国际净零转型浪潮来袭,净零转型、永续ESG与落实数位转型日趋重要,不论是大小企业都须要关注与投入行动,如何善用能源管理数位化的助力,以及能源物联网的布局应用,已成为企业优化竞争力永续发展的重要课题。
现今实现「净零排放」成为全球的焦点议题及导向目标,不仅各国政府相继提出净零路径与策略,许多的企业也由社会责任驱动采购绿电、碳信用等ESG减碳措施。至於净零技术当中的再生能源成为各国政府看重、企业争相投入的减碳方案;以太阳光电、风力发电及所衍生的储能产业,将因为净零排放整体措施的带动下持续成长。
大量能源的消耗和环境永续发展的求取平衡已刻不容缓,除了传统的石化燃料投资建立的财务模式,需要时间重新调整为低碳投资以外,将排碳理念转化为具体行动同样的也需要时间。设计路线图和途径是思考决策未来的工具,能源转型如何将规划路线图和途径转化为实际的执行计画,从而使我们有机会将全球平均气温升幅保持在比之前高1.5。C的水平(工业水平),这无疑将对我们因应净零排放和气候变迁的转变在2050 年实现净零排放的整体能力产生重大影响。
根据统计,2021年全世界的总发电量来自於风能、太阳能、氢能等清净绿色能源高达38%,其中风能与太阳能占比挺进10%大关,展??未来,风能与太阳能将可能成为全球再生能源与带动环境永续的两大支柱。近年来台湾致力於太阳光电、风力发电的导入成果斐然,也带动再生能源企业的转型成长;ISTI预估2022年太阳光电及风力发电相关产业产值可突破两千亿大关,可达2,023亿元,成长约2.2%。
![图1 : 台湾近年来在太阳光电与风力发电产业产值的趋势(以百万台币计) (source:工研院IEK Consulting;2022/10)](/art/2022/12/261810039190/p1S.JPG)
图1 : 台湾近年来在太阳光电与风力发电产业产值的趋势(以百万台币计) (source:工研院IEK Consulting;2022/10) |
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工研院产科国际所能源组资深研究经理王孟杰表示,无论是风力发电、太阳光电与储能的市场,美、中两国於2022年在再生能源发展居於全球领先地位,带动全球产业的发展以外,也可看出两国投入大量资源争取净零减碳话语权。
不过,由於俄乌战争造成的天然气供应危机,让欧盟各国开始重视自有能源供应链,并推出积极的再生能源政策目标;而美国在COVID-19疫情後的产业消长造成严重的通膨,因此顺势推出降低通膨法案,利用税赋工具推动绿能建设与产业发展。无论是欧美对绿能产业未来期??甚大,但财务支援程度与政局稳定度的变数显然也不小,净零发展仍有许多挑战尚待克服。
台湾目前已设定2050年的净零排放政策方针,也积极研拟应有的再生能源发展策略。但国际局势变化快速,对於净零排放造成相当多的挑战。然而危机也是转机,这些变局也可能为产业带来新机会,藉由欧美寻求产业复兴的同时,寻求可合作发挥的切入机会,并由此取得发展氢能等前瞻技术的本领,循序渐进地实现净零的目标。
净零目标促进再生能源发展产生新的议题,例如远洋离岸风电;为了推动离岸风电产业发展,日本政府研拟新的评选规则,德国利用既有风场发展氢气整合技术。此外,在氢气的应用发展上,近期颇受瞩目的是电解产氢技术,各国目前思考的作法是与再生能源或新的发电技术整合运用,加速推动前瞻技术商用化。
![图2 : 气候解决方案有助於降低碳排放,例如当电力系统的部分安装太阳能板时,可以替代化石燃料来源产生能源。](/art/2022/12/261810039190/p2S.JPG)
图2 : 气候解决方案有助於降低碳排放,例如当电力系统的部分安装太阳能板时,可以替代化石燃料来源产生能源。 |
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呼应能源转型需求 储能强化电网韧性
随着再生能源供电占比的逐步提升,加速建构更具韧性的分散式能源系统有其必要性,此为在2022年11月举办第二十七届《联合国气候变化框架公约》缔约国大会(COP27)的热门话题之一。台达电子今年以「岛屿」概念策画「气候减缓措施、生态调适理念」双主轴议题呈现,以自身的储能方案及案例来回应岛屿能源转型时所面临的问题,进一步呼应在周边会议(Side Event)上,关於西班牙Balearic和Canary岛屿岛发展能源转型的需求,提供强化电网韧性的建构经验,与岛屿政府代表们互相交流岛屿型能源转型。
