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30 年後,我們將活在什麼樣的世界?——臺灣的淨零轉型之路

研之有物│中央研究院_96
・2023/04/19 ・6308字 ・閱讀時間約 13 分鐘

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本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

迎接我們的是什麼樣的未來?

想像 30 年後,生活將發生什麼改變?行政院國家發展委員會於 2022 年 3 月 30 日公布「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」,針對能源、產業、生活與社會轉型提出多項政策,倡導人們逐步展開淨零新生活。中央研究院「研之有物」專訪《臺灣淨零科技研發政策建議書》諮詢委員──中研院經濟研究所蕭代基兼任研究員、臺灣大學國家發展研究所周桂田教授,從與生活最貼近的經濟及社會政策出發,深入剖析臺灣如何在淨零路徑上穩健前行。迎接我們的是什麼樣的未來?一起來關心!

2022 年聯合國氣候峰會 COP27 綠區(Green Zone)場館一隅。圖/UNclimatechange

時間來到 2050 年,一覺醒來,生活將發生什麼改變?望向窗外,鄰居的屋頂架設了太陽能板,馬路上一輛輛電動車川流不息。打開衣櫃,穿上隨租隨送的流行服飾。走進早餐店,煎台上的人造雞肉散發迷人香氣。打卡進辦公室,充滿朝氣的一天在高強度木竹構造大樓展開,固碳的木竹建材來自永續經營的森林。

上述情景啟發自行政院國家發展委員會的「淨零生活藍圖」,究竟什麼是「淨零」(Net zero)?推動的原因為何?又將對我們的生活產生什麼影響?

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淨零風潮席捲全球,臺灣該如何因應挑戰?

在解開「淨零」謎團之前,我們先來看看聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在 2018 年公布的全球暖化特別報告,當中預測 2030 年左右,地球表面均溫將比工業革命前高出 1.5℃。

如不在 2030 年前有效減碳、發展生質能源與除碳技術,並在 2050 年左右達到「淨零排放」,將引發更劇烈的極端氣候、糧食與水資源短缺、海平面上升等危機,嚴重威脅全人類與自然萬物的生存。

4 種不同情境的模型皆指出,2030 年左右需大量減碳,並在 2050 年左右達到淨零排放,方可避免溫升超過 1.5℃ 引發的不可回復危機。本圖橫軸指年代;縱軸指二氧化碳(CO2)排放量,不是溫室氣體(GHG)。圖/研之有物(資料來源|Figure SPM.3B, IPCC, 2018, Special report Global Warming of 1.5°C.

「淨零排放」指的是,在特定時間內,人為產生的溫室氣體(主要為二氧化碳)排放量,與人為移除量相互抵消,達到「淨零」目標。

為此,全球掀起一股淨零風潮,其中以 1994 年生效、多達 197 個締約國的「聯合國氣候變化綱要公約」(UNFCCC)最具指標性,各國領袖定期出席氣候變遷大會,做出減碳承諾,簽定了「京都議定書」、「巴黎協定」等重要協議。

臺灣雖然不是聯合國會員,也無法置身事外,隨著各國紛紛祭出碳邊境稅、綠色供應鏈等政策,出口導向的臺灣必須盡快做出應變。

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另一個棘手問題是,臺灣的慣用能源、主要產業多偏向高碳排、高耗能、高汙染性質,養成高度碳鎖定的褐色經濟體質。產出的低附加價值商品,使勞工的薪資水準難以提升,生產過程造成的環境汙染更會損害人民健康。

淨零轉型政策有助挽救瀕臨崩潰的地球環境,更是臺灣百年難得一遇的經濟綠色轉型契機!

2022 年 3 月 30 日,在眾人的期盼下,行政院國家發展委員會公布了「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」,預計在 2030 年前編列約 9 千億預算,執行能源、產業、生活、社會四大轉型策略,以及科技研發、氣候法制兩大治理基礎,並輔以十二項關鍵戰略,計畫於 2050 年與世界同步邁向淨零目標。

然而,比較可惜的是,當中並沒有納入「碳定價」制度,也沒有針對「社會公正轉型」提出細緻的規劃,這些都是推動產業轉型、兼顧民眾權益的重要政策。

有鑑於此,中央研究院召集各界專家研擬《臺灣淨零科技研發政策建議書》,其中〈經濟與社會促成因素〉一章由多位經濟與社會學者集思廣益而成。

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研之有物專訪中研院經濟研究所蕭代基兼任研究員、臺大國家發展研究所周桂田教授,就經濟與社會政策提出建言。究竟臺灣的產業現況如何?有哪些推動淨零的誘因工具?如何降低淨零轉型對民生的衝擊?

我們必須先面對什麼問題?

