發佈日期:2016-09-14

低碳轉型的下一步 – 能源與資源的有效利用

作者:羅良慧

政策評析節能能源效率資源效率碳排放energy savingenergy efficiencyresource efficiencycarbon emission

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為維持經濟成長與社會發展,人們大量開採能源與資源加以使用,不僅造成能源與資源貯存量快速地消耗,也因為各種使用行為與經濟活動所排放二氧化碳等溫室氣體進入大氣之中,造成氣候的改變,亦形成全球暖化的問題。因此,對於能源的使用型態與管理思維,也從「節約能源」逐步演變成更積極的「提升能源效率」。過往「節約能源」的定義是指「能源的有效利用」,可是如果只作到節約,未能有效的管理,對於能源使用的行為而言仍屬於浪費(余定中等,2007)。1995年世界能源委員會定義「能源效率」 (energy efficiency)為「減少提供同等能源服務的能源投入」。其中「能源服務」是指能源的使用是為了滿足人們需要而提供服務的一種投入(查冬蘭等,2012)。

今(2016)年6月公布的第二屆唐獎之永續發展獎得主是由高齡90歲、美籍的「能源效率教父」–勞倫斯柏克萊實驗室榮譽傑出科學家亞瑟‧羅森費爾德(Arthur H. Rosenfeld)教授獲得,肯定了節能與提升能源效率對減碳貢獻的重要性(唐獎,2016)。由羅森費爾德教授發展的重要節能科技,如緊湊型節能螢光燈所需的高頻電子安定器、智慧型窗戶、涼爽屋頂等,大幅降低了能源消耗及碳排放。此外,他也推動能源效率政策的修正,包括電冰箱、冷氣機及冷凍機的用電效率標準,以及整合能源效率納入建築法規之中,兩度協助美國加州度過能源危機。根據美國國家科學院的研究,估計至2030年,羅森費爾德教授的能源創新與政策,可為全球省下1.8兆美元的能源支出,並消除70億噸的二氧化碳排放,等於15億輛汽車每年的總碳排放量。

一、從「節能與提升能源效率」到「提升資源效率」

除了唐獎肯定節能與提升能源效率的減碳貢獻,根據國際組織世界自然基金會(World Wildlife Fund, WWF)《Climate Solutions》的研究報告,在二十多種減碳的策略清單中,節能與提升能源效率的減碳效益名列冠軍(洪申翰,2016)。再者,國際能源總署(International Energy Agency, IEA) 亦於2016年全球技術展望報告《Energy Technology Perspective 2016》中提出,在2013~2050年間,若以6DS至2DS的情境預估,提升終端使用的燃料與電力效率以及改採再生能源,可分別達到減碳貢獻度的三成以上(能源效率為38%,再生能源為32%),而採用碳捕捉與排放(Carbon capture and storage, CCS)的技術,其減碳貢獻度約12%(IEA, 2016)。然而,在提升能源效率的方案與措施持續受到眾人重視的同時,另一方面,資源效率提升亦漸漸受到國際的關注。

國際能源總署(IEA)的《世界能源展望2015年》( World Energy Outlook 2015)指出:藉由改變產品設計、進行再利用與循環利用,將可提供巨大的節能潛力;對於能源密集型產品,比如鋼鐵、水泥、塑料或鋁,到2040年時,材料的高效利用與再利用所節約的能源,可以是生產流程中的能源效率提升措施所帶來的節能量的兩倍。更進一步而言,若將能源效率與材料效率(material efficiency)二者間相互搭配,將可有效地促成資源效率的提升(請參見圖一);也就是當透過能源效率的提升,如以LED取代白熾燈泡,可達到「提供相同的服務,但使用更少的能源」;若再加上材料效率(material efficiency)的提升,例如製作同樣材質強度的塑膠容器,但使用更少原料製作的塑膠產品輕量化技術,就可達到「提供同等級的產品服務,但使用更少原物料生產」。而資源效率的提升,即是促使資源使用的形式提升為更高的價值,也就是使用每一單位的資源,包括生產過程中所有的資源,如能源、原物料、土地、水等,其產生對經濟、社會、生態和環境等有益效果的相對數量將會更多(IEA, 2015)。

