技術通報 296期_碳經濟時代傳產設備業減碳策略 2023.10.27

碳經濟時代傳產設備業減碳策略

 

文/ 設計製造部 黃俊豪
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碳經濟的特徵
常見的減碳方法

 

  根據科學研究和氣象數據,全球年均溫確實每年都在上升。自工業革命以來,人類活動釋放大量溫室氣體,導致大氣中溫室氣體濃度增加,進而引發全球氣候變化。這些溫室氣體主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等,它們具有吸收和重新釋放地球表面熱能的特性,形成類似溫室效應的現象,如圖一,溫室效應產生的後果就是使地球的平均溫度升高。
  

資料來源:BBC NEWS
https://www.bbc.com/zhongwen/trad/science-57749347
圖一、溫室氣體效應
  這種全球年均溫度上升對地球氣候系統產生了廣泛的影響,包括極端天氣事件的增加、冰川和北極冰層的融化、海平面上升、生態系統的變化等。這些變化對人類和生物多樣性都帶來了重大的挑戰,需要採取適應和減緩措施來應對氣候變化的不利影響。
  為了因應全球氣候變化,國際社會通過了《巴黎協定》,旨在限制全球溫度上升,減少溫室氣體排放,加強氣候風險管理和適應能力,各國都在努力減少溫室氣體排放,加強可持續發展和清潔能源的使用,並制定政策和國際協議來共同應對這一全球挑戰。然而,這需要全球各方的共同努力和合作,以實現溫室氣體排放的大幅減少,從而減緩全球年均溫度上升的速度和影響。如圖三所示,為溫室氣體排放目標的進程規劃。

資料來源:BBC NEWS
https://www.bbc.com/zhongwen/tradscience-57749347
圖二、全球溫度上升歷史數據

資料來源:千日綠能
https://www.greenlinks.com.tw/blog_detail19.htm
圖三、溫室氣體排放目標進程

 

▋ 碳經濟的特徵
  因應溫室氣體的減少目標結合經濟發展模式我們稱之為碳經濟,碳經濟是指以減少碳排放和應對氣候變化為核心目標的經濟發展模式。在碳經濟時代,經濟增長和可持續發展被視為可以相互促進的目標,通過採取低碳和零碳排放的方式來實現經濟增長。
碳經濟的特徵包括:
  1. 碳定價與碳市場:碳排放成為一種經濟資源,通過碳定價機制和碳市場來實現碳排放權的交易,也就是碳權,以促進減排行動。這樣的機制可以為碳減排提供經濟激勵,推動企業和個人採取低碳行動,而台灣目前的碳市場機制則是以碳稅為主。
  2. 清潔能源與綠色技術:碳經濟時代鼓勵發展和應用清潔能源,如太陽能、風能、生物能源等零碳能源,以減少對化石燃料等高碳能源的依賴,並推動綠色技術的發展。這些技術包括能源效率改進、可再生能源開發等。
  3. 碳中和與氣候政策:碳經濟時代強調實現碳中和,即碳排放量等於碳吸收量,通過減少碳排放和增加碳吸收來實現氣候目標。政府和企業都在制定和實施相應的氣候政策和措施。
  4. 綠色金融與投資:碳經濟時代推動綠色金融和投資,鼓勵資金流向低碳和可持續發展領域,促進綠色產業的發展和創新。
  5. 碳監測與減排技術:碳經濟時代重視碳監測和減排技術的發展。這包括碳監測系統的建立,例如測量和追蹤排放源的碳排放量,以及減排技術的研發和應用,例如碳捕獲與儲存技術,以減少碳排放。
  6. 社會共享與參與:碳經濟時代強調社會共享和參與,將碳減排視為一個共同的目標。政府、企業和公眾都需要共同努力,通過教育、宣傳和參與活動來推動碳減排意識的提高。
  7. 國際合作與共享:碳經濟時代需要國際合作和共享,以應對全球氣候變化挑戰。各國可以分享碳減排和可持續發展的經驗,加強技術交流和合作,共同推進全球碳經濟的發展。
  8. 建立綠色基礎設施:碳經濟時代強調建立綠色基礎設施,包括可持續城市規劃、電動車充電基礎設施、智能交通系統等低碳交通。這些綠色基礎設施的建設有助於減少能源消耗和碳排放,並提高資源利用效率。
  9. 資源循環與循環經濟:碳經濟時代倡導資源循環和循環經濟模式,減少資源的浪費和排放的產生。通過回收再利用、廢物能源化利用等方式,實現資源的最大化利用,同時減少對自然資源的依賴。
  10. 碳中和產業轉型:碳經濟時代推動產業轉型,鼓勵高碳排放產業轉向低碳或零碳排放的方向。這可能涉及技術升級、創新和新興產業的發展,以達到減排目標。
  11. 民眾教育和培訓:碳經濟時代重視民眾的教育和培訓,提高公眾對碳減排的認識和意識。透過教育和培訓活動,推動低碳生活方式的普及,從而實現整個社會的碳減排目標。
  12. 創新科技的應用:碳經濟時代將科技創新視為實現碳減排目標的關鍵。透過推動研發和應用新技術,例如人工智能、大數據分析、物聯網等,可以實現更高效、更環保的能源利用和碳減排。
  碳經濟時代的目標是在碳排放減少的同時實現經濟增長和可持續發展。通過碳定價、清潔能源、碳中和、綠色金融和投資、碳監測與減排技術、社會共享與參與以及國際合作與共享等方面的努力,可以實現更加環保和可持續的經濟發展。圖四為各國2020年碳排放量排序。
  