西班牙岛屿政府Balearic岛地方政府??主席暨能源转型地区部长Pep Malagrava强调,再生能源占全岛电力来源比例要从2030年的35%成长到2050年的100%,这意味着再生能源装置容量将以每年增加200MW的速度,在2030年前达到1600MW,需透过创新解决方案,像是将绿氢(Green Hydrogen)应用於储能系统,或开发新方法使海上风能、波浪成为可利用的绿电。
西班牙Canary岛生态气候和土地规划局主秘Jose Antonio Valbuena Alonso则分享该岛的能源转型计画(PTECan),并提出透过电网稳定性分析、预测能源需求、需求管理、分散式发电等方式来最大化再生能源占比,随着能源计画创造出当地就业机会,培养绿领人才。
台达电子文教基金会执行长张杨乾表示:「此次两个西班牙岛屿政府代表,不约而同地强调科技是实现能源转型路径的必要关键,台达提出的储能解决方案具有跳机救援、削峰填谷和解决供电瓶颈等功能,因地制宜协助电网稳定,透过金门和兰屿两个岛屿实际案例向国际分享,如何借科技之力来提升电网韧性。」台达基金会为气候变化纲要公约(UNFCCC)正式观察员之一,至今已经累积在联合国气候会议累积许多的交流经验,未来将持续透过提升能源效率的技术以及复育行动,实践台达「环保 节能 爱地球」的经营使命。
其实电网是广泛的能源系统一部分。电网为在提供范围内传输电力的发电厂和电线杆和电线系统的一个实时高功率系统。意味着任何设定时间的能源供应(发电)必须同时等於能源需求(能源消耗)达到平衡。可再生能源(例如风能和太阳能)的新设备容易对电网产生不稳定的影响,提高能源网络的复杂性。政府和监管机构,以及系统营运商都需要扮演不同的支援角色,以期降低停电的风险并增强电网的弹性化效能,确保整个电网有足够的发电能力和空间来传输新能源,满足一天中任何时段的需求。
电网需求强化储能市场,以加勒比海地区为例,在过去40年中因为天灾所造成的损失高达1400亿美元,灾变突显了电网亟须强化韧性保持稳定的必要。因此,提供灵活性技术的支援,提高安全性、减少峰值负载、增加可再生能源的整合并降低营运成本,对於减碳效应和实现净零目标来说至关重要。例如大型发电机通常通过在高峰需求期间供电,并且确保系统的电压和频率保持在运行限制以内来保持灵活性。
能源管理数位化 协助制造业跨步前进
展??2023年至2030年,预期各国净零路径与对应之奖励补助与管制措施续提出,以及大型企业面临净零压力、提高减碳改善投资之趋力带动下,市场成长可期。智慧照明、能源管理系统及热泵的年均成长率分别为18%、21%与13%。
因应近年生产成本提高与ESG浪潮,能源管理及自动化领域的数位转型愈发重要。在生产的过程当中,精算电力消耗以及应用各种措施减少用电,也是企业减少碳足迹的重要工作;亦即在生产流程中部署运用电力系统解决方案监控用电数据、并管理生产工厂,一目了然用电趋势、预判电力系统问题、提升沟通效率,并且优化能源使用,改善能源效率、节能减碳,得以协助制造业应对生产成本提高、降低碳排等挑战,持续推动工厂数位转型,落实智慧制造目标。能源管理数位化藉由数位化资料提前掌握问题,节省人力与时间,能够为打造智慧工厂奠定坚实基础,进而提高成本竞争力、促进环境永续发展。
面对即将来临的绿电时代,以及产业效能及效率管理升级的挑战,完善的储能规划与相关配套解决方案俨然是决定未来的关键。西门子数位化垂直整合智慧能源解决方案,不仅提供储能调频技术,配合政府智慧离散式电网政策,提高电力的运行性能及电网可靠性,即时监控,并提供高资安防护。协助产业界在数位转型的同时,确保电力能源稳定使用,并有效管控能耗。
全球能源系统在分散化、脱碳化与数位化三大趋势下,朝向电气化与智慧化转型。西门子提供建置储能3大核心技术:SINAMICS PCS能源转换系统、RUGGEDCOM电力通讯解决方案、EMS能源管理系统。经由运用PCS电力转换系统连接电池组与电网应用,提高电力系统运行性能及电网可靠性,并透过数位分身预先建模确认效益及PCS无缝切换并离网效能,可提升厂区UPS的不断电功能,进而提高厂区用电稳定性;而搭配由上而下的电力数据采集与监控系统,以及电力设施专用的网路通讯设备提供高效通讯需求,精准控管电力消耗及提供储能系统中的主动调频应用,为制造业与用电大户稳度电网的供电平衡以及运行安全效能。
