在今天看見明天
熱門: 台積電 兆豐金 勞退 特斯拉 航運股

打造淨零時代競爭力

打造淨零時代競爭力

林玉圓、陳怡如

科技

工業技術與資訊

2022-05-16 17:30

臺灣2050淨零排放路徑公布,面對淨零碳排的機會與挑戰,淨零轉型是下世代最具潛力的商機。工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展,涵蓋能源供給、需求使用、低碳製造、永續環境四面向創新科技,全面網羅產業邁向淨零的必備關鍵。

新世代雲端碳管理平台

碳盤查助力產業淨零第一步

 

淨零

協助臺灣產業邁向淨零,工研院第一步就是打造「新世代雲端碳管理平台」,讓企業預估碳足跡及路徑,進而理解不同路徑的減碳成果,找到加速實踐淨零的最佳方案。

 

減碳,首先得知道排了多少碳!面對最快2023年,部分上市櫃公司須揭露自家碳盤查結果,企業無不戰戰兢兢,及早做準備。工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展中,以「新世代雲端碳管理平台」協助企業洞察碳排放數據,據以規畫減碳路徑,長榮海運、永光化學、李長榮集團也分享其科學減碳的成功經驗。

 

金金管會3月公布「上市櫃公司永續發展路徑圖」,要求上市櫃公司分階段強制揭露溫室氣體盤查資訊及進行查證,並要求公司董事會應於今年第二季訂定盤查及查證之時程規畫,按季提報董事會控管。這不僅規範了既有上市櫃公司正視淨零碳排議題,就連有計畫進入資本市場籌資的企業,也必須先過碳盤查這一關。

 

工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展中,針對國內產業最關心的碳盤查議題,提出解決方案,並請來航運、化工產業龍頭暢談成功經驗。工研院副院長彭裕民引言時表示,目前全球宣示2050淨零碳排的國家,占全球GDP的9成,國際大廠包括蘋果、Google、Nike等也已公布碳中和及減碳時程,並要求供應鏈減碳。「臺灣是全球製造業的要角,如何以創新、有系統、科學化的方式,走上減碳道路,是臺灣產業的重大課題,也攸關未來競爭力。」

 

雲端碳管理平台 淨零第一步

 

「協助臺灣產業邁向淨零,工研院第一步就是打造『新世代雲端碳管理平台』,」彭裕民說,透過了解材料及生產製程的碳排放,進一步預估碳足跡及路徑,讓企業理解不同路徑的減碳成果,找到加速實踐淨零、提升競爭力的最佳方案。掌握碳足跡之後,工研院將協助產業以大帶小,再組成不同產業的減碳大聯盟,透過生態鏈合作,形成從企業到國家的淨零路徑。

 

飲料大廠找到排碳熱點 成功減碳

 

「新世代雲端碳管理平台」透過「組織碳盤查」及「產品碳足跡」等方式找出企業營運或工廠製程的碳排熱點,前者屬於企業內部營運的碳排放,後者則牽涉產品供應鏈的全生命週期的碳足跡。該平台從原料、生產、配送、使用及棄置等5階段,協助全面進行碳健檢,以數據為科學依據,協助企業進行減碳轉型。

 

以近期塑膠中心與工研院合作案例發現,運用「新世代雲端碳管理平台」,協助國內礦泉水大廠進行碳盤查,找到礦泉水產線最大的碳排熱點是在原料端,業者於是將瓶身做減碳最佳化設計,將瓶蓋變薄、減少原料,成功減碳20%,更獲得環保署核發「減碳標籤」的肯定。

 

工研院綠能與環境研究所環境技術總監蔡振球指出,目前「新世代雲端碳管理平台」現已累積1.1萬筆本土化之基礎數據,可做為未來國內產業在計算碳足跡時使用。臺灣製造實力在全世界名列前茅,這些產業碳盤查數據,在國際上極有參考價值,該平台資料常與日、韓、泰等國家合作確認資料可靠性,臺灣的數據實力毫不遜色,」蔡振球說,這些經過認可的基礎數據,未來可以制訂出產品類別規則(Product Category Rules;PCR),「在歐美製造業有需求時,臺灣的基礎碳排數據將有機會被國際所引用。」

 

新世代雲端碳管理平台

「新世代雲端碳管理平台」現已累積1.1萬筆本土化之基礎數據,可做為未來國內產業在計算碳足跡時使用。

 

長榮海運減碳 最佳化船隊調度效率

 

國內海運龍頭長榮海運、化工大廠永光化學、李長榮集團也在座談中,分享自身減碳經驗。長榮海運副總王培均表示,氣候變遷的衝擊,海運公司感受最深刻,長榮海運早在2008年就在自家船隊導入量測儀器,研擬最先進的減碳作法。2021年起投入國際認證,預計今年7月可完成溫室氣體盤查,包括合規GHG Protocol及ISO 1406(4)兩項認證。

 

「減碳工作,平台化及數據化是最重要的基礎,沒有數據就不知道下一步怎麼走,」王培均說,航商的最大碳排來自船隊燃料,長榮海運在硬體面,從去年開始交船的24000T A Type新船,採用以化石燃料為基礎是最先進的環保技術,此外也持續投入替代燃料船隊的研究;在軟體面則運用高軌道及中軌道衛星進行氣象、定位、導航輔助,確保海行安全。

