【導讀】二十多年來，科學家和氣候學家一直在發(fā)出警示，提醒人們關注全球變暖的影響及其與溫室氣體（GHG）排放之間的聯(lián)系。但如今，全球社會的注意力已經(jīng)轉向具體的行動，以及如何解決氣候變化的根本原因和相關影響。半導體是現(xiàn)代設備、電動汽車（EV）、智能手機、機器人等產品的大腦中樞。通過定制創(chuàng)新和自適應邊緣智能，半導體或可抓住解決可持續(xù)發(fā)展危機的關鍵。
簡介
二十多年來，科學家和氣候學家一直在發(fā)出警示，提醒人們關注全球變暖的影響及其與溫室氣體（GHG）排放之間的聯(lián)系。但如今，全球社會的注意力已經(jīng)轉向具體的行動，以及如何解決氣候變化的根本原因和相關影響。半導體是現(xiàn)代設備、電動汽車（EV）、智能手機、機器人等產品的大腦中樞。通過定制創(chuàng)新和自適應邊緣智能，半導體或可抓住解決可持續(xù)發(fā)展危機的關鍵。
氣候變暖（且愈演愈烈）的成因
自工業(yè)革命伊始，能源的可及性為社會發(fā)展和經(jīng)濟增長提供了支撐，由于內燃機、蒸汽機和電動機等技術的興起，全世界都依賴于經(jīng)濟實惠的集中化能源生產。過去兩百年間，這些能源是通過燃燒碳氫化合物來提供的。雖然這種方式帶來了巨大的經(jīng)濟增長，但背后的代價也十分高昂。自1820年以來，溫室氣體排放量增長了686倍1，導致全球平均變暖約1.1°C2，同時引發(fā)了一系列重大的生態(tài)、經(jīng)濟和社會后果。比如，2015-2019年間，因氣候危機需要糧食援助的人口多達1.66億3，2000-2019年間，因災害造成的經(jīng)濟損失高達3萬億美元4。
如果目前的趨勢保持不變，到2050年，全世界需要消耗兩倍于當前水平的能源，才能推動全球發(fā)展按預計軌跡前進。若不改變我們的能源來源和整體能效戰(zhàn)略，到2050年，我們目前的排放軌跡預計將導致氣溫升高1.9°C至2.9°C（與工業(yè)化前水平相比）。專家表示，相關后果還可能導致全球33%的人口流離失所5，全球GDP減少11%至18%6，每年因氣候造成的災害損失高達23萬億美元7。
電氣化與能源效率
全社會正在想方設法解決全球貧困等緊迫問題，因此，能源對于普及電力和營養(yǎng)食品等基本服務至關重要。然而，為了避免氣候變化產生惡劣影響，全世界需要在2050年之前實現(xiàn)凈零排放，并將全球升溫幅度限制在1.5°C以內。實現(xiàn)這些目標的關鍵在于能源增長和快速脫碳。
圖1. 我們需要立即行動起來，將排放量減少81%。
要實現(xiàn)能源增長和快速脫碳，需要大范圍用可再生能源取代化石燃料（即從目前到2050年，可再生能源需求增長9倍），并大幅提高全球能源效率（即從目前到2050年，能源效率提高2倍）8
ADI汽車與能源、通信和航空航天事業(yè)部高級副總裁Greg Henderson表示：“通過可再生能源推動終端應用的電氣化，可以淘汰產生溫室氣體的技術，進而給清潔能源轉型之路帶來前所未有的機會。主要的例子包括逐步用電動汽車取代內燃機汽車，目前已經(jīng)在如火如荼地進行中。隨著越來越多的產品采用電力驅動設計，更廣泛的發(fā)電、配電和存儲系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)開始發(fā)揮作用。總體而言，我們需要一個適應性強且安全高效的能源系統(tǒng)?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
ADI工業(yè)和多市場事業(yè)部高級副總裁Martin Cotter表示：“在為可再生能源重新設計能源網(wǎng)絡的同時，必須重點關注提高所有應用的能效。從總排放量的角度來說，全球約50%的能源消耗來自工業(yè)部門9。通過部署數(shù)字互聯(lián)工廠技術，我們可以加強對現(xiàn)有老舊工廠內工業(yè)運營的控制，并在此過程中提高生產力，讓整個價值鏈受益，并實現(xiàn)競爭差異化。投資可持續(xù)發(fā)展目標和提高盈利能力并不矛盾：通過投資提升工業(yè)效率，我們有可能在減少能源使用的同時提高競爭力。世界既需要新工廠，也需要升級改造的工廠，而能夠靈活調整的互聯(lián)數(shù)字工廠可以節(jié)約能源，從而減少排放?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
