城市如何靠AI減碳淨零?聯合國國際能源署公佈100個城市案例

城市如何靠AI減碳淨零?聯合國國際能源署公佈100個城市案例
聯合國國際能源署認為,AI人工智慧可協助城市減碳。圖片來源:Shutterstock
2021-11-26
編譯・王茜穎
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COP26超時落幕,英國倫敦市長薩迪克・汗(Sadiq Khan)說:COP26上國家做不到,但城市可以!

「在城市,我們是做事的人,不同於國家政府是推託的人,把皮球一路踢到2040年或2050年。」汗告訴英國《衛報》。

全球超過一萬個城市和地方政府,代表九億人民,加入全球氣候與能源市長聯盟(Global Covenant of Mayors for Climate & Energy),承諾2050年實現淨零碳排,將地球升溫控制在1.5°C內。

城市確實是最好的行動單位。城市擁有過半的地球人口,消耗全球2/3的能源,排放超過七成的碳排。專家預計2050年,超過七成的地球人都會住在城市裡,其中九成成長都集中在亞、非,零碳難度大增。

但痛點,也是機會。

「在城市採取行動,有望在2050年減少近九成的城市建築、材料、交通和廢棄物的碳排⋯⋯投資城市提供了最佳的減碳投資回報,」聯合國國際能源署(IEA)蓋章認證。

在IEA今年七月提出的《賦能城市實現淨零碳排》報告中,汲取125位頂尖專家與機構的建議,以及來自40個國家、100座城市的實例,從智慧路燈到電力車充電站,用AI釋放城市的減碳潛能。

Empowering Cities for a Net Zero Future-IEA-淨零碳排-智慧城市-減碳-永續城市-SDGs聯合國國際能源署提出智慧永續城市改造藍圖,用智慧科技大幅減碳。圖片來源:截自《賦能城市實現淨零碳排》報告

首先,數據為王。

儘管目前城市僅分析和利用了10%的數據,IEA預測2024年,全球830億個互連裝置和感測器將形成一張細密的血管網絡,連接建築、電器、車輛、路燈等,實時監測空氣品質、能源消耗和交通模式,幫助城市自動調節,減少耗能,穩定電網,防止堵車,最佳化決策,以維持城市的生機。

在這張數據網下,IEA畫出了智慧永續城市的淨零藍圖。(延伸閱讀|什麼是SDGs永續發展城市?為何台灣愈來愈多縣市在做SDGs?

建築:占全球碳排四成

建築占全球總碳排四成,而且前景看漲:IEA預測2050年,全球樓地板面積將成長75%,其中八成蓋在新興經濟市場。

如何翻修舊屋,新建智慧零碳建築,將是城市的必修課。

從興建上,2020到2050年,聯合國專案組織GlobalABC的建築與施工路線圖找出四個切入點:

  • 改善數據收集和生命週期分析。
  • 支持效能更高的設計,最佳化和避免過度施工。
  • 延長建物使用壽命,促進永續的拆除、再利用和回收。
  • 減少工期和廢棄物。

運轉上,只要在2030年前提高三成冷氣效率,即能減少相當於710座中型燃煤發電廠。智慧建築管理系統,透過智慧感測器和控制,能根據使用模式、天氣、空氣品質等數據,靈活調節空調和照明,提高運轉效率,錯開不同電器的使用時間,盡可能排在綠能充沛的時段,降低尖峰負載。

當建築之間串連起來,力量更大,既能平衡短期電網供需,又能省下高昂的長期大型投資,再少蓋好幾座電廠。

改造建築,也要改變使用者行為,以透明數據搭配誘因獎勵,能刺激使用者著手減碳。

如美國巴爾的摩市的智慧能源(Smart Energy)獎勵計劃吸引了110萬個家戶加入,超過七成參與轉移尖峰用電;在「節能日」減少用電,每省一度電有1.25美元(約合台幣35元)的獎金。

要促成以上改變,城市政府得先整合各方,制定數據管理標準和程序,確保各家系統能彼此對話。

建築規範是城市政府最重要的工具之一,如建立「零碳就緒建築規範」,確保新舊建築靈活供電的能力,空調和大型家電可設定特別模式或連接電網訊號。

歐洲實現智慧零碳建築的第一步就是「建築智慧指標」(European Smart Readiness Indicator),用以評估建物的智慧系統與能源管理能力,希望透過建立標準,衡量、推動和加速能源的轉型。

巴爾的摩-智慧能源-能源政策-節約能源-智慧城市-淨零碳排-減碳-永續城市-SDGs美國巴爾的摩設立智慧能源獎勵計劃,教導民眾生活中的節電技巧。圖片來源:巴爾的摩天然氣與電力公司網站

路燈:等於德國一年耗電量

智慧路燈是一條脫碳捷徑。

全球3.2億根路燈的總耗電量相當於德國一年的耗電量,吃掉市府65%的用電預算。智慧路燈改用壽命更長的LED燈,依周圍光線和天候彈性調整照明亮度,最高可省八成電,普及率目前僅3%。

義大利米蘭市府從2015年以來,安裝了13.6萬根智慧路燈,節省過半耗能,每年還順帶減排2.3萬噸。印度在全國路燈計畫下,換上1,000萬支智慧路燈,減少了十億瓦的尖峰用電需求,以及480萬噸的碳排。

不僅如此,智慧路燈還能成為街口的減碳樁腳,實時監控交通、行人穿越、街道噪音和空污,甚至幫電力車充電。(延伸閱讀|路燈到底要修多久?靠「它」22小時完修,還年省上億電費