透過資源效率的提升,不僅對節能貢獻良多,更可對減碳成效作出貢獻,除此之外,在滿足人類基本需求下,若可以維持資源效率提升以帶動經濟成長,並與造成環境資源耗竭的原因脫鉤,將對維持經濟發展有其重要影響。長遠而言,資源效率的提升亦會造成能源與資源使用行為的轉變,成為低碳轉型的助力,以朝向永續發展的願景邁進。

圖1 資源效率的組成因子
本圖修改自IEA world energy outlook 2015

二、「資源效率提升」不僅減碳,更要推動「低碳轉型」

回應前述資源效率提升以推動低碳轉型及永續發展之觀點,不難看出,若只從能源效率提升以減少碳排放量,是不足以達成顯著的減碳成效。因此,如何藉由資源效率提升,從產品設計與生產方式的源頭開始思考如何有效地使用能源與資源,減少非必要的消耗,如此方可對減少碳排放量作出更大的貢獻。有鑑於此,國際間愈來愈多的科學評估報告亦提出相同的主張,即各國在共同打擊全球暖化的前提下,如欲維持經濟成長,必須在市場的供給與需求二個面向達成顯著地創新。換言之,若想達成資源效率提升,不僅需單方面規範生產者對產品的設計、生產及行銷等活動,以回應資源利用效率提升並且兼顧永續性消費與生產;同樣地,對消費者而言,在選購產品時也不能只考慮價格、品質與便利等因素,也需要評估對環境友善的程度,如此方能透過市場機制推動資源效率的向上提升。基於此理念,聯合國陸續推動各項資源效率方案,期藉由重視資源效率,維持各國特別是發展中國家的經濟發展,並作出減碳的貢獻及減緩環境資源的耗竭。另一方面,歐盟設定資源效率提升的路徑規劃指南,建議各會員國參採策略性框架提出國家層級的行動方案以回應低碳轉型;茲簡述聯合國與歐盟的策略內容如後。

聯合國

聯合國環境規劃署(United Nations Environment Programme, UNEP)期在已發展國家與發展中國家,推動資源利用效率提升並兼顧永續性的消費與生產(sustainable consumption and production, SCP)等策略與方案,因此透過推行政策管制、市場機制及自願性規範等政策工具,並強化特定經濟部門的重視,以達成前述策略目標。自2011年起,先後有 29個國家和9個城市陸續通過或開始實施永續性消費與生產(SCP)以及綠色經濟政策。再則,通過歐盟贊助的東歐地區綠化經濟計畫(EaP-GREEN),以支持6個東歐國家藉由研究、培訓及推動等過程,讓各國推動經濟成長的同時,擺脫環境惡化和資源耗竭等負面影響。再者,支持「永續性政府採購」(sustainable public procurement)亦是刺激永續性產品需求量和供應量的作法;近年來,聯合國環境規劃署支持20個國家的永續性政府採購。其中部份國家配合《永續性消費與生產模式十年方案框架》(The 10-year framework of programmes on sustainable consumption and production patterns, 10YFP )以推動該國的行動計畫,包含消費者資訊(consumer information)、永續性生活方式和教育(sustainable lifestyles and education)、永續性政府採購(sustainable public procurement)、永續性房屋建造(sustainable buildings and construction)、永續性旅遊產業(sustainable tourism)及永續性食品系統(sustainable food systems)等計畫。