此外,EMS能源管理系统中的WinCC OA平台除了整合可视化能源看板,并整合PCS电力转换系统、BMS电池管理,以及EMS环境监测系统运转资讯,协助使用者轻松管理分布於各地的储能系统。
智慧工厂的推手 能源物联网布局刻不容缓
2022年全球经济发展仍充满多重风险与隐??,虽然COVID-19疫情逐步趋缓,看似前途光明,低碳转型却刻不容缓。回归现实层面,在面临未来气候风险的冲击下,其实有许多企业并不清楚如何拟定实体与转型风险评估的方法,也未必会有关键专业人才进行策略分析。有些企业因为属於初期导入阶段,不但是欠缺建立短中长期的气候韧性,对於再生能源也尚少规划。不过,由於2050年净零碳排已成为世界各国的目标与共识,因此多数企业具有未来低碳环境的意识,已开始积极进行低碳创新布局。
面对日益严重的能源短缺问题,各国除了积极利用再生能源外,对於能源物联网的布局更是刻不容缓。推动能源数位化发展,欧美先进国家智慧电表布建逐步扩大,具可调控的联网设备也进入市场。大量即时的数据在能源供需两端展现出智慧化控制调度的功效。能源物联网是透过感测器、控制器和软体,连接能源生产端、能源传输端、能源消费端等的设备、机器、系统,再透过大数据分析、机器学习来实现智慧电力储存、配电,甚至加以预测等功能。其中高效精简型嵌入式电脑,具备高效能运算、紧凑机身、弹性扩充以及强固宽温特性,成为能源物联网现场端应用的选择之一。
![图3 : 当物联网(IoT)的大数据足够打造出「无缝服务」时,才会真的出现万物联网(IoE)的突破性创新。(source:Researchgate.net)](/art/2022/12/261810039190/p3S.JPG)
图3 : 当物联网(IoT)的大数据足够打造出「无缝服务」时,才会真的出现万物联网(IoE)的突破性创新。(source:Researchgate.net) |
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此外,现今有许多工厂已设置机器人、RFID、蓝牙等自动化设备与感测器,用来配合数据整合分析,以及能够快速调整产线、产量及物料使用,当物联网的大数据足够打造出「无缝服务」时,才会真的出现万物联网(Internet of Everything;IoE)的突破性创新。
IoE是连接能源生产端的基础设施,对於可再生能源的传输极为重要。为了最大效率的收集和使用可再生能源,需要建立就地收集、储存和使用能源的网络,而体积尺寸小巧且具有强大效能的嵌入式电脑,容易安装於户外任何小型的机柜中,能满足IoE在现场端所需要的高运算需求,可以助攻能源物联网应用,并出现一个真正有更高效能也同时具有变动性与整合性的智慧工厂。
结语
![图4 : 透过积极落实企业的低碳转型及打造绿色供应链,以达成节能减碳的效应。(source:FFI Advisors)](/art/2022/12/261810039190/p4S.JPG)
图4 : 透过积极落实企业的低碳转型及打造绿色供应链,以达成节能减碳的效应。(source:FFI Advisors) |
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国际净零转型浪潮来袭,因应国际净零规范与品牌客户要求,台厂加速净零资源投入。2023年台湾产业供应链将扩大产品碳足迹盘查、碳税和碳交易,有两个主要的作法:一是大厂传递经验,导入共同管理工具、共享减碳策略;二是寻求资源协助供应商共同制定绿色转型规划。执行目的在於积极落实企业的低碳转型,以及打造绿色供应链,达成节能减碳的效应。
从2021年迄今,我们看到能源和资源转型出现显着的转变,也发现净零转型不只是未来趋势或大声呼吁而已,现实是创造一个对气候有利的未来,必须面临包括环境、社会和公司治理(ESG)等方面的重大挑战,以绿色足迹满足越来越大的资源需求的复杂性有其难度,而妥善运用前瞻科技扩大能源管理的成效,建立洁净永续的生产环境,能够协助产业掌握未来新兴趋势优化竞争力,进而拓展前进全球能源市场的无限商机。