 

「先前與工研院的合作,解決了船隊調度的大痛點,」王培均指出,貨、水、油是船隻平穩航行的關鍵,但天氣、碼頭壅塞、水道等也是變數;以往的作法是由船長以自身經驗花4到5天做出排程,與工研院合作後,將成本、碳排、營收都納入考量運算,排程的時間從4~5天降到4~5個小時,每天都能檢視排程是否已最佳化,效率更好。

 

長榮海運的減碳實績,從2008年CO2排放強度為97.42 g/teu-km,隨著船隊汰舊換新,降至2020年的60.66 g/teu-km,降幅37%。2030年目標為58.45g/teu-km,等於再減碳40%,目標2050年達成淨零碳排。

 

「減碳到了一定程度,勢必面臨門檻,」王培均指出,以海運業者來說,立即的需求就是生質燃料的開發、航行中的碳捕捉、未來新能源船的配套方案,更需要健全的法規支持。目前全球淨零法規大多來自歐洲,國內相關法規對海運著墨不多,迫切需要與國際接軌。尤其COP 27在埃及舉行,將提出碳交易的具體規範,「全球十大航商之中,臺灣就占3個,海運業也是臺灣的『護國艦隊』,國內的碳稅機制若能與世界接軌,對航商幫助很大。」

 

長榮海運

長榮海運的減碳實績,從2008CO2排放強度為97.42g/teu-km,隨著船隊汰舊換新,降至2020年的60.66g/teu-km,降幅37%,目標2050年達成淨零碳排。

 

永光改善化工製程 成本降競爭力升

 

永光化學過去16年致力減碳,帶動化工製程的改良,讓成本下降、競爭力提升。永光總經理陳偉望指出,永光的溫室氣體排放密度從2005年的16t CO2e/百萬臺幣,降到2021年的9t CO2e/百萬臺幣,減碳績效達46%;未來8年到2030年,希望再減24%,並於2050年達成淨零。

 

陳偉望說,隨著減碳標準日趨嚴格,未來要達標更加困難,必得仰賴創新科技。根據世界經濟論壇(WEF)統計,化學工業的碳排量,有逾6成來自上游原料端;而電子業、紡織業各有8、9成的碳排來自上游。「換言之,減碳不能只有企業單打獨鬥,必須由產業鏈形成大聯盟,才能發揮最大減碳效益。」陳偉望說。

 

陳偉望認為,化學工業目前面臨的減碳瓶頸在於,客戶對化學品的純度要求愈來愈高,而純度提升勢必牽涉到能量使用,例如升溫降溫、分離純化等製程都耗能極大,「如何在化學品升級的過程中,碳排及汙染又不增加,勢必尋求解方。」

 

彭裕民則回應,使用回收循環能源而非原生能源來進行升降溫或純化,應是可行作法;另外、計算整個生態鏈的碳含量,例如上游純度要求高導致碳排增加,但若能讓下游的製程效率提升而減排更多,形成「上游加一,下游減三」的減碳效應,需整個供應鏈經過仔細精算後取得認證,這也是工研院正在努力的方向。

 

李長榮減碳 助攻半導體客戶淨零

 

李長榮是半導體晶圓洗劑-電子級異丙醇(EIPA)的國內最大製造商,在高雄的研發中心由150位碩博士投入新產品研發,力求符合市場需求,並兼顧減碳。該公司成功開發出EIPA雙循環技術,不止回收異丙醇,還可回收水再利用,自身減碳也助攻半導體客戶走向淨零。

 

李長榮集團營運長兼永續長李啟志指出,減碳最大的挑戰是製程技術的突破,該公司近年開發的生質琥珀酸產品,以生物原料提煉,與傳統的石化琥珀酸製程相較,是真正零碳排化工原料。「這個過程並不容易,現在許多歐美企業都要求零碳原料,生質琥珀酸的成功研發,在淨零碳排趨勢下更具產業競爭力。」

 

李啟志認為,減碳不能僅靠少數幾個人、幾家企業,而須要系統性、科學性地整合企業資源,並且與供應鏈夥伴合作。李長榮也計畫在研發的特定階段就展開碳盤查,以找出最佳的產品研發方向。「在工研院協助之下,我們正在找出每個產品的碳足跡,如果有碳排量極少甚至有負碳潛力者,就可用來平衡其他產品或營運環節的碳排。」

 

李長榮

李長榮成功開發出半導體晶圓洗劑-EIPA雙循環技術,不止回收異丙醇,還可回收水再利用,自身減碳也助攻半導體客戶走向淨零。(圖為清洗晶圓示意圖)

 

碳稅徵收 讓企業有動力減碳

 

從上述成功案例中,彭裕民歸納,淨零議題已是臺灣產業的重中之重,工研院首先要扮演前瞻技術平台,將國內外的減碳做法媒合到平台內,在臺灣實踐;第二是幫企業計算碳排放,讓國內業者能夠有信心對國際宣示:臺灣的減碳技術確實有其價值,客戶願意投資減碳科技。未來碳稅、碳費徵收,企業投資減碳研發的成本就會慢慢回收,企業會更有動力超前部署。「減碳不是只有研發,是從研發、示範、導入到國際化,需要大家一起努力!」