以聯合國環境規劃署的報告(UNEP, 2015)中所提及之農產品全球供應鏈採取永續性消費與生產(SCP)的作法為例,此案例簡介在全球的種植面積超過1.6億公頃、是35億人的日常主食,並維持1.4億以上小農生計的水稻,要如何透過思維轉變、制度規範與科技協助,促成資源利用效率提升且兼顧永續性消費與生產,以及如何影響栽種方式的改變,對全球的減碳行動做出貢獻。就水稻的栽種而言,與糧食安全及維持日常經濟生活所需息息相關,但水稻的種植所需的用水量約佔用全球30%以上的農業灌溉用水,亦造成5%~10%的溫室氣體排放;再加上化學肥料等農用化學品使用,增加了水稻的種植成本,也對土地的地力造成影響。因此,為能維持水稻種植之永續性的消費與生產,透過聯合國環境規劃署和國際水稻研究所(International Rice Research Institute, IRRI)為首的全球性聯盟,包括32個水稻研究機構、供應鏈單位、公共部門以及民間社會組織,共同成立了永續水稻平台(Sustainable Rice Platform, SRP),並制定「水稻永續性種植標準」,以確保稻米生產除符合消費者對食品安全與質量要求外,並在考量環境、社會與經濟等各面向利弊下,確保小農生計也減少對環境的影響(IRRI, 2015)。另一方面,SRP標準也對農民提供工具和培訓,例如學習如何減少使用化學肥料,如何降低種植成本進而減少溫室氣體排放。因此,SRP標準不僅促成「低碳」,同時也帶領「轉型」,透過衡量水稻生產系統的永續性,藉以教導農民如何保育稻田避免外來物種入侵,以及如何以休耕輪作方式維持地力,期待達成農產品全球供應鏈的永續性消費與生產之目標。

整體而言,聯合國環境署(UNEP)所提出的相關行動方案集中在四個核心主題:加強和溝通資源效率以及永續性消費與生產(SCP)的知識基礎、建立政府及公部門的規劃執行能力、確保及擴大與私部門及業界的夥伴關係,以及增強消費者選購高資源效率產品的認知與意願。期透過公私部門共同對資源利用方式及永續性消費與生產等政策加以實現,並包含從商品與服務(goods and services)的生命週期觀點促進永續的資源管理,以逐步地提升資源效率(UNEP, 2015 & UNEP, 2016)。

歐盟

為推動歐盟持續轉型成為永續的社會市場經濟(a new sustainable social market economy),創造智慧、永續、包容性的經濟成長(a smart, sustainable, and inclusive growth),歐盟提出「歐洲2020策略」(Europe 2020 Strategy );經由該策略所衍生七大旗艦計畫之一「資源效率的歐洲」(The resource-efficient Europe flagship initiative),期支持歐洲各國藉由資源效率提升與低碳經濟轉型,進而轉型以實現永續發展的藍圖。2011年9月歐盟執委會提出行動指南「資源效率的歐洲之路徑規劃」(Roadmap to a Resource Efficient Europe),即為前述資源效率的歐洲所倡議的重要規劃內容。此行動指南的願景為:「2050年歐盟的經濟成長將以尊重資源有限的方式,進而加速推動全球經濟的轉型。歐盟將以具競爭性的經濟力,並以對環境造成最小影響的高度標準,達成資源的永續管理,從原材料到能源、水、空氣、土地和土壤。此外,面對氣候變遷的挑戰,生物多樣性及所支持之生態系統服務將獲得保護、重視與復原。」在此願景下,歐盟希望逐步建立資源效率提升之策略性架構,並主張必須達成經濟的漸進轉型,透過規範未來行動的設計與實施的框架,作為歐盟能源、運輸、氣候變遷、產業、民生物資、農業、漁業、生物多樣性與區域發展等政策之指導方針,以找出系統性的轉型途徑(EU, 2011; EU, 2016a; 康世昊,2011)。

在行動指南中,為能檢視資源效率提升的進展,歐盟先提出「資源生產率」(resource productivity)的概念取代傳統以GDP作為成長的考量,也就是計算GDP與其所耗費原物料間的相對比例作為參考指標,比例越高表示資源越有效利用,以衡量歐盟各國如何有效地使用資源提供產品與服務。依歐盟《資源效率計分版2015年》(Resource Efficiency Scoreboard 2015)報告指出,歐盟的資源生產率從2002年1.52歐元/公斤提高到2014年1.95歐元/公斤(EU, 2016b),由此成長速度可看出由經濟產出的資源利用與GDP本身的增加速度逐漸脫鉤,但歐洲各國的資源生產率提高情況並不一致。

