Investigación sobre tecnologías y vías de estandarización para alcanzar los objetivos de “pico de carbono y neutralidad de carbono”: el caso de los postes inteligentes

1.1 Situación Internacional

2015年12月12日巴黎召开的联合国气候峰会通过“巴黎协议”，并于2016年11月4日起生效，该协议目标是将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，力争控制在1.5℃以内，并在2050-2100年实现全球碳中和目标。目前各国实施情况是积极向好的，瑞典已通过立法规定在2045年实现碳中和，英国、法国、丹麦、新西兰和匈牙利等国也立法规定在2050年实现碳中和，目前已有50多个国家的碳排放实现达峰，约占全球碳排放总量的40%，其中大部分为发达国家，国际上主要国家碳达峰到碳中和时间跨度见表1。据经济合作与发展组织的数据显示，欧盟在1990年就已经实现碳达峰，峰值为48.54亿吨二氧化碳当量；美国碳达峰时间为2007年，峰值为74.16亿吨二氧化碳当量；日本碳达峰时间为2013年，峰值为14.08亿吨二氧化碳当量。[2]

Tabla 1 Período de tiempo desde el pico de carbono hasta la neutralidad de carbono en los principales países

1.2 Situación nacional

Ya el 18 de diciembre de 2017, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma emitió el "Aviso sobre la construcción del mercado nacional de comercio de derechos de emisión de carbono para la industria (sector de generación de electricidad)", poniendo en marcha primero el sistema nacional de comercio de emisiones de carbono en el sector de la generación de electricidad, ampliando gradualmente el alcance de la participación en el mercado del carbono e incrementando las variedades negociables, y mejorando continuamente el mercado del carbono para establecer de manera constante un mercado nacional unificado de comercio de carbono. El 31 de diciembre de 2020, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente publicó las "Medidas de gestión del comercio de derechos de emisión de carbono (ensayo)", regulando el comercio nacional de derechos de emisión de carbono y las actividades relacionadas. El 2 de febrero de 2021, el Consejo de Estado publicó las "Opiniones orientadoras del Consejo de Estado sobre la aceleración del establecimiento y mejora de un sistema económico para el desarrollo verde, bajo en carbono y circular", exigiendo el establecimiento y mejora de un sistema económico para el desarrollo verde, bajo en carbono y circular, para garantizar el logro de los objetivos de "doble carbono" y promover que el desarrollo verde de China alcance un nuevo nivel.[3]Según las estadísticas de la Base de Datos de Contabilidad de Carbono de China, la comparación de las emisiones de carbono por unidad de PIB/emisiones de carbono per cápita entre las tres principales aglomeraciones urbanas se muestra en la Figura 1. Se prevé que el valor pico para que China alcance el pico de carbono sea de aproximadamente 10.600 millones de toneladas de equivalente de CO2. Aunque las emisiones totales de carbono de China siguen siendo las más grandes del mundo, la tasa de crecimiento de las emisiones de carbono ha comenzado a disminuir. Actualmente, las principales fuentes de emisiones de carbono son la generación de electricidad, la calefacción, el transporte y la construcción, que representan más del 80% de las emisiones totales. En 2019, las emisiones sociales de carbono de China fueron de aproximadamente 10.500 millones de toneladas. Las industrias de alto consumo energético son las principales fuentes de carbono en China, siendo la generación de electricidad, la manufactura y la construcción, y el transporte las tres principales fuentes de carbono. Según las estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía, los tres sectores principales de generación de electricidad y calefacción, manufactura y construcción, y transporte representan el 89% de las emisiones de CO2 de China, con la generación de electricidad y calefacción representando el 51%, la manufactura y construcción el 28%, y el transporte el 10%.

Fig. 1 Emisiones de carbono por unidad de PIB/emisiones de carbono per cápita de las tres principales aglomeraciones urbanas y comparación de datos