臺灣現在比較大的難題是,我們是高碳排的國家。根據臺大風險中心的調查,2019 年臺灣十大溫室氣體排放企業中,有 6 家是石化業、2 家是鋼鐵業,排放總量約 1.034 億公噸,約佔當年度全國溫室氣體總排放量 36.05%。

雖然現在畫出淨零排放路徑,2020 年也宣示發展六大核心戰略產業,還是要以 2050 年為新目標,盤點臺灣產業正面臨的困境與價值。

例如石化業除了要思考如何解決高碳排問題,還需討論要留下什麼價值?畢竟在短鏈經濟時代,石化業是各國關注的戰略產業。否則就要形成區域的經濟聯盟,透過各國的資源交換來維持經濟發展。這都有賴針對產業現狀進行問題盤點,才能討論未來的發展藍圖。

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周桂田教授指出,臺灣 2050 淨零轉型的首要工作:盤點國內產業的困境與價值。圖/研之有物

如何兼顧淨零轉型與產業發展?

我國政府長期的產業政策在於幫助產業降低生產成本,因此將許多能源價格維持得很低。例如汽油價格調整的原則之一是保持「亞洲鄰國最低價」,讓業者用較低的成本生產物美價廉的商品,保有與他國競爭的優勢。

然而,長年的低價策略卻導致賺得利潤、附加價值也連帶偏低,而附加價值內很大一塊便是薪資,因此人民的薪資水準難以提升,跟過度的產業保護政策脫不了關係。

國家與產業競爭力大師 Michael Porter 在 1991 年提出「波特假說」(Porter hypothesis),他觀察 1970 年代以來,美國、英國、德國、日本等國的環保政策對產業的影響,發現嚴格的環保政策能促使產業創新,不但減少污染,還能提高生產效率與競爭力。

所謂溫室裡的花朵沒有競爭力,有一個發人深省的故事:美國亞利桑那州有一處佔地廣闊的人造溫室「生物圈二號」(Biosphere 2),宛如另一個自給自足的地球。溫室裡有一棵非常高大的樹木,從小到大沒碰過風,導致枝條橫向生長且越來越長,最後支撐不住、硬生生斷掉!

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大自然存在各種壓力,會讓樹木為了生存而長得更堅韌。環保政策就是外在壓力,能促使產業思考,如何在環保與減碳成本增加的情況下,發展新的競爭優勢。

蕭代基教授分析,臺灣產業政策所導致的結構性問題,並舉「波特假說」說明嚴格的環保政策有助產業發展新競爭優勢。圖/研之有物

徵收碳費,但不徵收碳稅——差別是什麼?

國際上常見由政府制定「碳定價」措施,包含:碳稅費、能源稅、碳排放交易等制度,能讓氣候暖化的外部成本轉化成需付費的內部成本,促使企業主動減少碳排量。

我國政府預計 2024 年開始向排放者徵收「碳費」,而原訂徵收的「碳稅」則因財政部有重複課徵疑慮而暫緩。究竟碳費、碳稅有何差別?

首先,兩者的相同之處在於,皆是針對化石能源、商品或服務所產生的碳排放量來課稅,目的為促使排放者自願減量。

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不同之處在於徵收機關與用途限制,碳稅由財政部徵收,用途沒有特別限制,為政府財政收入的一部分;碳費則由環保署徵收,只能專款專用於相關污染防治。

註:受限於大法官釋字第 426 號,環保署徵收各種污染防制費,應專供該種污染防制使用。圖/研之有物(資料來源/蕭代基)

照理來說,政府收「費」是為了提供服務,例如收垃圾處理費是為了幫民眾處理垃圾。然而,如今徵收目的是要促使排放者自願減量,為了降低成本壓力,轉而從事綠色投資以推動產業轉型。不應該由政府收了錢去幫排放者做減量,因為政府做不到、也做不好減排!

建議未來要課徵「碳稅」,而不是只收「碳費」。因為碳稅的用途不受限制,能落實污染者付費原則,促使排放者肩負起減碳責任。同時也要完善碳排放交易機制,讓業者可以交易總量管制下的排放額度,增加減碳誘因。

善用「森林碳匯」,不只減碳,更要除碳!

政府除了利用各種政策工具促成排放者主動減少溫室氣體排放量,還要鼓勵大家移除大氣中的溫室氣體,才能達成淨零排放。

現行除碳技術主要有:生物質吸收、自然界無機化學反應、大氣中直接移除。當中最便宜的除碳技術就是「森林碳匯」,透過新植造林、更新造林、永續森林經營,讓植物與土壤發揮固碳功效。

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臺灣有多達 60% 土地是森林,應將森林視為再生資源,經營「永續林」。政府可用除碳費帶頭收購森林碳匯,讓業者有誘因將農地改成林場,並在樹木最佳固碳年齡時砍下,同時種植一批新樹,收穫的木材應拿去製成可持久利用的家具和建材。

假設輪伐期是 60 年,我們就能循環經營 60 座森林。而森林生長的過程,對空氣品質、水土保持、生物多樣性等都有莫大好處。

過去 30 年來,政府推行國有林禁伐政策,讓森林健康及永續林經營受到很大限制,連帶影響森林碳匯的預估值。

行政院在「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」中,規劃碳匯將從 2019 年 21.4 百萬公噸成長到 2050 年 22.5 百萬公噸,等於 30 年來只成長 1.1 百萬公噸的碳匯量,是相當保守的做法。如改成經營永續林,加入造林誘因及持久利用木材,應可增加更多碳匯量。

「森林碳匯」是最便宜的除碳技術,臺灣多達 60% 土地是森林,如改成經營永續林、由政府帶頭收購碳匯,有潛力吸引業者投入造林、增加碳匯量。圖為林業盛行一時的阿里山,如今只留下公共藝術追憶過往的林業發展史。圖/研之有物

如何落實淨零轉型政策?