因此,為能持續推進資源的有效利用並加以衡量,歐盟亦提出資源使用效率計分版(Resource Efficiency Scoreboard),計分版的內容除前述所提及「資源生產率」的概念,亦結合32個指標項特別是歐盟在自然資源(水、土地、物料和碳)的全球消費量等項目,如圖二所示計分版的評分指標架構分為領導面(lead indicator)、核心面(dashboard indicators)及主題面(thematic indicators)等三大面向進行評估(EU, 2016b),藉以評估歐盟境內資源使用的狀態及檢視目標達成率。

透過資源使用效率評分表的分析,有助於歐盟各國自我評估是否更有效地利用資源,並減少對生物多樣性與生態系統等自然資本(natural capital)帶來壓力。面對全球暖化這共同的挑戰,歐盟最終希望能以「邁向循環經濟」為目標,進一步地推動歐盟作出根本性的社會轉型,相較過往的作法將減少能源與資源的不必要消耗,進而促使二氧化碳排放量的減量。就「循環經濟」的角度而言,資源不只是簡單地開採、使用和丟棄,而是可以回到經濟系統中循環,使其可被更長時間的使用,更有效的利用以及盡量減少廢棄物產生的作法。

2014年歐盟發布「2014~2020年環保與能源領域國家援助準則」(Guidelines on State aid for environmental protection and energy 2014-2020),該準則主要採取漸進的方式導正因補貼再生能源而導致之市場扭曲現象,進而達成2020 年能源減排量,並促成氣候目標的實現。對公部門而言,若要研擬有效的措施與建構政策框架以推動環保與能源領域相關政策,亦需配套考量經濟誘因等方案是否真實地反映市場狀況。此外,該準則亦包括提升能源效率及資源效率等相關規範,其中為完備資源效率政策的推動措施,廢棄物的減量是優先被考慮的方案,不僅落實污染者付費,更積極規範源頭減量,從預防、再利用、再回收等現行技術出發,以建置資源循環使用的創新模式。

圖2 歐盟的資源使用效率計分版 (Resource Efficiency Scoreboard)之評分指標架構
轉引自EU Resource Efficiency Scoreboard 2015,本研究重製。

三、「資源效率提升」在臺灣

2015全球氣候峰會之際,臺灣提出「國家自定預期貢獻」(intended nationally defined contributions, INDC)的目標,即設定我國2030年溫室氣體排放量依現況發展趨勢情境(Business as Usual, BAU)減量50%,相當於2005年排放量再減20%,後續亦於《溫室氣體減量與管理法》中,立法規定我國國家溫室氣體長期減量目標為2050 年溫室氣體排放量降至2005年的50%以下(全國法規資料庫入口網站,2016)。對能源使用量逐漸攀升的臺灣而言,面對前述的減碳目標,在持續邁進的低碳轉型路徑上,如何找出回應全球暖化的重要作為?什麼會是節約能源與提升能源效率的下一步呢?

依我國能源統計年報103年的國內能源消費(按部門別)統計圖(請參見圖三)可看出,工業部門(深綠色區塊)的能源使用量為各部門之首,占比超過35%。就我國而言,藉由制定設備效率標準及制定能源效率指標與目標等行政管制規範,工業部門已長期推動各項節能與能源效率提升的措施,但節能措施成本高,業者自願性節能的誘因不足,再則受限於財務面,也未能積極導入能源服務產業,協助業者落實與強化各項節能與提升能源效率的作法。因此,如何從工業部門有效節能與提升能源效率,挖掘出更大的節能潛力,長久以來一直是能源政策規劃的重點。

圖3 從能源使用管理思維檢視我國國內能源消費(按部門別)
註1:國內能源消費統計圖轉引用自能源統計年報103年。
註2:隱形能源(hidden energy):為國際能源總署所提出,希望經由節約能源及發展提升能源使用效率等技術,成為有別於既有能源種類的新能源選項。
(詳見:隱形能源,利大於弊?http://portal.stpi.narl.org.tw/index/article/10174)