1.3 Visión general de la Gran Área de la Bahía

Según los datos del "Libro Blanco sobre la Estandarización de la Neutralidad de Carbono para el Internet Industrial en la Gran Área de la Bahía Guangdong-Hong Kong-Macao", la tendencia general de las emisiones de CO2 derivadas del consumo energético en la Gran Área de la Bahía muestra que las emisiones absolutas de Hong Kong han estado disminuyendo continuamente y ya han alcanzado su pico, Macao se encuentra en una fase de meseta tras alcanzar su pico, mientras que las emisiones de carbono de Guangdong siguen creciendo. Entre las ciudades de la Gran Área de la Bahía, Macao tiene las emisiones de carbono por unidad de PIB más bajas; ciudades como Shenzhen, Hong Kong y Guangzhou también tienen emisiones de carbono por unidad de PIB relativamente bajas, comparables a los niveles de emisión de países como el Reino Unido y Noruega, y ligeramente inferiores a los de EE. UU.; mientras que ciudades como Jiangmen y Huizhou tienen emisiones de carbono por unidad de PIB entre un 30% y un 50% superiores a la media nacional. La industria terciaria representa más del 58% en ciudades como Hong Kong, Macao, Shenzhen y Guangzhou, con una proporción significativa de industrias de servicios modernos y manufactura de alta tecnología, lo que resulta en emisiones de carbono por unidad de PIB relativamente bajas. En 2020, el consumo energético por unidad de PIB de Shenzhen fue un tercio de la media nacional, y sus emisiones de CO2 por unidad de PIB fueron un quinto de la media nacional, habiendo disminuido un 19,3% y un 23,2% respectivamente en cinco años. Shenzhen ha establecido claramente su objetivo de alcanzar el pico de carbono entre 2020 y 2025. Además, según el "Anuario Estadístico de Huizhou 2020", el consumo energético por unidad de PIB de Huizhou en 2019 fue de 0,698 toneladas de carbón estándar por 10.000 yuanes, con una tasa de crecimiento Interanual (YoY) del 1,7%.

2.1 Internacional Típico

El Subcomité de Gestión de Gases de Efecto Invernadero y Actividades Relacionadas (ISO/TC207/SC7) del Comité Técnico de Gestión Ambiental de la Organización Internacional de Normalización es el principal comité técnico de la ISO en materia de normalización para hacer frente al cambio climático, encargado de las actividades relacionadas con la normalización de los gases de efecto invernadero. Actualmente, el ISO/TC207/SC7 está elaborando un Borrador de Trabajo (WD) de la norma internacional sobre neutralidad de carbono (ISO 14068), muy esperada a nivel internacional, titulada "Requisitos y principios para lograr la neutralidad de los gases de efecto invernadero en la neutralidad de carbono y declaraciones relacionadas". El Comité Técnico de la Organización Internacional de Normalización sobre Captura, Transporte y Almacenamiento Geológico de Dióxido de Carbono (ISO/TC265) ha establecido grupos de trabajo de normas como el grupo de almacenamiento de CO2, el grupo de transporte y el grupo de captura, y ha celebrado cuatro reuniones de trabajo. Hasta la fecha, se han aprobado cuatro proyectos de trabajo. En junio de 2021, la Junta de Estrategia de Mercado de la Comisión Electrotécnica Internacional IEC/TC111 propuso un libro blanco sobre sistemas eléctricos de cero carbono basados en energías renovables.

2.2 Situación Actual en China

全国环境管理标准化技术委员会（SAC/TC207）主要负责全国环境管理专业领域基础性、通用性、综合性标准化工作，包括环境管理体系、环境标志和声明、环境绩效评价、环境成本和效益、生命周期评价、生态系统评估等，同时对口国际标准化组织环境管理标准化技术委员会（ISO/TC207）相关工作。全国碳排放管理标准化技术委员会（SAC/TC548）于2014年成立，对口国际标准化组织环境管理技术委员会温室气体管理和相关活动分技术委员会（ISO/TC207/SC7），主要负责碳排放管理术语、统计、监测；区域碳排放清单编制方法；企业、项目层面的碳排放核算与报告；低碳产品、碳捕获与碳储存等低碳技术与装备；碳中和与碳汇等领域的标准化工作。截至目前为止，SAC/TC548标委会已发布16项国家标准，正在制修订的标准30余项。2019年国家生态环境部发布《大型活动碳中和实施指南（试行）》文件，规范了大型活动的碳中和实施，2021年9月15日国家工信部将申请立项的《石油和化工行业碳排放核查技术规范》等197项碳达峰相关行业标准予以公示。

2.3 大湾区先行

Como una de las regiones con el mayor nivel de apertura y la mayor vitalidad económica de China, la Gran Bahía Guangdong-Hong Kong-Macao vio cómo el Consejo de Estado publicó el "Plan Esquema de Desarrollo para la Gran Bahía Guangdong-Hong Kong-Macao" en febrero de 2019. Este plan establece el "desarrollo verde y la protección ecológica" como principio básico que guía el desarrollo de la región, exigiendo que se desarrolle sobre la base de la innovación verde y baja en carbono. Bajo la orientación y el apoyo de autoridades competentes como la Administración Provincial de Regulación del Mercado de Guangdong, la Comisión Provincial de Desarrollo y Reforma y el Departamento Provincial de Ecología y Medio Ambiente, se estableció el primer Comité Técnico Provincial de Estandarización para el Pico de Carbono y la Neutralidad de Carbono de la nación (GD/TC73). Se organizó a las entidades pertinentes para realizar investigaciones sobre el "Marco del Sistema de Normas para el Comercio de Derechos de Emisión de Carbono en la Provincia de Guangdong" y su hoja de ruta de estandarización, compilando leyes, reglamentos y normas relacionados con el comercio de derechos de emisión de carbono. Como se muestra en la Figura 2, el sistema de normas para el comercio de derechos de emisión de carbono aclara las subcategorías de normas a nivel de fundamentos, organizaciones, proyectos, productos y comercio. En cuanto al avance de los trabajos de estandarización, datos estadísticos relevantes muestran que la Provincia de Guangdong y Shenzhen han publicado sucesivamente cerca de 20 normas locales y cerca de 20 normas de grupo relacionadas con los objetivos de "Doble Carbono". Estos esfuerzos proporcionan un importante soporte estandarizado de base para promover la innovación tecnológica verde y baja en carbono y mejorar la capacidad de sumideros de carbono en la Gran Bahía, sirviendo también como "planta de procesamiento" para las normas de "Doble Carbono" y como "conector" para las actividades de estandarización en la región.

