数字工具箱如何助力碳中和?看国外科技企业如何做

|热点专题 作者:乔婷婷 2021-06-23
   

 

​作者

乔婷婷   腾讯研究院助理研究员

王小丹   腾讯研究院助理研究员

 

面对日益严峻的气候变化与全球变暖,国际社会积极行动聚焦可持续发展。 近年来,大型科技公司积极探索开发碳中和数字工具箱,以期运用技术手段帮助自身、用户以及供应链更好地实现碳中和及可持续发展目标。 本文结合海外科技企业实践案例与探索,总结了微软、谷歌、苹果的碳中和数字工具箱成果及进展,以供参考。

 

依托云服务低碳功能,赋能用户及供应链

一是帮助企业将基础架构和应用程序迁移到云服务中以提高性能并减少对环境的影响。 例如使用Google Workspace,可以让企业的IT能耗和碳排放量最多减少87%,而使用Gmail的企业其电子邮件服务的温室气体排放最高减少了98%。 个人用户使用一个月的Google服务所产生的温室气体排放量要比汽车运行一公里所产生的温室气体排放量还少,并且这些排放量已通过谷歌运营碳中和承诺抵消。 此外,谷歌还帮助客户衡量迁移到Google Cloud对可持续发展的影响。 例如,国家地理合作伙伴(NationalGeographic Partners)将其整个图像库应用程序迁移到了Google Cloud,在提高图像库应用安全性和管理能力的同时,减少了图像收集过程约62%的能源和排放量。 [1]

二是依靠云服务强大的合作伙伴生态系统,助力可持续发展目标实现。 通过选择微软Azure作为其统一连接平台的云技术,ABB的客户现在可以利用由数十亿美元持续投资的企业级云基础设施,积极推动社会和行业的转型; 霍尼韦尔(Honeywell)在其企业绩效管理软件Honeywell Forge中使用Azure,该软件与微软 Dynamics 365集成在一起,可启用预测性维护应用程序来改善整个企业环境的性能和能源效率; 江森自控公司依托微软Azure,以数字化方式改变建筑和空间的构思、建造方式,并设法实现能源优化等; 施耐德电气的EcoStruxure数字解决方案与微软 Azure一起,使所有人都能充分利用其能源和资源。

图: 微软发布《云计算的碳效益》报告 [2]

三是利用数字工具实现碳排放的量化分析,减少云服务的碳排放。 微软的可持续发展计算器(Microsoft SustainabilityCalculator) [3] 是一个帮助用户计算其云服务碳排放量的工具。 利用Power BI仪表盘分析其使用的与Dynamics和Azure相关的云服务产生的温室气体排放量,并通过一段时间的跟踪分析排放量变化的根本原因。 此外还可以通过碳核算测量微软云服务对用户碳足迹的影响,并计算如何通过将其他应用程序和服务转移到云中来进一步减少排放。 可持续发展计算器通过云数据导出可持续信息报告,在提高碳排放透明度的同时实现数据量化分析,帮助客户更好地了解并减少基于云服务产生的碳排放。

图: 微软可持续发展计算器部分界面

 

开发数字工具,提高能源效率,减少能源浪费

一是提供智能化工具帮助用户选择低能耗且低成本的能源方案。 谷歌的智能温控器(Nest thermostat) [4] 是一款依据用户需求和环境温度自动调温并主动降低能耗的智能温控器。 用户可以对Nest Thermostat进行常规温控设置,也可以随时进行调整。 温控器会根据季节变化以及家庭能源历史记录,分析家庭能源需求和使用情况,制定最节约的供能方案。 谷歌能源战略工具(Energy Strategies) [5] 可以通过提供能源组合模拟功能,让用户扮演能源规划师的角色,进而选择最佳的能源组合以满足能源需求。 该工具包含太阳能、核电、风电、天然气、煤电的能源组合模型,用户可以自行选择并更改组合中各种能源的用量。 每一种选择都会自动生成一组数值,包括碳排放影响、成本效应以及是否满足用能需求。 通过该过程,让用户了解不同能源与发电和碳排放之间的关系,从而选择更加低成本且低碳的方式来使用电力。 谷歌屋顶太阳能(Google Project Sunroof) [6] 为用户家庭或社区探索太阳能节能潜力。 谷歌使用谷歌地图分析屋顶形状和当地天气模式,制定针对性的太阳能计划。 然后依据家庭平均电费和用能情况,推荐屋顶太阳能电池板数量。 该项目还提供太阳能电池板购买、租赁或贷款的价格比较。 此外,该项目还可以依据屋顶大小和形状、屋顶阴影面积、当地天气、当地电价、太阳能成本估计使用太阳能节约的成本。