實現(xiàn)電氣化和提升效率
圖2. 低排放資產支出，即將迎來巨幅增長。8
據(jù)麥肯錫估計，從現(xiàn)在到2035年，每年用于支持低排放資產轉型的實物資產支出將增加4.5萬億美元，這些年的累計支出將達到78.4萬億美元8。在ADI服務的終端市場中，我們預計將有大量全球投資涌入，用于工業(yè)效率提升、建筑升級改造，以及為EV部署和EV基礎設施、綠色發(fā)電以及電網(wǎng)現(xiàn)代化提供持續(xù)支持。
由于監(jiān)管力度加大、私有和公共部門的投入加大、私有部門投資增加、碳市場日趨成熟，以及太陽能電池板等終端應用的總擁有成本下降等各種長期趨勢的共同作用，ADI對這方面資本支出增加的規(guī)模和可能性充滿信心。
如果這些低排放資產得到大規(guī)模采用，結果會如何？
根據(jù)對低排放資產支出的預期，我們設想了一下更環(huán)保的解決方案得到全面采用和規(guī)?；蟮那榫?。要將全球溫室氣體排放量從目前每年的510億噸（或51 Gt）減少至凈零，光靠一種解決方案是遠遠不夠的。
ADI技術副總裁兼公司院士Tony Montalvo表示：“我們向自己發(fā)起了挑戰(zhàn)，試圖搞清楚，如果這些終端應用得到全面采用和規(guī)?；?，像ADI這樣的解決方案所能實現(xiàn)的脫碳程度。結果表明，大約可以實現(xiàn)一半。我們設法將ADI的整個解決方案組合的支持影響力聯(lián)系起來，重點關注那些將ADI技術作為關鍵推動因素的終端應用?！?/p>
圖3. 消除和減少排放的機會。
對于一定程度上由ADI等技術實現(xiàn)的終端應用，如果得到全面采用和規(guī)?；?，約可消除或減少一半的排放量10。
我們的評估得出了兩類主要的終端解決方案，一類是取代產生溫室氣體的傳統(tǒng)終端技術，一類是提高技術的能效。取代技術的例子包括電動汽車、能源轉型以及可再生能源供電的電解器。提高能效的終端產品示例包括工業(yè)電機、5G無線通信和互聯(lián)HVAC系統(tǒng)。
我們認識到ADI技術本身并不是終端產品。然而，許多情況下，它們在終端應用中是不可或缺的。例如電動汽車需要依賴于鋰離子電池，如果沒有電池管理技術不斷評估每個電池單元的健康狀況、平衡電池包內的電池單元并確保電池不會充電不足或過度充電，那么電動汽車將無從談起。因此，作為ADI領跑市場的一項技術，電池管理是促成電動汽車的關鍵技術之一。如果設想一個已經(jīng)完全采用電動汽車的世界，我們認為電池管理硬件與算法進步的重要性，將與電池化學以及高效、低成本且可靠的傳動系統(tǒng)等其他技術方面的進步并駕齊驅。
再比如，ADI解決方案還可通過部署采用ADI精密控制技術的變頻驅動器，并與負載或速度不斷變化的電機系統(tǒng)結合使用，來幫助減少二氧化碳排放。ADI技術可精細調節(jié)電機速度和扭矩以匹配受控制的負載。這樣可以使電機的容量與手頭的任務相匹配，從而節(jié)省能源。如果將所有電機與驅動器配對，全球排放量有望減少10%。
對于一定程度上由ADI技術實現(xiàn)的終端應用（如電動汽車或變頻驅動器），如果得到全面規(guī)?；筒捎?，全社會可以實現(xiàn)約26Gt的溫室氣體減排10。受到這一啟示的鼓舞，我們期待利用ADI在終端市場的獨特優(yōu)勢地位為多個行業(yè)的脫碳助一臂之力。
立即行動，刻不容緩
2000年至2014年北極夏季月份海冰和太陽能吸收的變化。藍色表示海冰減少的地方，紅色表示太陽輻射吸收增加的地方。
現(xiàn)實情況是，氣候變化的證據(jù)隨處可見——北極海冰正以每十年近13%的速度融化11，海洋氧氣流失對熱帶珊瑚礁產生影響12，二氧化碳水平上升，全球各地區(qū)的生物多樣性降低13。要想在2050年之前顯著降低溫室氣體排放，我們必須采用正確的技術、部署合理的基礎設施并積極投入其中。這其中存在著尚未開發(fā)的巨大潛力，而且未來幾年對于大規(guī)模開發(fā)現(xiàn)有解決方案和投資突破性創(chuàng)新技術至關重要。我們熱切期待與廣大客戶合作，共同實現(xiàn)大規(guī)模減排。
