“尝”得出盐水的机械追踪技术
在未来，西门子发电机、蒸汽轮机和燃气轮机等设备在运输途中将携带数据记录器。这些记录器可持续监测并报告设备的位置和状态。
**大的发电机重达900吨，大的蒸汽轮机重量则与之相当。大家可能都认为诸如此类的庞然大物应该百害不侵，然而事实远非如此。由于这些设备都属于高精密机器，客户对任何可能发生的意外都十分注意，接触到盐水就属于意外之一。从位于米尔海姆或柏林的西门子工厂出厂后，这些设备在途中就有可能受到盐水的侵害。
不间断监测
为了追踪这些贵重机器的运输路径并记录沿途的环境条件，西门子发电与天然气集团与外部供应商合作，研发了一款名为“数据记录器（data logger）”的智能运输监测系统。记录器配有多个传感器。它们可借助磁力吸附在机器上，持续测量温度、湿度、倾斜度、入射光强度和压力等关键参数。传感器读数通过蓝牙发送至机器运输集装箱内部的单元，后者再通过移动无线装置将这些数据及GPS位置信息转发至米尔海姆和柏林的工厂。在尚未覆盖移动通信网络的区域（如公海），数据记录器可在重新建立起连接前保存测得结果。
使用数据记录器的主要目的是确保贵重机器在被送往客户处的途中能够得到不间断的监测。记录器需要能够实时检测突发事件，如偏离计划路线或包装受损。记录器生成的数据可以帮助西门子确定意外事件是否会对轮机或其部件产生影响，以及是否应当采取有关措施。
即便运输过程一切顺利，这些数据也能提供宝贵的信息。如果检测出运输偏离计划路线，工程师可以根据这些数据确定具体地点或可能构成危险和造成延误的情况。在后一种情况中，物流计划人员可以为未来的运输选择新的路线。总的来说，西门子*希望数据记录器能够增强运输的可靠性，并提高运输过程的透明度。
电池改良，安全性提高
西门子从专门制造移动传感器的公司处采购数据记录器。双方进行合作，通过研发等延长了装置的使用寿命，并通过加密系统增强了数据安全性。现在，专门用于运输的基础款数据记录器所配备的电池可持续供电24个月，而非原来的4到6个月。系统每隔30分钟进行一次测量，并实时报告**出上限或低于下限的测得值。
这些数据将由专门的软件进行分析，并通过图表描绘出测得数值的变化趋势。当测得值**出预先设定的阈值时，数据记录器将向西门子自动发送包含所有相关信息的电子邮件，以便尽快采取对策。
西门子代理商气候变化已是不争的事实。问题是我们能否遏止气候变化？西门子开展的一项研究勾勒出通往《巴黎协定》目标的道路蓝图。
本世纪，人们的生活将发生怎样的转变？自动驾驶汽车能否驶上街头？癌症会不会被克服？能不能在火星上建立殖民地？没有人知道答案。然而，就地球未来的气温而言，我们有一个明确的目标：2015年签订的《巴黎气候协定》要求国际社会（美国除外）必须将**升温幅度限制在2摄氏度以内（以本世纪工业革命前的气温水平为基础）。我们还知道怎样才能实现这一目标：将温室气体，特别是二氧化碳（CO2）的排放量降至“零”。
但要实现这一目标，需要采取一整套脱碳措施。由于《巴黎协定》并未规定相应的举措，因此，各国**及国际科研机构一直在研究和讨论，需要采取哪些措施才能实现这个气候目标。依托其环保业务组合，西门子一直在帮助电能供应及需求两方面的客户降低碳足迹。2019年底，西门子发布一份意见书，在广泛深入的计算机模拟的基础上，以德国《2050年气候行动计划》为例，介绍了一系列有助于迈向碳中和的**经济措施。
在供应方面，**发电主力仍然是矿物燃料，如煤炭、天然气和石油，后果就是将大量温室气体排放到大气中。据世界银行称，2014年矿物燃料发电占比为67%，其余则为核电和可再生能源发电。德国的情况比**平均水平好一些。2019年，矿物燃料发电占比不到50%。德国**的气候计划提出：到2050年，德国可再生能源发电占比将提高至80%，其中风电的贡献大。但要实现这一目标，必须有明确的计划。
