業(yè)投資增長,進而推動了GDP的增長和新技術(shù)的開拓。