參考資料
1 Hannah Ritchie、Max Roser和Pablo Rosado (2020)——“CO? and Greenhouse Gas Emissions（二氧化碳和溫室氣體排放）”。
2 NASA地球觀測站——“World of Change: Global Temperatures（變化的世界：全球溫度）”。
3 Patrick Galey、Marlowe Hood和Kelly MacNamara (2021)——“UN draft climate report: Impacts on people（聯(lián)合國氣候報告草案：對人類的影響）”。
4 Gabriel Gordon-Harper (2020)——“UNDRR Report Calls for Improved Governance to Address ‘Systemic Risk’”（UNDRR報告呼吁改善治理以應對“系統(tǒng)性風險”）。
5 Harry Gray Calvo和Gayle Markovitz (2022)——“Global Public Braces for‘Severe’Effects of Climate Change by 2032, New Survey Finds”（新調查發(fā)現(xiàn)，到2032年全球公共部門將面臨氣候變化的“嚴重”影響）。
6 Swiss Re (2021)——“World economy set to lose up to 18% GDP from climate change if no action taken, reveals Swiss Re Institute’s stress-test analysis”（瑞士再保險研究所的壓力測試分析顯示，如果不采取行動，世界經(jīng)濟必將因氣候變化損失高達18%的GDP）。
7 Tom Kompas、Van Ha Pham、Tuong Nhu Che (2018)——“The Effects of Climate Change on GDP by Country and the Global Economic Gains From Complying With the Paris Climate Accord”（氣候變化對各國GDP的影響以及遵守《巴黎氣候協(xié)定》給全球經(jīng)濟帶來的收益）。
8 ADI分析所依據(jù)的數(shù)字出自 “The economic transformation: What would we change in the net-zero transition（經(jīng)濟轉型：我們將在凈零排放轉型中改變什么）”。麥肯錫公司。2022年1月24日。
9 Paul Waide和Conrad U. Brunner?！癊nergy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems（節(jié)能政策賦予電機驅動系統(tǒng)的良機）”。國際能源署，2011年。
10 ADI分析基于內部計算，假設可持續(xù)發(fā)展終端應用得到全面采用和規(guī)?；?。需要額外的研究來解釋終端產品的整個生命周期。51GT的來源為比爾·蓋茨的《氣候經(jīng)濟與人類未來》（How to Avoid a Climate Disaster）一書。
11 世界野生動物基金會——“Six ways loss of Arctic ice impacts everyone（北極冰層消失影響人類的六種方式）”。
12 “Ocean Deoxygenation: A Driver Of Coral Reef Demise（海洋脫氧：珊瑚礁消亡的影響因素）”，Reefcause Conservation，2021年9月25日。
13 “Biodiversity - our strongest natural defense against climate change（生物多樣性——人類應對氣候變化的最強自然防御手段）”，聯(lián)合國，2022年。
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