 

淨零建築、再生能源、虛擬電廠

從能源供需實踐淨零碳排

 

電氣化

邁向2050的淨零路徑中,有兩大必然趨勢,一是各項應用的電氣化,例如電動車取代燃油車,建築內供熱的瓦斯鍋爐以電力取代;二是再生能源普及化,讓風能與太陽光電取代化石燃料成為新基載。

 

二氧化碳排放與能源息息相關。為達2050淨零目標,能源部門減碳可謂重中之重,而從能源供需著手,不外乎「開源」、「節流」與「調度」:供給端提升「風光熱海氫儲匯」等零碳能源比重,需求端降低能耗,還能透過科技,將用不到的需求轉為供給,支援能源轉型期電網的韌性與穩定。

 

根據環保署統計,2019年來自能源燃料燃燒排放的二氧化碳,占我國當年度碳排的9成,能源燃料的燃燒主要用於發電,若能在能源供給端提高再生能源發電比重,或需求使用端減少電力使用,碳排就有機會下降。工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展,從能源的供需切入,探討低碳/零碳能源的使用,以及以創新技術提升能源效率的做法。

 

擔任座談引言的工研院副總暨資深技術專家王人謙開宗明義表示,邁向2050的淨零路徑中,有兩大必然趨勢,一是各項應用的電氣化,例如電動車取代燃油車,建築內供熱的瓦斯鍋爐以電力取代;二是再生能源普及化,讓風能與太陽光電取代化石燃料成為新基載,「最重要的任務之一,就是讓國內每度電的碳排量從現階段的0.5kg降到未來的0.05kg,甚至零碳排,」王人謙說。

 

減碳要角 淨零建築正夯

 

「建築是最大排碳部門之一,」王人謙說明,占全球碳排放量38%,占臺灣碳排放量21%;建築的能耗改善可明顯貢獻減碳。工研院綠能與環境研究所副所長鄭名山也表示,淨零建築已成各國關注重點,透過深度節能搭配再生能源,可讓建築全年用電量接近隨附再生能源的產電量。目前推動零碳建築最積極的包括德、英、日、美及歐盟,約10年前開始即陸續要求公私有新建物都必須符合淨零耗能標準。

 

「淨零建築的關鍵技術,包含建築設計、設備最佳化、儲能、再生能源、到能源管理與智慧控制等,透過高度整合,達到淨零耗能,」鄭名山說,工研院在6、7年前就將工研院一棟20年的舊建築改造,透過整合太陽光電、照明用電最佳化、冷風機智慧管控、高能效冰機等,成功節能45%,並取得綠建築鑽石級標章。

 

在臺南的沙崙智慧綠能科學城,工研院全新打造7棟零耗能住宅,作為新技術的驗證場域,導入包括綠建築外殼、染敏電動窗簾、太陽光電結合儲能電池、智慧空調控制、全屋及全區能源管理系統等工研院創新技術,成功將能源使用密度(EUI)降至傳統住宅的一半以上,也藉由此案例證明臺灣的氣候條件足以支持淨零建築的發展。

 

淨零建築

淨零建築的關鍵技術,包含建築設計、設備最佳化、儲能、再生能源、到能源管理與智慧控制等,透過高度整合,達到淨零耗能。

 

上緯風電練兵10年 盼為臺灣打國際盃

 

「臺灣2019年的總碳排為2.656億噸,其中52%來自電力。為達淨零目標,建立去碳電力是唯一的路徑,尤其每百萬瓩(GW)的離岸風電可減少臺灣約200萬噸的碳,可謂效果卓著,」離岸風電開發商上緯新能源董事長林雍堯表示,離岸風電因為機組大型化、離岸遠、長期朝浮動式發展,對於人文、生態的衝擊最小,這也是為什麼國發會最新公布的2050淨零路徑中,規畫了40~55GW的離岸風場。

 

林雍堯指出,離岸風電能帶動的不單是一個特定行業或產業,而是能創造國內跨產業的多贏。臺灣若能建構出完整的離岸風電產業聚落,將可領導區域的能源轉型,成為亞太地區的離岸風電技術與服務中心。去年7月,上緯新能源邀請國內供應鏈菁英一起合資共組「離岸風電臺灣隊」,集結本地優秀業者的資源與力量,擴大廠商的參與空間和面向,讓風場開發的技術與經驗真正留在臺灣,未來還能輸出到亞洲鄰國,成為臺灣打國際盃的綠能產業一員。

 

離岸風電

每百萬瓩(GW)的離岸風電可解決200萬噸的碳排,對減碳可謂效果卓著。這也是為什麼國發會最新公布的2050淨零路徑中,規畫了4055GW的離岸風場。

 

茂迪弱光發電技術 清晨6點可產電

 

太陽能大廠茂迪總經理葉正賢指出,傳統化石能源的開採年限將屆,成本逐年上升,但再生能源隨技術創新,成本不斷下降。以亞太地區而言,太陽光電在2025年的發電成本,將與燃煤發電形成黃金交叉,其中的關鍵技術除了電池效率、太陽能模組轉換率,還有茂迪開發的「弱光發電」技術。

 