近來「工業4.0」的概念持續發燒中,這也是德國政府高科技戰略計畫的核心,其目的為協助傳統製造業運用IT技術提升能量之外,使其更進一步轉型成具有適應性、資源效率及人因工程學基因的全面自動化生產的智慧工廠,同時也從重構供應鏈、商業流程及服務流程之中,找到許多新客戶及商業夥伴。有鑑於此,我國經濟部工業局已於2014年10月推出台版工業革命4.0,即「生產力4.0計畫 」內容而言,期大量使用機器人生產之外,並推動生產流程要更自動化,加入工業4.0概念及物聯網技術,並結合雲端運算,將資訊得到即時處理(張小玫,2015)。正因為工業4.0的精神是連結與優化,也就是連結製造相關元素,進行優化,以增進企業競爭力與獲利。因此,工業4.0對於不同產業有不同的意義,對資源耗用大的產業而言,連結的首要目的是節能,並可依不同產業別設定不同的優化目標(杜紫宸,2016)。因此,資源耗用大的產業若以大數據分析進行製造流程資訊的即時處理與監控,除了可即時調度現有資源與運用智慧節能以減少產製成本,更可監控數據回饋修正製造流程,以提高產品良率減少廢品損失等。

另一方面,我國環保政策為強化廢棄物管理成效,近來以物質永續循環利用之觀點強化資源回收、循環再生之理念,擬具「資源循環利用法」草案,期能抑制資源消耗並降低環境負荷,並逐步達成零廢棄之管理目標。除此之外,亦推動搖籃到搖籃 (Cradle to Cradle, C2C)設計理念,落實企業的綠色設計思維,重視產品設計及製造階段減毒及可循環設計,以提升資源使用效率,提高資源有效永續循環利用,同時減少最終廢棄資源物處理量,降低產業溫室氣體排放與環境衝擊(行政院環境保護署,2016)。

換言之,以現行環保政策的資源循環利用為核心理念,再透過「工業4.0」的概念加強導引資源耗用大的產業轉型,如同前述聯合國與歐盟推行的資源效率提升相關策略與各項方案所示,若能及早將資源效率提升的相關措施納入工業部門製造流程中,藉以推動工業部門的低碳轉型,不僅可對我國提出的「國家自定預期貢獻」作出減碳貢獻,亦達成更好的資源使用型態,也就是維持經濟成長而不需造成能源匱乏與資源耗竭。

因此,根據本文對國際及我國在資源效率提升的政策及因應策略的觀察分析,歸納資源效率提升方案的規劃重點,分為擴大廣度、深化能力及持續推動三點建議如後:

  • 擴大資源效率提升方案的採用範圍

在現行的政策內涵上,如我國所推動之「臺灣搖籃到搖籃平台 」,可擴大資源效率技術創新的公私協力合作方式,除以產學研合作模式,並給予產業人才適當的技能培訓支持外,亦可評估適用的產業別是否有擴大採用的空間,如從工業部門延伸到住商服務部門,以找尋更多的減碳潛能。

  • 深化資源效率提升方案的規劃能力

宜建置系統性、持續性資訊提供方式及內容,包含如技術發展現況、風險和成本效益、商業夥伴之間的供給需求及加值鏈,以及利害相關人的需求等資訊,彌平決策資訊缺口,以協助公部門研議相關鼓勵策略,使資源效率提升方案在產業、商業與政治等各面向,帶來更長遠的創新思維。

  • 設定資源效率提升方案的中長期目標

為強化由政策導引現有能源與資源消費模式與行為改變的力道,宜分階段設定推動方案的中長期目標,並透過法令制度的規範,提供明確且一致性的推動方向,爭取利害關係人對資源效率提升效益的認同,以強化方案的推動能量,達成政策的減碳目標與朝向低碳轉型的願景。

整體而言,如能在永續發展下達成兼顧經濟成長的資源利用,進而引導轉型為循環經濟,方能減緩能源匱乏與資源耗竭的速度,減少二氧化碳排放量以及降低對生存的環境帶來的壓力,以繼續抓住新的機會打造新「綠色」產業部門。面對低碳轉型的下一步—能源與資源的有效利用,我們仍有許多工作要做。

參考文獻

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