2.3 Perspectiva general

Sobre la base del compromiso de China por lograr los objetivos de "Doble Carbono", es urgente acelerar el mapeo de las distintas industrias, comprender las direcciones clave de desarrollo futuro de la neutralidad de carbono, identificar lagunas y oportunidades en las normas pertinentes, y promover de manera ordenada el desarrollo de una planificación sistemática de normalización. Establecer y mejorar el sistema de normas relacionadas con el "Doble Carbono" es imperativo. De acuerdo con el despliegue nacional general para el "Doble Carbono", debemos refinar y organizar las necesidades de normalización en todas las industrias, cubrir las carencias en normas básicas como tecnologías de reducción de emisiones, contabilidad y evaluación, satisfacer las grandes necesidades estratégicas del trabajo de "Doble Carbono" e impulsar el desarrollo verde en todas las industrias mediante la comparación y el cumplimiento por parte de las partes interesadas en la normalización. Al mismo tiempo, debemos acelerar la actualización y mejora de las normas de ahorro de energía, revisar con urgencia las normas nacionales sobre límites de consumo energético y eficiencia energética obligatoria de los productos como directrices básicas, elevar los requisitos de límites de consumo energético de los productos, ampliar el alcance de cobertura de las normas de límites de consumo energético y perfeccionar las normas complementarias de contabilidad energética, ensayo y certificación, evaluación y auditoría. Esto proporcionará un apoyo normalizado para lograr los objetivos de "Doble Carbono" de China y mejorará el progreso de la verificación y contabilidad de las emisiones de carbono a nivel regional, sectorial y de producto mediante la mejora y refinamiento de la normalización.

3.1 环境监测

基于我国交通运输CO₂排放量处于增长的背景之下，相关行业都在研究及制定“双碳”达标规划，实施碳减排措施及进行碳抵消等工作。[4]城市中现有的各监测点是应用气体传感器较为单一地测得二氧化碳含量，未能结合该路段的交通流量、车速、周边绿植数量以及吸收二氧化碳的能力等进行综合监测。智慧城市物联网架构下的智慧杆搭载环境监测模组，有效实现收集和监测所在场景区域中的PM2.5浓度、PM10浓度、二氧化碳含量、二氧化硫含量、扬尘浓度和噪声分贝等气象及环境信息，系统管理平台通过对收集到的各类数据进行综合分析与对比，系统发出优化及调整指令，有效控制该区域的相关指标达到预定目标值，发挥智慧杆搭载环境监测模组在减碳达标过程的重要作用。

3.2 La energía limpia impulsa los postes inteligentes

Bajo la gran tendencia de alta eficiencia y ahorro de energía, la aplicación de energías limpias es inevitable. Los postes inteligentes equipados con generación de energía solar y eólica están siendo promovidos y aplicados. La electricidad recogida por los módulos fotovoltaicos solares se utiliza mediante gestión de almacenamiento de energía o directamente para el funcionamiento de diversos dispositivos compatibles montados en los postes inteligentes, reduciendo el dióxido de carbono producido por la generación de energía basada en combustibles, logrando la compensación de carbono y alcanzando el equilibrio de carbono.[5]La plataforma de gestión de postes inteligentes complementa su propia demanda eléctrica basándose en la recolección de energía eólica y solar para reducir las emisiones de carbono, y está equipada con dispositivos de almacenamiento de energía que le otorgan más potencial de beneficio, creando más valor comercial para los operadores y alcanzando los objetivos de neutralidad de carbono. La energía eólica y solar obtenida es ciertamente más barata que la generación de energía térmica, pero los entornos geográficos correspondientes y los métodos de gestión afectarán las tasas de utilización del sistema, como los períodos sin sol o viento. Los problemas de almacenamiento de energía y suministro eléctrico inestable deben resolverse mediante la aplicación de nuevas tecnologías, promoviendo el uso eficiente de la energía limpia para lograr los objetivos de "doble carbono" de la ciudad.