当然，可再生能源发电并网殊非易事，因为风电和太阳能发电都具有显著的波动性。因此，同其他国家一样，德国也需要一个高度灵活而又稳定的电网。它必须借助智能电能管理系统来满足高峰需求，并在电力供大于求时，按需利用其他解决方案，如热泵、蓄电技术或制氢系统等，帮助稳定电网。然而，这并不意味着可以直接关停常规电厂。在可再生能源发电不能保证基本发电量的情况下，必须依靠其他电厂来保证电网稳定。不过，配备如西门子提供的联合循环和单循环燃气轮机等设施的燃气电厂，可以取代燃煤电厂供应基本发电量，并可在日后随可再生能源发电占比不断提高，用作备用系统。得益于此，德国将在2050年之前或更早时候，退出煤电生产。简而言之，必须像扩大可再生能源发电那样，以同样坚定的决心来推进常规发电转型。
在需求方面，所有经济领域必须更加紧密地结合在一起。其中的关键概念是，通过电气化和利用电能转化合成燃料双管齐下，实现供热、交通和工业等部门的“部门联合”。
譬如，如今供热的主要途径仍然是燃烧矿物燃料。这种情况将会发生改变。虽然集中供热主要利用热泵结合太阳能集热系统实现电气化，但已出现朝着借助生物质、“电阻加热器”和热泵等混合系统实现工业和区域集中供热的电气化转型趋势。如果这一趋势延续下去，这些技术可以取代天然气，致力于实现终的二氧化碳减排目标。显而易见，在采取这些措施的同时，还应改善楼宇保温隔热措施，以及部署楼宇自控系统。
交通领域在很大程度上已经实现电气化，这主要是在公共交通领域：铁路、地铁、火车，甚至越来越多的公共汽车。但汽车，特别是私家车，也需要转型——考虑到2019年仅德国的汽车保有量就高达4500万辆，而在**范围内，截至2015年的数据为近9.5亿辆，这可不是个轻松的任务。西门子意见书指出，2030年之后，采用电能转化合成燃料的电动汽车将开始占到较大比例。西门子代理商
如果碳排放在所难免……
另一方面，理想情况下，货运应当从公路转移到铁路，如德国“Agora交通转型”（Agora Verkehrswende）倡议的*所呼吁的，但迄今为止这一趋势尚未成型。不过，卡车也可以采用混合动力解决方案，如电池和采用氢燃料和电能转化合成燃料的发动机。不仅如此，西门子的电气化高速路电车高架线系统，也很可能带来较大的灵活性。除公路运输之外，空运和海运脱碳亦至关重要。譬如，飞机应当越来越多地使用混合动力电动推进系统和合成燃料；西门子的研究预计，到2030年，首架100座混合动力电动飞机将投入运营。
在工业部门，脱碳不仅涉及供热，还牵涉到生产新产品，如化工行业生产化肥、塑料或清洁剂，这些生产活动仍主要采用矿物燃料。如果不能完全杜绝排放二氧化碳，比如水泥生产就是这种情况，那么，应当借助碳捕集和封存（CCS）技术，将二氧化碳分离出来并加以封存。CCS可以帮助实现90%以上的二氧化碳减排率。
这样看来，在**经济的各个领域推进电气化转型应是大幅降低温室气体排放量的佳途径。但是，如果不在减排的同时提高能效，《巴黎协定》的宏伟目标将无法实现。高能效电力驱动系统、热泵、楼宇自控系统、火车等等，以及发电本身，都是如此。譬如，在适用情况下，工业部门都应当使用热电联产（CHP）方式。正如2019年5月《科学》杂志刊登的一篇文章所**强调的，到2030年，仅提高能效就可将温室气体排放量减少高达50%。
现在，这些创新技术能否创造一个气候变化得到控制的美丽新世界？到2*，**升温幅度能否真的控制在2摄氏度以内？尽管这些措施在技术上和经济上是切实可行的，但谁都不能打包票。正如西门子建议书及其他研究所强调的，这些举措的实施离不开国家及国际社会的政治意愿。譬如，德国**必须构建适当的政治框架，以便确保实现加速淘汰燃煤发电。为促进实现这一目标，德国也需要扶持新的电力市场，为可再生能源发电和低排放技术投资给予优惠，或者引入二氧化碳排放低限价。西门子PLC
西门子启用**大规模的电解制氢设施