傳統太陽能模組必須接收強力日照,發電時間限於上午10點到下午3點,但茂迪的弱光發電技術,能延長發電時間,為投資光電的業主帶來更多收益。「雲林太陽光電場在清晨6點就開始發電了!」葉正賢表示,未來茂迪還將把光譜接收範圍擴大,希望能夠增加發電時間,讓再生能源併網供電更穩定。

 

中興電工布局氫經濟 要做氫能火車頭

 

被視為終極潔淨能源的氫能,近年也愈來愈受重視。工研院綠能所副所長萬皓鵬指出,各國發展氫能的目的不盡相同,例如澳洲是為了能源輸出轉型,從煤、氣出口走向潔淨能源出口。全球第一艘液氫運輸船去年底從日本出發抵達澳洲,今年2月底順利返回日本,跨出驗證氫氣低溫運送的第一步。日本發展氫能多年,主要是為了汽車、能源產業發展與減碳。歐盟也有綠氫整合計畫,德國在離岸風場發電過剩時,將餘電用來產氫,以維持電網穩定。

 

萬皓鵬指出,國發會「2050臺灣淨零排放路徑」規畫9%至12%氫能,「在氫經濟供應鏈中,臺灣的既有優勢是燃料電池,由於技術已相當成熟,未來在應用面還有許多成長空間,例如短期可推動半導體業餘氫應用於燃料電池發電,中長期讓餘氫透過純化系統回用於製程,形成完整的循環經濟。」

 

2008年就投入氫能開發的機電大廠中興電工,核心技術為「甲醇重組製氫」,已發展出產氫機、燃料電池、氫能動力模組、低功率氫能車輛、加氫站、智能微電網等六大產品及服務。中興電工董事長江義福表示,今年8月將在華亞園區建立氫能產品生產基地,完整呈現氫經濟相關產品及服務。他說,「氫能已成為全球熱門產業,中興電工將扮演臺灣氫能及燃料電池的火車頭,讓相關供應鏈有發揮的舞台,一起為氫能的發展努力。」

 

工研院虛擬電廠 聰明調度增電網韌性

 

風電、太陽光電、氫能等多元的再生能源陸續併網後,將取代燃煤及燃氣成為新的供電來源,但因間歇特質,格外需要強韌且具彈性的電網做後盾。臺灣大學電機工程學系特聘教授劉志文表示,台電的電力交易平台於去年底正式上線,主要目的就是透過各式電力輔助服務,來因應高占比的再生能源對電網的挑戰;增強電網韌性的機制包括需量反應、儲能系統、自用發電系統,都可發揮螞蟻雄兵的力量,集結為虛擬電廠(Virtual Power Plant;VPP),彈性而快速的供電。

 

為此,工研院打造了首座VPP技術驗證展示平台,納入沙崙、六甲、永安、彰濱4個場域的電力資源:包括太陽光電、儲能設備、冰水主機、燃料電池等,透過自行研發的決策系統和控制系統(U-BOX)來介接。U-BOX具備三大核心功能:電力資源預測、投標量價預測、排程,場域之一的沙崙太陽能及儲能系統也參與台電的備轉輔助服務,2分鐘內即可向電網輸電,達成率112%,成功克服再生能源的間歇性挑戰。

 

工研院

工研院打造了首座VPP技術驗證展示平台,納入沙崙、六甲、永安、彰濱4個場域的電力資源,透過自行研發的決策系統和控制系統(U-BOX)來介接。

 

安瑟樂威 電力公司需量反應好夥伴

 

虛擬電廠的營運者,又稱為平台合格交易者,他們集結眾多用電戶的力量,參與電力公司需量反應,是電力公司維持供電穩定的夥伴。國內最大合格交易商安瑟樂威執行長鄭智文表示,電力交易平台上線半年多,迄今募集約100多MW的裝置容量,安瑟樂威就占了3成,居國內之冠,但初期花了很多心力溝通。

 

「和傳統電廠類似,虛擬電廠也有開發、建置、營運的3階段,最困難的是在開發階段說服用戶參與,」鄭智文解釋,VPP聚合的對象以工業用電大戶為主,而工廠往往將生產效率列為第一優先,對於電力的需求面管理,如節能、提升設備能效等非與生產直接相關的面向,較缺乏投資誘因。經過不斷的溝通與驗證,客戶已認同VPP對供電穩定的功效,還能獲得不錯收益,「現在有愈來愈多客戶上線參與。」

 

進入建置階段,營運商會將用電戶的設備、發電機、儲能系統等進行整合連線,一週內即可整合進入VPP平台。接下來的營運階段則由VPP替用戶進行氣象預測、負載預測、電力調度最佳化,以利在電力交易平台投標時,盡可能讓多方獲得最大效益。

 

鄭智文指出,虛擬電廠是高度整合的應用,牽涉資通訊、電力電子、機械、化工材料、自動控制諸多領域,需要不同專業的人才開發創新應用,才能形成最理想的虛擬電廠,這部分就要由工研院扮演整合的角色。

 

在淨零碳排的目標下,能源的供給與需求必須有良好搭配,一味要求供給必須跟上需求,或者是一逕壓抑需求配合供給,都不是最佳解法。透過創新科技,提高能效、深化節能,進而搬有運無、「電」暢其流,才能締造供需雙贏的零碳未來。