3.3 Optimización del tráfico para la reducción de carbono

Las emisiones de dióxido de carbono del sector del transporte representan casi el 9% del total nacional de China, y las emisiones de CO₂ en la industria del transporte aún están en fase de crecimiento. Los dispositivos de gestión de tráfico montados en postes inteligentes utilizarán tecnologías de la información como big data, computación en la nube y 5G para recopilar datos relevantes dentro de su área de cobertura. Cuando se detecte que los niveles de dióxido de carbono no pueden lograr la neutralidad de carbono a través de la vegetación viaria, se prestará atención a los datos sobre la proporción de uso de energía limpia en los vehículos y los viajes verdes. La plataforma de gestión del sistema realiza ajustes en tiempo real del control de tráfico en las carreteras actuales, y la plataforma de control ajusta y guía el tráfico vial mediante la coordinación vehículo-infraestructura, optimizando las rutas de paso para reducir el dióxido de carbono generado por la congestión vial, reduciendo los tiempos de permanencia prolongada de los vehículos debido a bloqueos, y monitoreando los niveles de dióxido de carbono en el área en tiempo real. Los datos se envían a la plataforma de control del sistema para compararlos con los umbrales originales de dióxido de carbono, emitiendo comandos de optimización para lograr un flujo de tráfico fluido y reducir las emisiones de carbono.[6]

Como infraestructura de las ciudades inteligentes y una industria emergente caracterizada por la integración tecnológica interdisciplinaria, los postes inteligentes deben adoptar indicadores cuantitativos para evaluar las emisiones de carbono de los postes y sus sistemas, evaluando así su nivel de emisiones, en el contexto general del logro de los objetivos de "Doble Carbono".[7]Para lograr los objetivos de "Doble Carbono", es necesario aprovechar tecnologías como la energía libre de carbono, las aplicaciones de energía baja en carbono y nuevas energías, la innovación tecnológica y la reutilización. Combinando esto con las estructuras industriales locales y las características del desarrollo socioeconómico, debemos fortalecer la cooperación profunda entre fabricantes e instituciones de investigación relevantes para capitalizar las ventajas complementarias. Esto incluye establecer centros de investigación tecnológica de "industria-academia-investigación-aplicación", integrar los objetivos de "Doble Carbono" en la planificación general de la infraestructura urbana, establecer y mejorar las normas de ahorro de energía y evaluación de la Industria dentro del marco del "Doble Carbono", actualizar y mejorar estas normas, elevar los requisitos límite de consumo energético de los productos y perfeccionar las normas complementarias de contabilidad energética, pruebas de Certificación, evaluación y auditoría. Debemos innovar en los métodos de trabajo en la planificación, gestión de la construcción, sistemas de evaluación, innovación tecnológica y digitalización urbana de los postes inteligentes, incorporando el concepto de desarrollo verde durante todo el ciclo de vida de las soluciones de sistemas de postes inteligentes, y garantizando que el ahorro de energía y la reducción de carbono se implementen eficazmente en toda la Cadena de suministro.

Referencias
[1] Cao Xiaobing, Wang Hailong, Zhao Jingwen, et al. Enfoque en la construcción y demostración de postes inteligentes bajo la arquitectura de IoT urbana[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020(05):22-25.
[2] Xue Liang. Objetivos y avances de los países para lograr la neutralidad de carbono[J]. Shanghai People's Congress Monthly, 2021(07):53-54.
[3] El Comité Central del PCCh y el Consejo de Estado publicaron las "Opiniones sobre la implementación completa, precisa e integral del nuevo concepto de desarrollo para realizar bien el trabajo de pico de carbono y neutralidad de carbono"[J]. Shanghai Energy Conservation, 2021(10):1054.
[4] Xu Jie. Análisis de las estrategias de control de calidad de la información para los sistemas automatizados de monitoreo del aire ambiente[J]. Sci-Tech Innovation and Application, 2021,11(31):133-136.
[5] Zhu Gang, Li Yanhe, Zhang Zhen, et al. Tecnología de control operativo y aplicación de redes eléctricas provinciales con suministro total de energía limpia[J]. Electric Power, 2021, 54(05):195-205.
[6] Zhang Jin, Yuan Jiting, Zi Fengjun. ¿La mejora de la eficiencia del transporte reduce las emisiones de carbono en la industria del transporte? —Un estudio empírico basado en datos de panel interprovinciales[J]. Ecological Economy, 2021,37(11):18-24.
[7] Wang Hailong, Zhao Jingwen, Wang Heru, Cao Xiaobing. Breve análisis sobre la construcción y desarrollo de postes inteligentes multifuncionales bajo la arquitectura de ciudad inteligente[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020,No.426(09):1-5.