一、需量治理為城市減碳最有效的手段
城市是地球上最大的碳排放實體,全世界50%以上的人口集中在大城市,地球上75%的碳排放來自於都會地區,預估到了2050年,全球三分之二的人口都將會居住在城市。
許多城市減碳策略多半著重在再生能源或綠色能源的建設上,然而這些昂貴的建設都是屬於產能端,其減碳量只是火力發電與再生能源發電的差異,實際減碳量遠不如市民日常生活上的節約能源行為。
需量治理為透過管理、服務、技術應用等手段,降低能資源的需求量。需量治理與現有再生能源減碳措施的最大差異在於,再生能源為產能端的改變,但人民的消耗端行為不需改變。而需量治理則是在消耗端的改變,生活習慣(絕大部分)需要改變。
二、透過城市願景找出促成科技
研究目標在於探討臺灣的產業如何把城市當作新的舞台,發展減碳的技術與服務,為臺灣的產業帶入新的商機。預期產出為城市減碳需量治理之可行策略,尤其是促成低碳導向城市生活型態的潛力技術/服務發展藍圖。
本研究透過推導與歸納出未來低耗能低碳城市之樣貌,再藉此為目標,尋找可促成此未來情境發生之促成技術。從現階段的高耗能城市,到未來之低耗能城市之間,可透過數個不同技術與科技發展,來促成未來之實現,而本研究即為尋找這些促成之技術。高耗能到低耗能的不同路徑中,分別需要一些促成技術「Technology X」,這些技術在全球邁向低碳城市時,為關鍵性技術,因此需要台灣廠商提早因應。
本研究架構首先蒐集全球環境與城市發展趨勢,及全球低碳城市之發展案例,從中歸納出未來低碳生活型態與低碳城市結構趨勢,並就運輸與住商為兩大範疇中,定義出未來需量治理之技術與服務需求。
從這些需求中,找出對應之潛力技術與服務,並從中篩選出最能促成未來低碳城市之技術。同時,並考量台灣競爭優勢與2020台灣願景,以求歸納出最值得台灣布局之關鍵技術與服務。最後產出需量治理導向之低碳城市關鍵技術與服務發展藍圖。
根據統計,城市各部門之排碳量中,以運輸、住商與工業為都市三大排碳來源。由於工業減碳不在城市研究範疇內,因此本研究以運輸與住商為研究範疇。
三、需量治理導向之城市發展趨勢
從理論與實務兩種角度,可歸納出幾點未來城市發展趨勢,這些趨勢都是以節約能源使用為主要方向,而非目前討論廣泛的再生能源發電或電動車輛的替換。兩者之間的差異,在於生活型態的改變,也就是城市要朝向低碳發展,市民的生活習慣勢必需要改變,不可能繼續沿襲過去高耗能的生活習性,而全然仰賴科技的替代。
本文歸納之需量治理導向低碳城市發展趨勢如下:
1.慢行交通之鼓勵,慢行交通包括行人與自行車
2.大眾運輸系統使用率提昇,如捷運(重軌)、輕軌等
3.無縫式運輸系統的成形,完全取代私人運具
4.高密度城區:仰賴建築與居住人口密度的提昇
5.都市區位(建築)混合使用,商業、住宅、娛樂、民生等建築混合林立
6.城市節點的成形,滿足鄰里間市民生活需求之集散點
四、潛力技術發展藍圖
(一)交通部門:分散式車輛自助出租系統
分散式車輛出租系統經過多年來的發展與經驗,大致上可推演出未來技術發展中,短期最重要的仍是解決車輛防竊問題,以降低營運成本及租賃費。中期發展則以能提供系統模組化、可移動與易於拆卸、及低建置成本為重點。長期則是除了現行的自行車外,亦應能適用於電動機車、輕型電動四輪車。
(二)交通部門:BRT公車捷運系統
BRT公車捷運系統入選的理由為其低建置成本與低導入成本,因此未來之技術發展,應不能偏移其低成本之特性。目前BRT的技術發展仍呈現多種發展樣貌,如車輛導引方式,短期發展重點為輔助輪導引,中期則是車道辨識系統,長期而言透過電磁導引技術,能夠提供最精確的行車舒適性。此外,整合式智慧卡票証與優先號誌控制系統為短期發展重點,低成本之低底盤車身亦為中期需求種點。長期上,清潔燃料動力取代傳統燃油引擎仍為不變之趨勢。
(三)交通部門:道路擁擠費電子收費系統
道路擁擠費收費系統早期僅有新加坡實施,但近期許多城市無法承受市區的擁擠,因此紛紛開始導入擁擠費收費系統。而早期擁擠費收費系統為入口匝門檢查式,為利用DSRC技術,雖能精確判斷進入收費區域,但卻無法彈性反應行駛距離、時段等。後期發展中的技術為利用VPS(Vehicle Positioning System)技術,透過GPS衛星定位,精確利用車輛行駛狀況收費,因此中長期的技術發展重點為結合Cellular之A-GPS定位技術、相容美國第二代GPS衛星系統,及相容歐洲Gallileo衛星系統。然而並非所有城市都需要昂貴的VPS技術,因此對擁擠費的後進國家或二線城市而言,入口檢查式收費系統仍是較為適當之技術。最後OBU仍然需要維持低成本,以能提供普及率。