 

淨零時代把握轉型契機

從製造低碳化邁向低碳製造

 

二氧化碳

二氧化碳的排放必須要有個價格,一個給消費者、生產者、新創者,選擇以潔淨科技,朝永續產品邁進等獎勵措施的價格。

 

全球高度關注的淨零碳排,攸關企業未來的生存大計,對臺灣經濟主力製造業來說,更是刻不容緩的變革挑戰。工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展中,特別以「解鎖零碳排關鍵密碼」為題進行座談,邀來臺灣四大製造業產業公會,分享產業從製造低碳化邁向低碳製造之道,助攻產業邁向淨零永續道路。

 

歐盟委員會主席馮德萊恩(Ursula von der Leyen)曾表示:「二氧化碳的排放必須要有個價格,一個給消費者、生產者、新創者,選擇以潔淨科技,朝永續產品邁進等獎勵措施的價格。」據6家碳經濟研究中心聯合發表的報告預估,到2035年,每噸二氧化碳的交易價格將會高達140歐元,這數字對企業來說是個警訊,因為碳排多寡將嚴重影響獲利。

 

工研院資深副總暨協理胡竹生認為,企業所面臨的淨零碳排問題非常複雜,不同產業有不同需求,尤其臺灣重要的經濟主體是中小企業,如何讓資源較少的中小企業,也能跟上淨零碳排的腳步,值得各界集思廣益。

 

他引用全球知名的管理大師麥可波特的話,企業策略是要把企業社會責任跟獲利一致化,不該把這兩件事變成對立,如果企業只想著把獲利極大化,就不敢投資淨零碳排。「臺灣有很多產業專門做設備,以這目標來看是一致的,如果我做的設備能幫助客戶節能減碳,因而可以賣更高價值,這樣企業獲利跟社會責任就是一致的。」胡竹生認為,臺灣經濟主力製造業可朝向「低碳製造」或「低碳產品」發展,「有別於過去的產品,不只是製造方法低碳,同時也幫助客戶低碳。」

 

以大帶小 打造永續供應鏈

 

涵蓋臺灣資通訊、半導體、消費電子產品、家電、電子零組件等重要產業的台灣區電機電子工業同業公會,共有3,000多家會員廠商,10幾年來占臺灣外銷總值超過一半,去年更高達60%,生產總值則占57%,堪稱是臺灣最重要的產業公會之一。

 

電電公會副理事長鄭富雄指出,公會裡很多企業成員,在節能減碳上已做得非常出色,像是台積電成為全球第一家加入RE100的半導體企業,承諾2050年前全球營運據點100%採用再生能源;一直是ESG模範生的台達電,則是臺灣高科技製造業中,首家承諾於2030年達到RE100目標的企業,其他諸如宏碁、英業達、華碩等大廠,也都跟國際接軌,積極投入淨零碳排。

 

但在公會3,000多家成員中,仍然需要輔導的中小企業占比高達7成。電電公會在去年初完成首份「永續策略藍圖白皮書」,在公會原有的3個經營理念-創新、專業、服務之外,再加入永續並列於理念首位,期望攜手會員加速進行節能減碳,致力於綠色產品、綠色製造、循環再生、投資永續/淨零商機與再生能源/儲能系統等,「未來在節能上希望大企業可以『以大帶小』。」

 

鄭富雄舉例,電電公會有許多會員生產變頻器、感測器、控制器等自動化關鍵零組件,不論在輸配電系統、發電廠之變壓器、配電器、電力開關設備與零件、高效電動機等,均可提供優質的產品,經營領域從傳統電力跨向再生能源,對節能減碳的效用很大,假設一個工廠裡的馬達全面採用變頻器,就能大幅省電30%;隨著科技進步,市面上也出現負碳產品或負碳設備,鄭富雄表示,公會也會向工研院取經,期望未來公會會員也能朝這個目標邁進。

 

節能減碳

變頻器、感測器、控制器等自動化關鍵零組件,對節能減碳的效用很大,假設一個工廠裡的馬達全面採用變頻器,就能大幅省電30%。(圖為變頻器操作示意圖)

 

不斷精進設備 減少客戶耗能

 

機械是工業之母,製造領域都要用到機械工具,目前臺灣機械工業同業公會會員廠商近3,000家,包括工具機、塑橡膠機、木工機械、紡織機械、製鞋機械、化工機械等各次產業設備。去年臺灣機械業產值達到1兆3,000億,是臺灣繼半導體和面板之後,第三個破兆產業,外銷比例高達70%,替臺灣賺取相當多的外匯。

 

「機械業是最沒有汙染的工業!」臺灣機械工業同業公會理事長魏燦文指出,若不計上游原材料與能源供應鏈,儘管單單機械業新增排碳量並不高,但這不代表機械業不需要節能減碳,機械工廠有自己的一套規則,最快速的方式,就是從生產所使用的機械設備著手。

 

臺灣機械設備廠商,透過數位化、智慧生產等方式,不斷精進與提升機械產品的智慧程度,魏燦文以自身經營的鳳記國際為例,早在10年前就開始研發全電式設備,捨棄傳統油壓馬達,解決了噪音、汙染問題,且所有設備全部電氣化後可節省20%至40%的電力消耗。