西门子与合作伙伴正式启用**大规模的电解制氢设施。这套设施的核心组件是被称为“Mainz Energy Farm”的高压PEM电解槽。这套电解槽可在短短数秒钟内达到高6,000千瓦全产能，因而非常适于调节可再生能源发电系统发电量的快速波动。
PEM的意思是高分子电解质膜，其过程是用水和电制备氢气。这套设施是一个为期两年的研究项目的一部分，其合作伙伴包括西门子、美茵大学、林德集团和德国美因茨市**。
美因茨这套设施的产能足以应对电网瓶颈和来自小型风电场增发电量。它利用主要来自附近风电场的电能制备氢气。利用可再生能源制备的氢气既可以作为蓄能介质送入燃气管网，亦可用于工业生产，或者供给燃料电池汽车。
灵活的设施
西门子为这套设施提供核心组件：配备Simatic控制装置的电解系统。此外，西门子还提供配备GEAFOL变压器的中压站，为Sinamic转换器的低压和高压电源装置及气体绝缘中压配电盘（20kV）供电。整个设施控制系统也是以Simatic为基础。这套设施由林德集团维护，林德集团还负责净化、压缩、储存和罐装氢气。美茵大学提供科学监督服务。这个项目分析所有组件的相互作用，譬如，电解槽与压缩机之间的相互作用，或者并入电网和燃气管网。
不同于传统碱性电解技术，这种电解槽用质子交换膜（PEM）将两个分别分解产生氧和氢的电极隔离开来。这样一来，这种新型PEM电解槽可在几毫秒内作出灵活响应，并可短时运行于1.5倍于其额定功率的功率水平下，这意味着，即使发电量突然大增，它都可轻松储存过剩的电能。
**的能源
氢的多用途是一大优势。它可重新转化为电能，可用于驱动汽车，或者进行“甲烷化”——氢与二氧化碳作用形成天然气主要成分甲烷。氢气中的能量因此可储存在现有的天然气分配基础设施中，用于采暖或驱动天然气汽车。
氢不仅是**的能源，而且是化工行业重要的原材料。但目前氢几乎完全来自天然气。然而，一种**替代技术能使利用可再生能源剩余电力生产氢气，且其成本相较利用天然气生产氢气也颇具竞争力。那时，氢与温室气体二氧化碳将能组成一个真正的“梦之队”。其基本理念是，作为化工行业重要中间产品的一氧化碳（CO）过去取自矿物能源，现在可取而代之利用二氧化碳和氢气制备，并且仅产生水作为副产品。这种反应需要利用拜耳正与科技界合作伙伴联手开发的特殊催化剂。利用另一种催化剂，还可生产甲酸，这也是一种重要的基本**化工原料。
守护威尼斯的静谧
从威尼斯机场到古朴的城市中心，游客的旅途将变得更加环保，而这一切都应归功于配备有西门子电机的船只。
这些航行在威尼斯河道上的载客船名为“Scossa”，意即“电击”。它们的推进系统所使用的技术已经过汽车行业的检验，并针对船舶环境进行了改良。这一技术在小型船只航运领域树立了新的成员。Scossa的行驶动力来自一台由一系列电池供电的主电机。这些电池为船只提供充足的电力，让它在历史悠久的威尼斯市中心沿着大运河，顺着当地公共交通路线航行。在从市中心返航的途中，发电机将为电池补充电力。
返程期间，Scossa将从全电动推进切换为柴电推进。在开阔的泻湖上，它以30公里的时速航行，由柴油引擎为其提供动力，并同时为电池充电。
Alilaguna公司总裁Fabio Sacco表示：“坐在Scossa上就像是乘坐帆船航行。但更重要的是，引入Scossa这类环保型船只体现了我们对威尼斯这座城市的热爱。其实，我们早已参与到零排放环保型船只的制造过程中了。”
西门子意大利数字化工厂集团及过程工业与驱动集团国家集团业务负责人Giuliano Busetto表示：“这一切都归功于我们多年来积累的专业知识和技术，它们使我们的研发应用不仅技术先进而且安全可靠。”
氢气与新燃料
传统燃料在燃烧时会排放二氧化碳。为此，西门子研究人员正在研发一项技术，将氢气转化为甲醇等碳中和燃料。这项技术不仅能有益环境，还将为西门子开辟较具吸引力的全新业务模式。
