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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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技術創新加速智慧綠色城市與產業轉型

魏依玲

今年夏天,三十餘位來自美國、台灣、韓國等地的專家學者,聚集於美國史丹福大學商學院的Obendorf會議廳,參與工研院與史丹福共同籌備舉辦的「智慧綠色城市之創新:成就、阻礙與新興趨勢」論壇。

希望從智慧綠色城市的實務個案中,解析新興綠能產業、技術與服務創新的發展策略與機制,與討論未來智慧綠能創新與創業等重要議題。


改變能源產業競爭格局的頁岩氣

擔任本次研討會開場專題演講的是美國前國防部長William J. Perry,目前為Hoover Institute之能源政策小組的資深研究員,也同時擔任美國能源部部長能源顧問會議(Secretary of Energy Advisory Board, SEAB)的主席。Perry提出四種關鍵技術突破是改變能源結構與競爭格局者(Game Changer)的角色,包括:電動車、新型態的生質能、天然氣生產與運輸以及核能發電,這些技術是目前美國能源部先進研究計畫-能源(Advanced Research Program Agency-Energy, ARPA-E)的重點研究領域,期望在十年內,解決美國能源依賴自海外進口原油的國家能源安全問題。

頁岩氣(Shale Gas)是全球能源產業的重要議題之一,由於近十餘年頁岩氣開採技術的突破,國際能源組織(IEA)預估,2035年將占美國國內天然氣生產量的一半(目前為三成),大量頁岩氣開採不僅改變能源市場結構與價格,並創造數十萬個工作機會,同時降低電力、運輸工具、化工等產業對石油的依賴,影響未來技術發展方向。

未來,完成天然氣跨國輸送管線建設並達到具競爭力的成本,美國可能從能源輸入國成為能源輸出國,與中東國家的政治外交關係也隨之改變。過去因天然氣規模小、進出口為區域性質,交易價格不透明且與石油價格連動,隨著頁岩天然氣供應量增加,天然氣跨國交易價格將與石油脫鉤與透明化,可建立如同石油市場的全球交易平台(Deutch, 2011)。

Perry指出,頁岩氣目前最大的爭議在於岩層破裂(Hydraulic Fracturing of Fracking) 技術所衍生的環保議題,包括地下水汙染、空氣品質、地震與生態等問題,必須透過法規管制與標準、資訊透明與溝通、經驗學習和投入研發等方式逐步解決。值得注意的是,大量開採頁岩氣降低天然氣價格,極可能延緩再生能源發展的步調,競爭性能源間的取捨將是能源政策的關鍵。

IT與ET整合 促進城市經濟發展與產業轉型

由於ICT快速進步與城鎮化趨勢,目前全球居住在城市的人口已經超過五成,全球有100座以上人口超過百萬人的城市,使用行動通訊設備的人口愈來愈多情況下,將城市中市民、企業與產業透過通訊平台串聯起來,則將衍生新的商業模式與建立新的生態體系。Cisco智慧連結城市(Smart + Connected Communities, SCC)計畫主管Cliff Thomas指出,SCC 基本架構是將網路核心技術作為發展與提供服務的設施平台,將一般實體社區轉換為智慧連結社區,整合軟硬體、資訊與需求,以提供客戶在不同場域的體驗(experience)與創新服務。

在全球數十個城市導入ICT系統的個案,發現智慧城市可提供優質的生活環境與工作機會,吸引更多知識工作者與企業移入,改造了舊城市的面貌與產業結構,然而智慧城市成功轉型須具備願景領導(Visionary Leadership)、全球開放式標準(Global Open Standards)、智慧型管理(Smart Regulation)、公私部門合作(Public Private Partnerships)和新生態系統(New Ecosystem)等五個要件。
智慧綠色城市是資訊技術與能源技術整合的創新平台,須了解市民生活體驗、社會與環境、經濟發展等需求,定義新的市場機會。

公部門與電力公司是能源技術的先期採用者

加州在過去三十多年來,平均每人電力使用量(能源密集度)始終維持相同水準,其中與加州政府監管電力公司的機制有關。

加州公用事業委員會(California Public Utility Commission, CPUC)規定電力公司的電力銷售營收與售電量脫鉤,消除電力公司提高售電量獲利的動機。若當年度電力銷售量超出預測需求量,則額外營收將歸還給用戶;若銷售量低於預測需求量,則電力公司的虧損可在次年以調整價格獲得補償。

CPUC同時制定綠建築與節能電器之節能標準、實施智慧電表、間離峰差異價格等需求面管理計畫,政府公用事業帶頭增加能源效率的投資。以太平洋瓦斯與電力(Pacific Gas and Electric, PG&E)公司為例,自1976年起,PG&E透過節能方案為加州消費者省下240億美元的開銷、減少7,650萬公噸的二氧化碳排放量,並省下加州政府增建24座電廠的開支。

史丹福大學Precourt能源效率中心(PEEC)主任James Sweeney指出,能源政策僅為控制加州能源密集度的原因之一,加州的特殊環境也是關鍵,例如溫暖的氣候、人口結構、產業結構、土地價格等,政府應重視多重相關政策間的協調與整合。Sweeney同時提出幾項克服城市能源效率問題的解決方案,包括碳排放的定價、電力使用資訊、能源管理系統、影響用電決策的智慧電表、社會規範等。

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