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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

366期2022年09月號

出版日期:2022/09/15

正方形 Icon 產業焦點 Focus

企業淨零解方大補帖

撰文/凃心怡

工研院於臺南沙崙綠能科技示範場域,舉辦「預見永續新商機 南臺灣淨零排放論壇暨特展」,針對南臺灣產業淨零轉型需求,提出減碳策略,並展出超過20項的減碳技術與服務。
工研院於臺南沙崙綠能科技示範場域,舉辦「預見永續新商機 南臺灣淨零排放論壇暨特展」,針對南臺灣產業淨零轉型需求,提出減碳策略,並展出超過20項的減碳技術與服務。

氣候屢傳警訊,歐美熱浪、野火不斷,全球都有旱象。素有雨港之稱的基隆,竟也鬧起水荒,這也顯示淨零排放,已經刻不容緩。我國《氣候變遷因應法》5月初審通過,確立碳費徵收政策。為此,工研院日前舉辦「南臺灣淨零排放論壇暨特展」,提出多項企業淨零解方,為產業儲備下世代競爭力。

「淨零排放」(Net Zero Emission)已從國際倡議,進入落地推動階段。工研院日前於臺南沙崙綠能科技示範場域,舉辦「預見永續新商機 南臺灣淨零排放論壇暨特展」,針對南臺灣產業淨零轉型需求,提出減碳策略,並展出包括「新世代雲端碳管理平台」、「節能減碳雷銲技術」等,超過20項的減碳技術與服務。

行政院副院長沈榮津於論壇開場表示,面對2050淨零挑戰,蔡總統已宣示「能源轉型要繼續」、「產業轉型要加速」、「生活轉型要啟動」、「社會轉型要公正」四大轉型路徑。行政院也提出氣候變遷因應法案,公布2050淨零排放政策路徑藍圖,並跟各大產業公協會組成工作小組,由政府領頭完善制度,建立公協會以大帶小減碳模式,公私協力帶領產業淨零轉型。

工研院院長劉文雄指出,科技研發是達成淨零排放的重要關鍵,減碳力就是競爭力。工研院從「碳管理平台」、「服務團」、「人才」、「技術」四大面向提出減碳策略,協助企業做碳盤查、熱點分析與認證,提供產業一站式購足的淨零解方,兼顧經濟成長與環境永續。

實現淨零排放 國際供應鏈已先行

工研院副院長彭裕民也以「國際淨零趨勢與新興低碳技術」為題,進行專題演講。彭裕民指出,淨零排放行動目標雖訂在2050年,然而根據統計,迄今全球2,000大企業中,已有283家要求供應鏈必須實現淨零排放,包含Apple、Microsoft、Nike等,都要求供應鏈在2030年完成產品減排。

彭裕民坦言,淨零排放對臺灣產業勢必帶來壓力,若依照歐盟標準計算碳費,臺灣石化、水泥等產業龍頭將減少3到5成的獲利,碳關稅也將對臺灣出口造成影響,改變與因應措施刻不容緩。近年來,工研院積極以低碳新能源與新經濟模式帶動產業轉型,從環境面、供給面、製造面、需求面、國際經貿法規標準五大面向探討臺灣淨零策略,也藉由科學化模型探索可能路徑,透過科技創新達成淨零排放,並建立國際生態系強化跨域合作。

達成減碳目標 數位平台助一臂之力

彭裕民表示,工研院已建置「永續碳管理平台」,在組織型碳盤查計算以及產品碳足跡計算上,皆提供案例引導廠商,資料庫也依產業特性分成21項類別供註冊廠商使用,並定期更新資料庫數據,透過國際交流和其他資料庫進行認可與合作。搭配工研院產業學院相關課程,盼能提升廠商碳足跡計算能力。

工研院綠能與環境研究所經理陳范倫進一步解釋,碳管理有2種:一是組織型碳盤查,包含組織範圍內的直接排放,如廠內使用汽油、重油、天然氣等,以及間接排放,如購買之電力、汽電共生等;另一部分則為產品碳足跡分析,須依程序計算到單一產品生命週期的碳排放量,範圍涵蓋有原料、製造、配銷運輸、使用與處置等階段。

工研院也同步推廣一站式服務的「新世代雲端碳管理平台」,透過創新雲端盤查及驗證服務模式,提供物聯網感測及AI人工智慧預測分析,結合數位查證及國際相互承認,以供應鏈串聯碳係數,提供業界碳排與熱點分析。另一方面也協助企業導入減碳技術,應用感測數據掌握減碳效益,提升產業從減碳到零碳的能力。

針對尚未量產的新產品,工研院也研發「新產品製程碳排量預測模組」,應用多串流因子深度學習技術,從產品原料成分比例、產品規格與製程配方中,分析可能影響碳排的因子,從而預測生產時可能的碳排。其感測數據還能透過數位查證模組,與排放係數相乘,得到最後的碳排放結果。

工研院結合公版聯網平台與永續製造套件,幫助企業找到排碳痛點,並針對痛點,尋求專屬減碳技術,提供產業擬定減碳策略。
工研院結合公版聯網平台與永續製造套件,幫助企業找到排碳痛點,並針對痛點,尋求專屬減碳技術,提供產業擬定減碳策略。