德国的道路交通**称不上世界**，在可再生能源的使用方面尤为如此。据德国环境署发布的数据，2015年德国道路和轨道交通总能耗中，仅有5.3%的能源由风电、光伏发电或生物质发电提供，其余能源均来自化石燃料。在过去十年间，可再生能源占全国能源总产量的比例一直停滞不前。这也意味着德国的道路交通领域依然没有表现出能源转型的迹象。
但是，在交通领域，为了顺应提升可再生能源比重的**性目标，这种情况即将发生改变。例如，西门子研究人员已研发出了一种反应器，能够将氢气高效地转化为诸如甲醇等燃料。甲醇的化学成分与乙醇类似，在交通运输行业适合作为柴油与汽油的替代品
储存过剩电能
使用氢气作为原料是非常聪明的做法，因为氢气的产量将随逐渐增多的可再生能源使用而增加。例如，风电产生的过剩电能可用于电解，而电解过程会产生氢气，这实际上是储存了过剩的电能。在一项名为“Green Liq”的研究项目中，西门子研究人员携手埃尔兰根—纽伦堡大学的化学反应工程研究所，共同探索如何利用氢气制成替代性碳中和燃料。
这一理念源自西门子的一项校园战略计划。该计划旨在加强西门子与科研院所在电力工程领域的合作。
研究初期，西门子及其合作伙伴对各类氢气产物进行了评估。评估的关键参数包括化学产物的复杂度、效率、相关生产成本以及公众接受程度等。Green Liq的项目经理Alexander Tremel表示：“评估后，我们认定甲醇和甲烷是重要的目标产物。二者均可用作燃料使用。”
增强型甲醇生产工艺
评估完成后，*构想出了一套反应器的概念，并在埃尔兰根—纽伦堡大学的一间实验室里搭建了一套演示装置。演示装置经西门子调试后，输出功率高可达五千瓦。装置运用的原理十分简单：利用风电电能电解水来制氢。由于西门子已在Mainz Energy Park内的大型演示设施上进行电解水制氢了，Green Liq项目侧重于借助二氧化碳将氢气转化为液体燃料。
生物甲烷装置等生物设施以及水泥生产厂等工业设施均会产生大量二氧化碳。在能量转化链上，它是由可再生能源电力制成的氢气的理想载体。这一概念的*特之处在于反应器中混合了一种吸收性液体，令甲醇产量得以提升。通常情况下，甲醇产量较低，这是因为只有将残余氢气和二氧化碳气体反复送入反应器，才能生产出更多甲醇。Tremel指出：“借助这种吸收性液体，我们再也不用重新将气体送回反应器。这提高了甲醇生产工艺的效率。”
有很多因素都让生物燃料的生产颇具吸引力。在未来，它们将在交通领域的能源转型进程中扮演重要角色。
动态反应器
西门子的技术与传统甲醇生产工艺仍有其它不同之处。在传统的工业生产中，甲醛是在一个连续的过程中由合成气体产生。这种生产方式的问题在于，它并非专门针对可再生能源的快速负载的周期性波动而设计。而电解槽则可以高度灵活运行且能根据风能与太阳能的快速波动进行调整。
西门子提供的动态反应器是克服这一难题的**方案。它能随波动调节，并能对快速启动或部分负载做出即时响应。由于气体*再次循环，系统得到简化，负载灵活性也有所提升。此外，系统中的吸收性液体可以充当热缓冲器以抑制温度波动。Tremel说：“要想提高重型和长途运输领域中太阳能和风能这类替代性燃料的使用比例，一定要使用像西门子的反应器这样的技术。”
百万瓦级电解装置？
对西门子而言，这是一个很好的消息。近年来，随着效率大幅提升，市场上出现了大量价格合理的可再生能源电力，这使西门子受益颇丰。与此同时，可再生燃料产生的附加值已明显**过传统化石燃料。不仅如此，现已有64个国家就低碳或碳中和生物燃料设定了明确目标。
西门子的目标远不止研发演示装置。西门子工业过程与化学转化研究小组负责人Manfred Baldauf表示：“我们的目标是在2019年秋季前设计出输出功率约为100千瓦的试点设施。”他和他的团队也在构想基于Green Liq技术的百万瓦级商用设施。长远来看，Green Liq技术将有助于减少交通运输相关的二氧化碳排放，并进一步推动能源转型的进程。
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