 

在客戶服務上,除新機台創造的節能效果外,也協助客戶透過修改舊機台的模式來幫助客戶達成節能的目標,比如將客戶老舊設備之油壓系統全都換成節能裝置,客戶不需要購置新機,只需一點預算,提升性能之餘也能減少耗能。

「機械製造商不斷精進,在機械設備上不斷數位化、智慧化,讓所有生產製具,讓所有生產製程,設備健康診斷、故障排除等,都能達成節能減碳,這是我們機械業很光榮的地方!」魏燦文說。

 

2年前機械公會與電電公會、軟體協會、國內各大研發法人等單位共同合作成立「智慧製造大聯盟」,「智慧製造是節能減碳裡很重要的一環,大聯盟就是服務兩大公會共6,000個廠商及更多製造業,藉由連接設備製造商與使用者,形成完整的智慧製造生態系,估計涵蓋臺灣7成製造業,都將陸續加入智慧製造行列!」

 

以協會之力 帶領會員前行

 

如果說機械是工業之母,電路板就是電子業之母,所有用到電的產品,全都需要電路板串起所有零件。臺灣電路板協會的成員,包含整個電路板供應鏈,從上游原物料端、到中游代工、再到下游電測,2021年臺灣PCB產業鏈海內外總產值達12,914億新臺幣。

 

臺灣電路板協會環安衛召集人黃林誠表示,呼應淨零永續時代,協會從2012年就開始響應工業局推動的清潔生產專案,陸續也推動綠色工廠,制定適用於電路板行業的清潔生產認證和綠色工廠標章。

 

在循環經濟的議題上,協會借助工研院之力,徹底剖析電路板的生產製程,在2019年出版「臺灣電路板產業循環經濟策略發展藍圖」,說明如何將產業製程中的原物料、以及後端廢棄物做適當處理後,再回到產業中,實現內循環再應用。

 

協會也意識到,在電路板產業的製造過程中,能耗最多就是電,占比超過90%,因此協會近年也在不斷提升製程技術,同時與供應商研究開發更節能、更智慧化的設備。但在邁向淨零碳排的過程中,產業還是會遇到問題,「這時候就需要協會來幫會員解決。」

 

黃林誠舉例,以採購綠電來說,電路板產業85%都是中小規模,在現有國內的綠電機制下,幾乎無法採購綠電,因此協會必須幫他們爭取。去年協會成立離岸風電採購團,幫會員向離岸風電廠商爭取更好的採購條件,讓所有會員都能參與,共同達到國家要求的減碳目標。

 

電路板

在電路板產業的製造過程中,能耗最多就是電,占比超過90%,因此協會近年也在不斷提升製程技術,同時與供應商研究開發更節能、更智慧化的設備。

 

掌握四大關鍵 智慧製造更節能

 

智慧製造與自動化是達成減碳的重要手段。台灣智慧自動化與機器人協會500多個會員廠商,專注在自動化設備、機器人、關鍵機電零組件等領域,「我們是幫客戶更節能減碳的生力軍!」台灣智慧自動化與機器人協會理事長絲國一說。

 

在節能減碳上,智慧製造有以下4種常見手法,第一是製程和加工方式,如何更有效率、減少浪費,例如金屬3D列印或不用冷卻液的乾式加工方式等是有效的方法。

 

第二是設備功能高度複合化,例如採複合式五軸加工,並結合機器人自動化,不但占地面積小,更可有效率支援高附加價值彈性化加工市場需求。

 

第三是設備傳動全電化,很多傳統自動化設備仍然採用較無效率液壓控制與感應馬達,只要改採用更有效率的伺服驅動馬達,直接驅動轉矩與線性馬達,去除中間的機械傳動機構,就可大幅提高機台能源效率。

 

第四是智慧化運動控制,透過智慧化的運動控制,透過邊緣計算與聯網功能,讓設備自動偵錯,減少待機時間,讓機器更省電,支援及時維修保養,減少損耗浪費。

 

絲國一認為,在節能減碳上,不只是精進技術,人才也是重點,各行業都在競爭智慧製造、自動化和邊緣計算的人才,「協會有很強的人才培訓課程和工程師認證,透過專業人才的培養,有助於製造業減碳盡早達標。」

 

胡竹生表示,淨零碳排在製造業所用的手法非常多元,工研院會跟各方合作、組成聯盟,凝聚產業力量,深入各種議題,「未來的討論會更偏積極面,也就是在節能減碳的風潮下,臺灣下一波經濟的優勢在哪裡,才是重點。」面對淨零碳排的機會與挑戰,低碳製造不僅是企業轉型的契機,更將成為臺灣下個世代的競爭力所在。

 

3D列印

3D列印這種不用潤滑油或不用冷卻液的乾式加工方式等是有效的方法。

 

捕獲、封存、再利用

CCUS是邁向淨零最後一哩路

 

碳排量

臺灣1年碳排量超過26,000萬噸,其中發電就超過一半,若能把到空氣中的大量二氧化碳捕獲、封存、再利用,對減碳目標將是一大助益。

 

