水资源短缺挑战供应链，施耐德电气数字化解决方案破解工业可持续困局

时间：2025-05-19 来源：

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　　尽管地球表面约72%被水体覆盖，看似水资源丰富，但全球正面临严峻的水资源短缺风险，部分地区甚至出现了水井干涸的危机。这一矛盾的根源在于，农业与工业对清洁淡水的需求持续攀升，给地球的自然水循环系统带来了前所未有的压力。

　　根据联合国教科文组织发布的权威数据，全球水资源总量虽达14亿立方公里，但其中淡水占比仅为2.8%。在这有限的淡水资源中，“蓝水”（包括河流、湖泊、地下水及冰川等液态或固态水）与“绿水”（植物截留、土壤保持及雨水中的水分）共同构成了淡水体系。这种有限性与人类用水需求之间的矛盾，正是水资源短缺危机的底层逻辑。

　　由施耐德电气委托开展的《麻省理工学院技术评论洞察》研究显示，全球淡水消耗量正以每年约1%的速度增长。从用水结构来看，农业用水占比高达70%，居于首位；工业用水占20%，家庭用水占10%。虽然工业并非最大的用水部门，但其快速增长的用水需求正成为加剧水资源紧张的关键因素。

　　水资源短缺为全球工业发展带来风险

　　这些水资源数据所揭示的深层危机，正逐渐转化为企业不可忽视的战略风险。在需求不断增长与资源持续退化的双重挤压下，如果企业缺乏系统性的应对方案，由洪水、干旱、短缺、污染以及监管升级所构成的复合型水资源危机，将如同多米诺骨牌一般冲击全球产业链。干旱导致芯片制造基地限产，洪水淹没汽车零部件仓储中心，污染事件迫使食品加工厂停工，监管收紧抬高化工企业用水成本——这些看似孤立的事件，实则构成了系统性威胁，使各个关键行业的供应链韧性面临前所未有的挑战。

　　半导体产业作为典型的高耗水行业，其供应链对水资源短缺的敏感性尤为突出。2021年台湾地区遭遇特大干旱事件，堪称对半导体产业的一次“压力测试”。作为全球90%高端芯片产能的核心枢纽，当地主要芯片制造中心被紧急削减15%的用水配额，这几乎使台湾地区的半导体生产陷入停滞。

　　时至今日，这场由水资源短缺引发的危机仍在持续发酵。《亚洲外交家》的最新研究显示，某台湾半导体制造龙头企业因长期存在供水管理漏洞，其2030年的产能规划或将面临10%的交付缺口风险。这一案例揭示了一个严峻的现实：水资源风险已经突破了传统环境议题的边界，演变为关乎产业链存续的战略级挑战。

　　经济可行的解决方案与可预测的资源节约

　　面对水资源短缺这一严峻挑战，政府机构、工业界、公共和私营部门正紧密携手，积极构建协同网络，共同探索经济可行的解决方案，以助力关键行业降低水耗与运营成本。近期，欧洲水务组织（Water Europe）开展了一项研究，聚焦于半导体、数据中心、氢能以及电动汽车电池这四个关键行业。通过进行市场规模预测与技术经济性分析，该研究揭示了技术创新对产业可持续发展的支撑作用。

[来源：欧盟水资源投资价值的社会经济研究，表 5.2.1 第 95 页 ]

　　研究表明，新技术的应用能够带来水资源与经济效益的双赢局面，这一点是可以预见的。以数据中心领域为例，该领域的水耗增长态势尤为显著。预计到2030年，数据中心的水消耗量将攀升至9400万立方米，与2024年相比，增幅达52%。与此同时，如果数据中心采用传统的机械冷却系统，相关成本将高达近100亿欧元；而如果部署绝热或液体冷却等创新冷却技术，则可以将成本有效控制在73亿欧元以内。

　　随着人工智能AI与电动汽车电池技术的创新持续推进，工业领域对淡水的需求也在不断攀升。从芯片制造到生物制药，先进制造业对超纯水（UPW）的需求量与日俱增，每日高达500万加仑的高品质超纯水成为生产的必需品。这一需求增长进一步凸显了水资源管理在产业升级中的战略价值。

　　3R原则指引数字赋能：构建循环水经济可持续管理模式

　　产业趋势与水资源需求及经济数据均揭示了一个重要现象：越来越多的企业正借助数据驱动的工业用水管理技术，革新其节约资源与实现可持续发展的路径。在这一背景下，企业对淡水供应的数字化掌控能力越强，其水资源利用效率与循环利用率便越高。全球各地的企业也正在加速融合数字技术与先进的水务方案，优化物理水系统，构建基于循环水经济的可持续管理模式。

　　而循环水经济概念的核心则聚焦于资源节约的“3R原则”——即“再利用（Reuse）、再循环（Recycling）、再生（Regenerate）”。将这些关键概念应用于水资源管理，能够帮助企业建立强有力的水资源管理框架，进而减少浪费，增加可持续性，从而形成水资源利用的闭环。其中，比较有代表性的技术应用领域包括水循环利用、产业共生及零液体排放（Zero Liquid Discharge，ZLD）等。

　　循环理念与数字技术深度融合：施耐德电气赋能循环用水的成功实践

　　基于循环水经济的3R原则，施耐德电气正借助数字化技术，将这一理论框架转化为工业实践。以下两个标杆案例充分印证了水资源循环闭环管理的可行性与经济价值。

　　全球领先的水泵制造商威乐（Wilo）与施耐德电气近期在德国多特蒙德联合打造了一座绿色制氢工厂，将循环水经济理念融入生产全流程。该工厂采用反渗透技术对工业用水进行净化处理，随后将净化后的水输送至电解槽，最终借助可再生能源将水分解为氢气与氧气。在这个过程中，施耐德电气的EcoStruxure开放自动化平台（EAE）贯穿始终，通过先进的控制算法优化电解效率，并结合数字孪生技术实现设备的预测性维护，确保整个水循环过程完全自动化、高效且可靠地运行。

　　在巴西，拉丁美洲最大的污水处理设施——Aquapolo污水处理厂，在数字化解决方案的助力下，成为了污水资源化的产业协同典范。该污水处理厂负责处理圣保罗这一大型城区所产生的生活污水。与传统污水处理厂不同，Aquapolo污水处理厂在完成污水处理后，并不将水直接排回河流，而是将其供应给附近的一个石化工业区。随后，园区会进一步实施三级深度处理，使再生水达到高质量的工业用水标准。施耐德电气为Aquapolo污水处理厂提供了全面的自动化解决方案，保障了其过程管理和质量监控的全自动化运行，帮助其在水资源和气候条件严峻的情况下，仍能为工业用户提供可靠且可持续的水资源。

　　循环水经济：从成本约束到价值跃迁的战略投资

　　全球工业界已达成共识：水资源短缺正迫使行业加速创新，以确保清洁水资源的稳定供应。投资于循环水经济体系和数据驱动型流程，不仅是满足工业用水刚性需求的必然选择，更是将水风险管理转化为竞争优势的关键路径。

　　施耐德电气始终致力于挖掘水资源利用潜力，推动可持续发展。凭借覆盖全产业链的数字化技术矩阵——从人工智能AI、机器学习、数字孪生到边缘传感与云端分析，施耐德电气为半导体、采矿、能源、化工及消费品等高耗水行业提供量身定制的解决方案。通过精准监测、智能预测与动态优化，施耐德电气助力企业将水资源管理从成本中心转变为价值创造引擎。这不仅帮助企业减少浪费、提升循环利用率，还实现了工程流程的智能化重构，增强了企业在未来工业中的竞争力，助力企业实现高效和可持续发展。