資料來源:BBC NEWS
https://www.bbc.com/zhongwen/trad/science-57749347
圖四、各國2020 年碳排放量排序

 

▋ 常見的減碳方法
  根據台灣的產業統計數據和相關報告,傳產設備業在台灣的總體設備業中通常佔有相當大且相當重要的比例。台灣以其強大的製造業基礎和技術實力而聞名,許多傳產設備業企業在該地區活躍並且具有競爭力。這些企業涵蓋了廣泛的領域,包括半導體設備、工具機、自動化設備、電力設備、能源設備等。因此我們在這以傳產設備業來做討論,傳產設備業可以通過多種方式來減少碳排放,以下是一些常見的減碳方法:
  1. 提高能源效率:改進生產過程中的能源使用效率是減少碳排放的重要途徑,首先進行設備汰舊換新,提高使用效率標準,將不符合的低能源使用效率設備淘汰。傳產設備業除了使用節能設備以外亦可利用節能技術,像是優化能源管理系統,也就是智能能源管理,此技術可以根據實際生產需求調節設備的運行速度與能耗,減少不必要的能源浪費,進而減少碳排放。在節能設備方面,舉例像是法人單位透過結合變頻驅控技術與電機大廠大同,打造效率達到國際IE4+超優級高效節能的工業馬達,提供不同產業別關鍵淨零技術,此為大同與法人單位共同研發,將馬達能耗規格自IE3 提升至IE4,而最新世代的IE4+ 馬達,節電效率達到20% 以上,並與台達電共同合作應用於機場捷運的空調主系統。

    資料來源:大同網頁
    圖五、大同IE4+ 馬達產品示意圖
  2. 採用清潔能源:轉向使用清潔能源是減少碳排放的關鍵措施之一。傳產設備業可以考慮使用太 陽能、風能等可再生能源作為生產過程中的能源來源,太陽能設備如太陽能板、太陽能儲能系 統等,這些設備可以捕捉太陽能並轉換為電能;風能設備如風力發電機、風力渦輪機等,另有 水能、生物能等可再生能源,可取代並不再依賴傳統石化燃料,推動可持續發展。以德國來說, 已於2020 年達到再生能源供電比過半的成績,有望達到2030 年65% 的目標。圖六為德國綠 能界先鋒Naturstorm 電力公司最大的太陽能發電網,總輸出量為13MWp。

    資料來源:naturstrom
    https://www.naturstrom.de/privatkunden/oekostrom/naturstrom
    圖六、德國Naturstorm 電力公司- 太陽能發電廠下午 02:51 2023/10/23
  3. 推動循環經濟:傳產設備業可以推動循環經濟模式,通過廢物再利用、資源回收和產品循環使用等方式,減少資源消耗和廢物排放,從而減少碳排放。廢物再利用方式舉例來說業者可開發技術和製程,將生產過程中產生的廢棄物轉化為有價值的資源,譬如將廢棄物材料回收再利用,作為生產過程中的原材料或其他產品的輸入;資源回收方式為業者建立完善資源回收系統,對生產過程中的廢棄物進行分類和回收利用,像是金屬、塑料、紙張等,以減少對原生資源的需求;產品循環使用方式為業者可以設計和生產可循環使用的產品,延長其使用壽命並減少對新產品的需求,譬如透過修理、翻新和再製造等方式,將產品從使用結束後回收再利用。這些措施不僅有助於減少資源消耗和廢物排放,還有助於降低碳排放量。
  4. 產品設計與創新:著重於產品的輕量化設計、能源效率和低碳材料的應用,可以大幅減少產品使用和生命週期中的碳排放量。舉個例子,一家傳產設備企業在開發新一代工具機時,注重輕量化設計,他們使用高強度輕量材料,例如鋁合金和纖維增強塑料,來取代傳統的重型金屬材料,從而降低了整體設備的重量,不僅降低了運輸和安裝的能源成本,還減少了碳排放。此外,該企業也尋求使用低碳材料和環保工藝,他們將研究和採用可再生材料、回收材料和可降解材料,減少對有限資源的依賴,同時降低廢棄物產生和碳排放。透過這些努力,使得該企業的產品能夠提供更高的能源效率和更低的碳足跡,促進了低碳經濟的發展。同時,這也為企業帶來了競爭優勢,因為越來越多的消費者和市場將會對低碳產品的需求不斷增加。圖七內的工具機機台需要承受數百噸力量,在符合結構強度規範內及兼顧輕量化的要求下以CAE 最佳化設計為工具,最終成果為輕量化達10%、研發時程減少70% 以及物料成本減少10%。