再怎麼減碳,人類的活動還是會排放二氧化碳,「碳捕獲」成為淨零碳排最後一哩路。國際能源署(IEA)統計,2021年全球宣布將新設的碳捕捉廠,比2020年大增1.5倍。工研院「打造淨零時代競爭力」論壇暨特展,透過主題座談分享碳捕獲與應用技術,同時邀來中鋼、中油和台電,分享如何運用碳捕獲邁向零碳。

 

英國首相強森(Boris Johnson)在去年G20羅馬峰會上說,如果各國無法做出更具挑戰的國家減碳承諾,人類文明可能就跟羅馬帝國一樣瞬間崩解。減碳,不僅是產業,更是全人類的生存之道。

 

工研院副總暨材料與化工研究所所長李宗銘指出,臺灣1年碳排量超過2億6,000萬噸,其中發電就超過一半,這些排放到空氣中大量的二氧化碳捕獲、封存、再利用,對減碳目標將是一大助益,也就是目前業界熱烈談論的「二氧化碳捕獲、封存與再利用技術」(CO2 Capture, Utilization and Storage;CCUS),「這是減碳的最後一哩路!」

 

事實上,CCUS不是最近才出現的概念,早在70年代就有概念驗證和相關技術推展,而臺灣從2000年的能源國家型科技計畫開始,從學界到工研院也紛紛投入CCUS的研究開發。到了2015年,全球減碳意識升溫,工研院將研究規模擴大,同時結合國內的石化、鋼鐵、台電等業者共同投入。

 

李宗銘表示,目前從煙道中排出的二氧化碳,濃度只有15%,只能當作廢氣,但如果透過捕獲技術,將二氧化碳濃度提升至99%以上,就能用來再製成甲烷、甲醇、乙烯、丙烯等石化原料,加工後可製成各種日常用品,「未來是得碳者得天下!二氧化碳會變成大家爭著要的東西,帶動新的碳經濟,」李宗銘說。

 

石油巨擘埃克森美孚(ExxonMobil)就預估,2040年全球CCUS的潛在市場高達2兆美元,年增率35%;三菱重工則預估,2050年碳捕獲設備市場達2.4兆歐元,商機潛力無窮。

 

掌握減碳技術 就能掌握商機

 

工研院材化所組長温俊祥指出,目前碳捕獲有2種方式,一是透過物理方法,使用孔洞材料吸附二氧化碳,就像冰箱有異味,會放活性碳除味一樣。二是透過化學方法,二氧化碳是酸性氣體,加上鹼性液體就能運用簡單的酸鹼作用捕捉二氧化碳。

 

除了氣候危機造成減碳意識提高,未來碳排代價也愈來愈高,今年2月,歐盟碳價來到高峰,每噸高達90歐元,目前1噸碳的捕獲成本大約是60歐元,「碳定價已高過捕獲成本,有助於CCUS加速落實,」温俊祥說。

 

根據IEA指出,全球碳捕獲量需求,從2020年4,000萬噸,到2030年16.7億噸,至2050年將高達76億噸,成長驚人。而在臺灣,以二氧化碳為原料生產的化學品,年產值達新臺幣220億元,每年共消耗約27萬噸二氧化碳,未來CCUS前景可期。

 

工研院材化所副組長許希彥也指出,氫化是最容易發生也是最快反應的方式,目前將二氧化碳透過氫化反應再製成甲烷、甲醇和一氧化碳這3個原料的技術相對成熟,未來實現工業化進展最為快速,適合石化上游廠商承接。

 

若應用在中下游廠商,則能將二氧化碳轉換成PU產品,特別是環保無毒的非異氰酸酯聚氨酯(NIPU)產品開發,可應用在環保型的合成皮革、家具家飾面材、防水塗料、防滑塗料上,目前工研院在這兩面向皆有投入研發。

 

由於電廠是臺灣目前最大的碳源排放,工研院材化所組長汪進忠指出,臺灣目前發電量2,700億度電,2050年將成長至5,000億度,預估屆時將有超過1億度電與CCUS相關。他也透露,工研院先前也與台電公司合作,在臺中火力發電廠減碳技術園區,設置二氧化碳捕獲示範系統,協助臺灣產業建立自主的技術發展能力,突破減碳技術障礙。

 

二氧化碳

在臺灣,以二氧化碳為原料生產的化學品,年產值達新臺幣220億元,每年共消耗約27萬噸二氧化碳,未來CCUS前景可期。

 

鋼化聯產 中鋼讓碳化身有價商品

 

對於產業界所面對的「三碳壓力」,中鋼很有感。中鋼總經理王錫欽表示,所謂的「三碳」就是「碳中和、碳定價、碳關稅」,碳足跡盤查也是業者所面臨的重大挑戰之一。舉例來說,中鋼有客戶要求供應的鋼品,所使用的再生材料(廢鋼)比例從去年的8%提高到今年的20%,明後年要求的比例將更高。

 

為因應2050淨零碳排,中鋼過去這一年不僅聘請國外顧問諮詢,也跟國外鋼廠交流,花了約1年完成短期減碳,中長期則以「先低碳再零碳」的兩階段碳中和路徑擘畫,提出添加直接還原鐵(HBI)取代鐵礦、高爐噴氫取代噴煤等八大路徑。中鋼也特別聚焦在「鋼化聯產」的技術布局,將中鋼副產燃氣的一氧化碳跟二氧化碳捕獲純化,再提供予化工廠製成高價化學品,讓碳發揮所長,創造更高應用價值。