图: 谷歌屋顶太阳能项目估测的俄克拉荷马城屋顶太阳能潜力

二是结合大数据,掌控能源布局情况,优化资源配置。 谷歌全球发电厂数据库(Global Power Plant Database) [7] 是全球发电厂的综合性开源数据库。 该数据库涵盖来自164个国家的大约30000座发电厂,包括火力发电厂(例如煤、天然气、石油、核能、生物质能、地热)和可再生能源发电厂(例如水力、风能、太阳能)。 数据库包含每个发电厂的位置信息、发电厂容量、发电量、所有权和燃料类型等信息并且不断更新,使应用者更易于对全球电厂数据进行浏览、比较和深度分析。

图: 谷歌全球电厂数据库中按容量划分的发电厂全球布局情况

三是开发供应商清洁能源门户网站,助力供应商清洁能源。 苹果于2015年10月启动了供应商清洁能源计划,以促进清洁能源在供应链中的使用 [8] 。 并开发供应商清洁能源门户网站(Supplier Clean EnergyPortal),帮助供应商在全球范围内识别可再生能源,确保清洁能源成本低和易获取的优势,目前已有 100 多家供应商注册参与该网站,帮助供应商过渡到100%使用清洁能源,从而助力减少与产品相关的碳排放,创建更具弹性的供应链。

 

赋能绿色交通工具,打造绿色出行

一是提供实时交通信息,帮助用户选择低碳出行方案。 谷歌航班查询工具(Google Flights) [9] 是一个航班信息查询平台,包括航班、酒店、住宿、实时旅行预警等信息,并提供个性化旅途探索功能。 在该平台上能够查看航班的碳排放量估算值,并据此做出航班推荐。 谷歌地图(Google Maps) [10] 是一个网络地图平台,提供卫星图像、航空摄影、街道、360°交互式街道全景图、实时交通状况以及交通出行的路线规划。 其提供的实时道路交通信息包括: 公交延迟时间、道路拥堵情况预测、可用的共享单车或摩托车、交通路线等,让出行者更简便地选择最佳出行方式。 至2019年末,Google Maps拥有将近142000个电动交通工具充电桩的位置信息。

图: 谷歌地图中实时道路交通情况部分界面

二是推出互助出行软件平台,节约出行成本。 谷歌的拼车驾驶(Waze Carpool) [11] 是谷歌旗下的交通导航应用程序提供的一种拼车工具。 Waze上的司机并不以此为业,而只是为了减少汽油费搭载同样顺路上下班的乘客。 而乘客则出于节约通勤成本的目的使用Waze。 与打车不同,乘客有时需要步行到达附近的司机那里,拼车的终点可能与目的地也有一段距离,且支付费用较低,特殊情况下也可以免费,以此实现真正意义上的拼车上下班。 2019年,Waze拼车出行里程数达到1.2亿公里,抵消了26000吨二氧化碳当量的温室气体排放,相当于种植超过40万棵树。 目前,美国、巴西、以色列、墨西哥等多个国家和城市都在使用Waze。

图: Waze Carpool应用程序部分界面

三是记录个人出行信息,帮助用户分析环境影响。 谷歌TripTracker [12] 可以自动记录用户驾车、跑步和骑自行车的情况,还可以提供个人差旅统计信息,包括用户碳足迹。 微软Concur [13] 将差旅和费用流程集成到微软Outlook 365中,除此之外,它还能够预估航班的碳排放量,帮助用户比较不同差旅选择的碳成本和财务成本。

图: Trip Tracker应用程序部分界面

 

提高个人环保意识,促进用户节能行动

谷歌Your Plan,Your Planet [14] 是其与加州科学院合作为个人提供的交互式工具,帮助人们了解他们在食物、能源和水等方面的环境影响,并学习简单的循环经济理念,采取科学方法减少环境负面影响。 该工具从食物、水、能源和物品四个方面展开,引导用户进行游戏式体验,例如将食物放置在冰箱中的正确位置、洗碗机要比手洗盘子使用更少的能源和水等。 用户可以在体验过程中切身感受自己日常行为对环境造成的影响,从而提高环保意识,并作出承诺。 谷歌助手(Google Assistant) [15] 作为智能个人助理,可以在手机、智能显示器、扬声器、汽车、电脑、可穿戴设备等设备中进行配置,用户可以通过对话的方式,让谷歌助手帮助自己在设备上完成操作,并且支持远程操控,例如远程调控家里的电灯、温控器、播放器等。 环保方面,谷歌助手可以通过将节约能源、材料和水的行动融入日常生活,帮助用户节能。

图: YourPlan, Your Planet部分界面

 