    資料來源:瑞其科技
    https://www.richintech.com/qa-news_detail.php?i=72
    圖七、工具機台拓墣輕量化設計
  5. 綠色供應鏈管理:與供應商合作,推動綠色供應鏈管理,要求供應商採取低碳生產方式,使用可再生材料,並減少運輸碳排放。運輸碳排放可以通過最佳化運輸路線、使用節能運輸工具和減少包裝材料等方式實現。供應商可能會選擇使用節能車輛、集中運輸、共享運輸等方法,以減少運輸過程中的碳排放量。通過與供應商的合作,企業能夠推動綠色供應鏈管理,確保產品的整個供應鏈都符合低碳與環保的原則,這有助於降低整體碳足跡,促進可持續發展。圖八舉例為瑞昱半導體永續供應鏈管理架構圖,建置全面性的供應商ESG 風險評估機制,不使用來自受衝突影響與高風險地區(CAHRAs) 的原物料,兼顧品質及禁用有害物質,秉持在地採購精神等方式作為同步維護永續責任之供應及合作目標。

    資料來源:瑞昱半導體
    https://www.realtek.com/zh-tw/csr/tw-green-operations/2022-08-30-04-16-18
    圖八、瑞昱永續供應鏈管理架構圖
  6. 減少化學物質使用:傳產設備業可以採用環境友好的替代材料和化學物質,減少對有害物質的使用和排放。企業可選擇使用無毒或低毒的替代材料,如環保型塗料、黏合劑和防腐劑,這些產品通常含有較少的揮發性有機化合物和有害物質,減少對環境和人體健康的影響。其次是推動環保的替代化學物質的使用,例如可生物降解的清潔劑和油品,這些產品在使用後可迅速分解並對環境造成較少的汙染。圖九為美國環保署所推的綠色化學概念,其目的在促進化學產品製造和使用中,減少或消除使用有害物質的新一代創新化學技術。

    資料來源:行政院環境保護署
    https://topic.epa.gov.tw/greenchem/np-301-1.html
    圖九、綠色化學概念
  7. 減少廢棄物和排放:傳產設備業應該確保合規營運,採取有效的廢棄物處理和排放控制措施,減少對環境的負面影響。廢棄物處理可與認證的廢棄物處理公司合作,確保廢棄物被適當處理和處置;排放控制措施包括安裝適當的汙染防治設施,如空氣淨化器、排氣管道過濾器等,以減少排放到大氣的汙染物,此外也應定期檢查和維護設備,確保其正確運行,降低排放水平。
  8. 資源節約和再生利用:在生產過程中盡可能地節約資源,例如水資源的節約和再利用。企業可實施水資源管理計劃,可透過採用節水設備、優化生產工藝、減少漏水等方式來節約水資源,同時還可以收集和處理生產過程中產生的廢水,進行適當的處理後再利用於相應的生產過程中,從而實現水資源的再生利用。
  9. 碳監測和報告:傳產設備業可以建立碳監測和報告系統,定期監測和報告碳排放量,並制定碳減排目標和相應的行動計劃。碳監測使用工具和技術來收集關鍵數據,例如能源效耗量、排放量等,這些數據可以幫助企業評估自身的碳足跡,了解碳排放的來源和量級,從而有針對性地制定碳減排策略。依據碳監測結果企業可以設定碳減排目標,這些目標可以是具體的數字,例如減少特定百分比的碳排放量,或者是特定時間內實現特定水平的碳效率改進。碳減排目標應該與企業的可持續發展目標相一致。
  以上這些策略可以幫助傳產設備業減少碳排放,實現更環保和可持續的生產方式。同時,這些舉措還可以提升企業形象,滿足消費者和市場對低碳產品和環境責任的需求。這不僅對企業自身具有長期利益,也對社會和環境產生積極影響。

 

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