公版聯網平台 支援動態數據收集

淨零是企業無法迴避的課題,然而在減碳之前,得先了解痛點在哪裡。工研院南分院數位轉型技術組副組長李坤敏引述世界經濟論壇(WEF)調查指出,過半企業尚未發表「環境、社會與治理」(ESG)任一項資料,且僅有9%運用軟體收集資料與報告,WEF警示,未運用收集與管理軟體的企業,恐將無法符合ESG報告要求「即時反應現況」所需的資料門檻。

數據的收集與分析在企業淨零策略的擬定上,扮演關鍵角色。工研院結合公版聯網平台(National IIoT Platform;NIP),以智慧製造出發,整合企業資源計畫(ERP)、製造執行系統(MES)、設備資料採集與監控(SCADA)、公用能資源等系統,實現系統化生產履歷追蹤;再透過營運技術(OT)、資訊科技(IT)碳係數等數據整合,達成系統自動化碳足跡分析,減少人員輸入與介入,確保資料的正確與一致性;此外,針對短時間無法動態自動盤查的因子,也提供靜態盤查設定功能。

李坤敏指出,在NIP與永續製造套件的搭配下,結合透明化的生產履歷、產品物料清單(BOM)、產業碳盤查數據庫,就可以實現系統化生產碳盤查與碳足跡追蹤,幫助企業找到排碳痛點,再針對痛點,尋求專屬減碳技術,提供產業擬定減碳策略。

製造部門低碳轉型的第一步,就是運用感測技術與系統整合應用,更便於掌握設備效率與能耗使用狀況並回饋優化。
製造部門低碳轉型的第一步,就是運用感測技術與系統整合應用,更便於掌握設備效率與能耗使用狀況並回饋優化。

綠色感測、高效設備、低碳製程與廠務減排

根據統計,2020年臺灣工業部門電力使用達1,505億度,占總體用電約56%,電子製造業、化學材料製造業及金屬製造業占了工業用電的7成,而這些產業有九成用電集中在設備、製程以及廠務端,因此製造業要低碳轉型,上述會是著力的重點。

工研院智慧感測與系統中心組長蘇中源指出,除了採用綠電、做碳足跡盤查、運用電網管理來協助能源優化外,針對製造部門低碳轉型的第一步,就是運用感測技術與系統整合應用。無論是追求設備高效運轉、製程低碳目標,或是廠務欲達減廢減碳,都必須導入感測技術,掌握設備效率與能耗使用狀況並回饋優化。

以汽機車、機械零組件產業應用為例,工研院開發「金屬切削低碳製程參數優化控制技術」,可即時估測並紀錄設備加工過程中的能耗與碳排,以可視化的方式呈現,作後續查驗參考;還能將加工歷程,包括設備老化程度、刀具磨耗等,與能耗模型建立關聯,用於估測新產品製造過程中的碳排,並修正加工參數,達成兼顧低碳與品質的目標。

另針對橡塑膠製品產業,因應台灣中小企業所使用之射出成型設備品牌繁雜、新舊不一的特性,工研院發展出通用型「射出成型低碳製造解決方案」。 蘇中源說明,將機邊系統安裝在射出成型機上,即可擷取設備運作與能耗表現數據,此外,結合感測技術協助在調機、量產、品檢製程中,達到品質與節能最佳化的目的。

源頭做起 優化材料達成低碳

材料占產品生命週期碳排的6成,從原始材料著手,減碳將更具效益。工研院材料與化工研究所副組長蘇一哲從特用化學品切入,探討低碳、無溶劑樹脂/塗料、隔熱塗料與數位AI噴印,以材料轉型,來降低產品碳足跡的做法。

塗裝製程主要應用於金屬表面處理、自行車零件、螺絲與電腦業,可增加產品耐久、抗污力。若改採低碳塗料,可直接減少揮發性有機化合物(VOCs)逸散與碳排放。以耐候面塗料為例,導入無溶劑技術與生質料源後,溶劑減量約90%,溶劑碳排可減少19%,50%生質料源樹脂碳足跡減少42%,結構設計後耐久度比一般塗料多2倍以上。

國內因應製造需求貯存的化學品,儲槽總容量可達1,000萬公秉,石化品揮發逸散的有機化合物,不僅危害人體健康,部分還會轉化為溫室氣體。溫度是VOCs逸散的重要因素,工研院投入高反射隔熱塗料、新型超低熱導塗料的開發,減少VOCs排放。

以1,000噸異丙醇(IPA)儲槽為例,高反射隔熱塗料以高日光反射減少輻射熱,降低儲槽與管線內溫度,預計可減少33.2% IPA揮發,年減20噸碳排;新型超低熱傳導/高反射隔熱塗料則是透過降低熱傳,達隔熱與保溫之效,估計減少39.8%的IPA揮發,年減24噸碳排。

在數位AI噴印部分,蘇一哲解釋,傳統拼印墨水仰賴經驗為判斷基準,導入AI不只可以協助判斷,也能綜合多因子分析出最佳配方與製程參數,可快速調色,減少人為調整的偏異,增進40%的開發效率,提升製程穩定之餘,還能減少達30%的碳排量。

淨零排放趨勢下,碳排代價上看每年新臺幣2,600億元,而全球零碳經濟規模則上看180兆美元,是危機還是轉機,攸關臺灣產業未來在全球供應鏈的競爭力,也是臺灣產業無法迴避的重要課題。

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