交通:都市運輸溫室氣體占總量四成

哪座城市不塞車?全球都市運輸排放40億噸溫室氣體,超過總運輸碳排量的四成。要減排,得先減少堵車,將省油、省時、減碳畢其功於一役。

智慧交通管理系統可幫開車族規劃低碳路徑,提昇大眾運輸的便利性和可靠性,以吸引搭乘,減少路上的車輛和碳排。讓倫敦的堵車程度下降8%,首爾的車行速度也提高了30%。

柏林用大量雷達感測器監測車位,經AI即時分析,協尋空車位,告訴使用者何處何時可停,無須在路上繞來繞去。新加坡運用一般車輛管理系統,預測和管理公車運輸需求和駕駛行為,並進一步擴大應用到其他車輛上。

淨零運輸,當然少不了電力車。建立智慧充電服務,獎勵離峰充電,整合充電站地圖資訊,提供充電站的即時資訊和充電成本,有助於降低使用者的充電焦慮,提高對電力車的興趣。

在政策上,要廣設充電站。

溫哥華現在要求,新建案的住宅停車位都必須配備電力車的充電插座,並藉由AI將六成發電安排在離峰時段;為確保不同系統間的整合和互用,還須標準化電線與基礎設施的規格。例如,2018年英國通過「自駕與電力車法案」,規定英國銷售和安裝的充電器都必須啟用智慧功能。

Lahti-芬蘭-CitiCAP-低碳運輸-綠色運輸-減碳-智慧交通-智慧城市-淨零碳排-減碳-永續城市-SDGs芬蘭拉赫蒂用APP計算交通碳排,協助民眾選擇低碳移動方案。圖片來源:拉赫蒂市網站

共享運具小兵立大功,預計2025年能分攤10%的公共運輸承載量。芬蘭城市拉赫蒂(Lahti)為了鼓勵低碳移動,推出一款APP,視覺化各種交通方式的路徑與其碳排放,使用者可選擇低碳旅行方案,當碳足跡低於個人碳排預算時,可獲虛擬貨幣,換購各項產品和服務。(延伸閱讀|訂單滿到2022!電動單車╳國內旅遊 成瑞士疫後新內需產業

抓漏減廢也能減排

用水往往占城市耗能的30%至40%,但每年因漏水或水錶出錯,城市白白流失了25%至30%的水。透過感測器和AI監測、抓漏和養護,能替市府節能,並省下最高30%的水費。

有人的地方,就有垃圾。全球城市每年製造超過20億噸的廢棄物,再不採取行動,2050年垃圾量將爆增60%!

為此,韓國首爾在垃圾箱內建感測器,遠端監控垃圾桶水位,滿了就壓扁,並用AI算出最有效率的清運路線,確保垃圾車清運的都是滿載的垃圾桶。

焚化爐的熱源也能透過智慧調控併入區域能源網絡。沼氣可被再利用,轉化為工業生產、建築供暖、甚至運輸燃料,幫城市減排。

城市淨零,資金從哪來?

想實現2050淨零,IEA表示,未來10年每年全球綠能投資必須翻三倍以上,破四兆美元(約111兆台幣)。得到這些挹注,2030年電力車充電設施有望翻30倍,從130萬增加到4,000萬,舊建築翻修率至少翻一倍,2050年太陽能將成長20倍。

這些長期趨勢數字,如何放到年度市政預算和實踐來解讀?

許多智慧城市計畫都需要大量的前期投資,甚至能超過市府預算,爭取私人投資成為關鍵。但新科技的高風險,以及穩定營利模式不明,都讓投資人卻步。

IEA提出了不少建議,像是市府應為各計畫提出商業模式,找出營收來源,配對最佳融資方案,如賣方融資、專案融資、基礎建設融資、公司合夥、乃至日益熱門的綠色債券。

在COP26上,北歐與英國養老基金宣布,2030年前將在綠能和氣候計畫上投入1,300億美元(約3.6兆台幣)。

瑞典第二大城哥德堡(Göteborg)是全球第一個發行綠色債券的市政府。它在四年內募得五億美元(約139億台幣),投資城市的區域供熱系統、電力車和沼氣等計畫。

另外,建立透明、開放的數據平台有助於降低投資門檻和風險,也可能創造出新的商機和收入,甚至創新的融資方式。

國家亦能助城市一臂之力,除了金援,還能分享融資經驗,提供技術支援,建立靈活的擔保機制,將疫情紓困資源導向綠色復興,化危機為轉機。

在德國、英國和美國政府的支持下,由全球將近百座城市組成的C40城市氣候領導聯盟,旗下設有城市金融機構(Cities Finance Facility),為城市提供培訓和技術援助,把減碳目標包裝成具融資吸引力的計畫。(延伸閱讀|經濟如何復甦?1000個城市的共同解答:更綠、更公平|疫情城市預言5

城市,國家的神隊友

Empowering Cities for a Net Zero Future-IEA-智慧城市-城市轉型-淨零碳排-減碳-永續城市-SDGsIEA提出加速城市淨零轉型的六大建議。圖片來源:截自《賦能城市實現淨零碳排》報告

在IEA眼中,國家和城市不是競爭對手,而是合作夥伴。城市,將是國家實現《巴黎協定》「國家自定貢獻」(Nationally Determined Contribution, NDC)的王牌。報告最後,IEA對國家政策制定者喊話,提出加速城市淨零轉型的六大建議:

  1. 規劃以人為本,具包容性的政策和計畫。
  2. 建立跨數據和能源的能力。
  3. 確保即時、可靠和透明的資訊取得。
  4. 確保融資的可及性,鼓勵金融創新。
  5. 推動國際標準和基準的發展和採納。
  6. 創造分享和學習的機會。

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