 

「減碳是Evolution(漸進式的改善),而淨零碳排是Revolution(躍進式的創新),」王錫欽指出,要做到淨零碳排,仍需面對技術、資源和資本等三大挑戰。以技術面來看,這八大路徑都是未來才能發展成熟的前瞻技術,挑戰難度之高,故應選擇多元路徑,備好需求技術及布局需求資源,依成本有效及生產高級鋼等考量來選擇最適路徑。

 

此外,目前全世界碳捕獲的量只有4,000萬噸,據國際能源署預估,2050年全球碳捕獲的需求高達76億噸,在資金上未來要做大規模的設備改造,也需要極大的投資,例如日本鋼廠就預估設備改造需要5兆日圓之多。

 

王錫欽說明,中鋼現已經展開相關布局。技術方面,成立氫能冶煉研究中心,進行前瞻技術開發;資源方面,也研究綠氫資源的可能來源。另外,王錫欽表示,現在的競爭是生態體系的競爭,中鋼位於國內鋼鐵產業最上游,只有中鋼做好還不夠,會採行「以大帶小」的方式,與鋼鐵公會合作協助國內鋼鐵業先建立碳盤查系統,因為只有清楚了解自己的製程排碳狀況,才能找到改善點。

 

中鋼

中鋼已經開始布局,在技術面,成立氫能冶煉研究中心,進行前瞻技術開發;在資源面,也研究綠氫資源的可能來源。(圖為示意圖)

 

台電試驗CCS 目標百萬噸規模

 

「電與排碳息息相關,台電無法迴避成為排碳大戶,」台電綜合研究所所長鍾年勉直言,將近一半的碳都是台電煙囪排出來的,如何降低排碳係數,成為台電經營的重中之重。過去台電一直配合政府的能源轉型政策,從低碳到淨零再到零碳的方向持續推動。

 

在減碳路徑上,若要達到淨零,在電源端就要用零碳燃料,如氫能、氨能和CCUS,預期至2050年,台電的含碳燃料只剩下20%~30%,「減碳量這麼大,一定要透過CCUS,但也不能單靠Utilization(再利用),還要靠Storage(儲存),台電要預先準備。」

 

早在10年前,台電就在彰濱做過調查,發現彰濱外海有非常大的儲存潛力。近年則在臺中火力發電廠內設置減碳園區,打造國營事業首座碳捕捉廠,規劃小規模碳捕集設施、微型碳捕集測試區,已證實能捕獲一定的能源量,而且可以做到90%的純度,現階段目標是要把每年捕捉的二氧化碳放大到2,000噸,「這會是台電的里程碑!」

 

這些試驗都是為了在2025年到2035年間,能達到100萬噸的規模。鍾年勉指出,這個目標不只要克服技術難題,現階段最需要立即投入的是法規推動,目前臺灣已提出碳封存的相關法規和沙盒計畫,完備法規指日可待。

 

中油規劃兩大路徑 加速落實CCUS

 

面對急迫的減碳需求,中油內部成立氣候變遷因應工作小組,由董事長擔任召集人,總經理擔任副召集人,下設低碳發展中心和製程節能中心,分工8小組落實推動。在減碳技術方面,中油煉製研究所副所長王逸萍表示,曾文生次長所提的「風光熱海氫儲匯」7字訣,也就是風力發電、太陽光電、地熱、海洋能、氫能、儲能、碳匯,除了海洋能之外,中油皆已投入。

 

在減碳策略上,中油內部也有6字箴言:「優油、減碳、節能」,其中CCUS便是重點工作之一。她透露,公司內部各煉化廠訂有每年提升能源效率1.7%的減碳目標,未來5年將投入50億投資34項計畫,減碳37萬公噸。

 

在CCU的規劃上,中油從兩個面向著手,第一是研發技術的建立,包括碳捕獲與利用、觸媒開發、能耗控制、製程設計,都將進一步研究調整。今年中油將在大林煉油廠建置實驗級碳捕獲與再利用設備,透過小型試驗工廠,進行二氧化碳捕獲及再轉化成甲醇的技術驗證。第二是商業製程的引進,中油已訂立期程,規劃於2030年建置100萬噸的CO2捕獲設備,目前積極與國外廠家聯繫,進行可行性評估。

 

CCUS的出現,不僅讓人類「欲除之而後快」的二氧化碳可循環再利用,更帶動全新的產業鏈與經濟模式,在2050年新的碳經濟時代,考驗著臺灣能否搶得先機,再創新的綠色商機。

 

想了解更多淨零碳排精彩報導,請看5月號工業技術與資訊月刊

延伸閱讀

不只是潮流 它是藝術玩具

2022-01-05

台積電週五最後一盤爆量2.4萬張有內幕?散戶急搶零股趕上轎…外資操盤手曝「甩尾全因這個」

2022-03-20

零售業大地震》彭博曝台灣家樂福數週內要賣給統一 ,兩業者低調⋯羅智先10天前曾「這樣說」

2022-03-22

快篩國家隊出動,免費發放快篩試劑「沒問題」!陳時中:800萬劑契約已簽訂,熱區都可申請

2022-04-11