开发地图工具,监测地球资源变化

谷歌地球引擎(Google Earth Engine) [16] 是一个分析和可视化地理数据的云计算平台,可以处理卫星图像以及其他地理观测数据。 它提供卫星图像数据库的访问权限。 Google地球引擎与Google云端平台合作,研究人员可以访问陆地卫星和Sentinel-2的数据。 通过卫星图像和地理空间数据库以及数据分析功能的结合,可以检测地球表面的变化,分析森林和水域覆盖率、土地利用变化或评估农田的健康状况等。 2013年,谷歌地球引擎增加了延时视频(Timelaspe) [17] 功能,可以对1984-2020年间地球变化(如森林、城市、陆地等)进行直观感受。 微软的CarbonPlan [18] 利用行星计算机的数据,对基于森林的气候解决方案进行更加透明和科学严谨的评估。 通过对过去和未来的碳抵消项目进行数据驱动,使得采购项目能够获得最高质量的结果。 此外还通过构建开源数据和工具生成了数据集和模型,为气候决策提供信息。

图: GoogleEarth Engine的延时视频界面

 

科技助农,推动可持续农业发展

微软的Cloud Agronomics [19] 利用遥感和人工智能技术让种植者深入了解作物和土壤的碳含量,以降低温室气体排放,助力可持续的粮食生产。 它利用飞机上定制的高光谱成像设备扫描农作物和土壤,此方法采集的数据量是卫星收集的300倍。 数据被发送到Azure进行参考、校准和分析,将原始数据转换为见解。 Cloud Agronomics正在构建最大的农业标记数据集之一,使种植者能够积极有效地管理作物。 实时碳监测功能将为碳信用市场提供的首个标准化碳指数,为向低碳农业过渡提供资金激励,从大气中清除多余的碳并将其封存在土壤中以帮助植物生长。

图: CloudAgronomics的部分界面

 

减少建筑设施的碳排放,助力节能建筑

微软的建筑隐含碳计算器(Embodied Carbon in Construction Calculator,EC3) [20] 是一个用于揭示建筑材料中隐含碳的免费开放式平台,于2019年11月推出并托管在Azure上。 EC3从经过第三方验证的环境产品声明(EPD)中提取数据,对可用材料的碳含量进行比较,从而使用户能快速地做出采购决定,选择对气候影响最小的材料。 现在有超过10000个用户使用EC3工具。 该平台还拥有一个全球近5000种建筑产品的主要材料类别的碳含量数据库。 Google Cloud和DeepMind开发了一个工业自适应控制平台,通过自动控制商业建筑、数据中心和工业设施的供暖、通风和空调系统,在全球范围内实现机器学习,从而实现节能,并将这些解决方案提供给工业企业和建筑管理软件提供商。

图: 建筑隐含碳计算器部分界面

 

综合性碳中和数据分析与决策制定工具,助力城市低碳规划

环境洞察资源管理器(EnvironmentalInsights Explorer,EIE) [21] 是一个聚合Google数据库信息并利用机器学习等技术核算城市温室气体排放情况、帮助城市设定排放基线和确定减排计划的免费平台。 旨在帮助城市建设者和决策者探索制定更好的城市发展计划,创建低碳城市。 EIE为城市提供核算温室气体的技术工具和数据,一是建筑排放: 根据谷歌地图数据估算城市边界内建筑物的温室气体排放量; 二是交通排放: 聚合数据库中匿名位置车辆历史数据,在城市边界内开始或结束的所有行程的估计温室气体排放量; 三是屋顶太阳能潜力: 根据总日照量、天气模式、屋顶尺寸和方向,估计所有建筑物的太阳能生产潜力; 四是空气质量: 通过移动空气传感器绘制街道级空气污染地图,获得超本地化、逐条街道的空气质量数据; 五是森林覆盖面积: 绘制森林覆盖地图以增加森林覆盖率并改善城市生态系统。 

图: 环境洞察资源管理器部分界面

 

参考文献:

[1]https://www.gstatic.com/gumdrop/sustainability/google-2020-environmental-report.pdf

[2]https://www.microsoft.com/en-us/download/confirmation.aspx?id=56950

[3]https://www.microsoft.com/en-us/sustainability/sustainability-guide/sustainability-calculator?activetab=pivot_1%3aprimaryr2

[4]https://store.google.com/us/product/nest_thermostat?hl=en-US

[5]https://google.github.io/energystrategies/

[6]https://www.google.com/get/sunroof

[7]https://resourcewatch.org/data/explore/Powerwatch

[8]https://www.apple.com/environment/pdf/Apple_Environmental_Progress_Report_2021.pdf

[9]https://www.google.com/travel/flights?tfs

[10]https://www.google.com/maps/@22.5499916,113.8602243,12.04z

[11]https://www.waze.com/zh/carpool/

[12]https://play.google.com/store/apps/details?id=com.icfi.ridetracker&hl=en&gl=US

[13]https://www.concur.com/

[14]https://yourplanyourplanet.sustainability.google/

[15]https://assistant.google.com/

[16]https://earthengine.google.com/

[17]https://earthengine.google.com/timelapse/

[18]https://carbonplan.org/

[19]https://www.cloudagronomics.com/

[20]https://carbonleadershipforum.org/what-we-do/initiatives/ec3/

[21]https://insights.sustainability.google/

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2018-07-11

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