(四)交通部門:節點導向之DRT運輸系統
DRT運輸系統最初主要用在偏遠地區的預約性運輸服務,用來取代搭乘率太低的固定路線公車。而在需量治理的趨勢下,DRT運輸系統亦可運用在市區內的接駁。在低大眾運輸覆蓋密度下的城區內,透過DRT運輸系統,將市民接駁至大眾運輸場站或城市節點,以提升搭乘率。
因此節點導向之DRT運輸系統,短期之發展重點為智慧卡票証系統、動態車輛路徑最佳化導航技術,中期則是提供網路與手機之預約技術、及更容易上下乘客之車體設計。DRT的短程接駁運輸,非常何電動車,因其運輸里程短、時速低,且能時常在車站旁充電。
(五)住商部門:建築能源監控系統
相較於昂貴的智慧電網建設,大量普及下之家庭耗電監控電錶,就足以產生大量的節能效果,原因在於心理因素與時間電價政策。
然建築節能監控系統發展以久,卻無法快速大量普及,重點在於「low cost、easy to install、easy to use」。因此本研究推導之建築能源監控系統,其特點在於「易於普及化」,而非傳統高複雜、高成本、難於施工安裝之產品。
低成本之能源監控系統之原理在於硬體組件的單純化,透過軟體模擬方式推算不同電器之耗電,因此短期技術重點在於技術成熟化。中期重點則在於系統之安裝簡易、低成本之通訊技術,如利用現有已標準化、低成本之藍芽或Wi-Fi技術,並能支援用戶之智慧型手機或平板電腦,來降低硬體採購成本。
(六)住商部門:建築節能評估技術
現有建築節能評估技術之一為BIM,然BIM過於複雜與龐大,無法達到快速普及之要求,因此可能需要一套新的節能評估技術。而短期重點為基礎之耗能評估技術建立,中期則為建材耗能資料庫建立與完整性。
另一方面,BIM的軟體開發並非台灣擅長領域。但若將BIM視為「生產設備」,在上面發揮更多附加價值,則可能是台灣可以嘗試之方向。例如「BIM+建築節能監控系統」,組合成「建築節能評估服務」,是長期可能的發展方向。
五、不同策略組合下之技術開發優先
本研究總共提出六個需量治理潛力技術,將之依據市場規模、減碳量、與台灣技術研發風險等三個軸面進行分析後,將更容易找出台灣適合發展之技術,或更容易找出短中長期發展之優先順序。
在低風險,高市場潛力之策略方向下,最適合發展之技術為自行車相關設備,其次為動態停車費電子收費技術、車輛自助出租系統及能源監控技術。
在高風險高市場潛力策略方向下,建議之技術研發順序為節能評估系統、城市節點、能源監控、擁擠費電子收費、公車捷運技術等。
若不考慮極端之研發風險,單純就一般風險、市場規模與減碳量去衡量,則建議之技術開發順序為:能源監控、自行車相關設備、動態停車費、車輛自助出租、城市節點、擁擠費電子收費、節點導向DRT系統。
六、透過台灣便利商店經驗,展現生活型態先驅者優勢
在2020願景中,台灣現階段具備國際生活型態先驅者之低碳城市特色為「高密度便利商店生活型態」。台灣2010年的便利商店總數則達到9,200家,使台灣人平均每2,500人就有一家便利商店,為全球最高。80%的都會家庭消費者每週都會到便利商店消費,平均每個月會造訪便利商店次數高達14次。鄰里間的商店是city hub的具體表現,市民將日常生活的絕大部分移動旅次,縮短至home to 7-11。這種低碳生活型態,是台灣在全世界的特色,亦為台灣獨特價值。
七、將便利商店視為City Hub及技術發展平台
台灣可以將便利商店視為「平台」,在此平台上建立許多需量治理導向之軟性經濟產業技術與服務。這種生活型態與相關技術,便是「台灣特色之低碳生活型態」,足以輸出國際成為國際標竿。
若將本研究所推導出之需量治理潛在技術與City Hub進行結合,則可以創造出許多獨特之系統應用。如以下所示:
Hub-based分散式車輛出租系統:
Hub-based DRT運輸接駁系統
Hub-based行動/遠距工作中心
Hub-based市政服務/都市服務
Hub動態停車費系統
Hub-based綠色智慧商店