淨零轉型政策的研擬需仰賴「社會強健性知識」(Socially robust knowledge),意指在生產跨領域、高度複雜的政策時,必須讓各領域專業人士參與,賦予政策強健的知識基礎。

英國早在 2008 年依據《氣候變遷法》(Climate Change Act)成立「氣候變遷委員會」,這是一個獨立的監督機關,由自然和社會科學領域的專家組成,有權編列各部會的減碳預算、審查減碳計畫,再送交國會複審。

如成立監督機關行不通,可參考歐盟成立「氣候諮詢委員會」,雖然沒有審核碳預算的職權,卻具備監督和專業諮詢的智庫功能。

我國行政院預計將淨零排放督導工作交給國家永續發展委員會,但為了強化執行力道與效率,建議行政院建立具備預算權的「氣候會報」,由行政院長總指揮各部會,畢竟氣候變遷是需要跨部會一起解決的問題。

此外,還要建立鼓勵公民參與的「轉型行動溝通平台」,當中包含中央與地方政府、各領域學者、文史工作者、非營利組織等各方人士。先由政府提出政策、廣邀各界參與討論、檢視現況與問題,最後回饋意見並調整政策方向。

轉型行動溝通平台運作程序。圖/研之有物

碳定價政策可能導致減碳成本被納入生產成本,造成民生物價上漲,建議採取什麼配套措施?

2023 年初修法通過的《氣候變遷因應法》有條文提到:「依二氧化碳當量,推動溫室氣體排放之稅費機制,以因應氣候變遷,並落實中立原則,促進社會公益。」

「中立原則」意指,推動新的稅費機制時,為了不增加人民負擔,會從其他地方減稅,或將新增的碳稅費收入還給人民,使得政府總稅收不增不減。

建議還稅於民的措施加上排富條款,將這筆錢集中移轉給低所得者,有助改善所得分配不均的問題,提升民眾對政策的支持。

應執行還稅於民措施的原因在於,碳稅費是有累退性質的間接稅,會讓所得分配惡化。因為高所得者新增的碳稅費稅負佔所得的比例遠小於低所得者,而且低所得者的有限收入大部分用於民生消費,易受碳稅費引發的物價上漲影響。這就是為什麼要將稅收拿來彌補低所得者增加的花費。

適應淨零新生活的方法

如果擔心影響民生物價,民生用電可制定徵收級距、或暫緩調漲,但工業界的電價沒道理不調漲!這樣的整體思維將擱置臺灣的轉型進度。

事實上,臺灣現階段非常緊張,整個能源轉型進度遲滯,跟不上國際要求的 2030 年減碳 55% 進度,也難以因應各國祭出的碳邊境稅、綠色供應鏈等政策。

因此,業界現在多不會反對淨零轉型政策,反而希望政府趕快制訂規則,業界盡快配合調整內部作業。但目前政府考量民眾觀感,不敢大動作調漲能源價格、推動碳定價政策。

制定改變民眾習慣的政策時,應採取「行動取向的制度主義」,循序漸進設計出人民容易遵守的規定。

以限塑政策為例,從量販店、便利商店、飲料店等開始停供免費的塑膠袋與塑膠餐具,如自備環保餐具可享有優惠,逐漸養成民眾自備環保杯、購物袋的習慣。

淨零轉型政策相對來說更敏感,例如很多弱勢家庭為了省電費,晚上讓孩子到便利商店唸書,或只買得起耗電的二手家電,這些都需納入政策考量,可廣邀企業投身公益,和政府一起補貼弱勢家庭更換節能家電。

限塑政策依循「行動取向的制度主義」,制定民眾容易遵守的規定,養成自備環保杯、購物袋的習慣。圖/Unsplash

留給下一代「零碳未來」

你可能覺得淨零轉型議題遙不可及,但淨零排放路徑告訴我們,只剩不到 30 年的時間守住 1.5℃ 溫升防線,而臺灣起步的時間較他國晚了許多,更要急起直追落後的進度,否則我們將錯失產業轉型契機,承受大自然更殘酷的反撲。

根據臺大風險中心 2020 年民調顯示,臺灣民眾對能源轉型政策的公平性、計畫性、迫切性,平均感受只有 3.83 分,且獲知能源訊息頻率以「一年一次或很少聽到」的 25.5% 最高,顯示政府尚需加強宣導淨零觀念,將零碳理念紮根於教育,提升社會對永續價值的認同。

好消息是,62% 民眾接受因推動能源改革而調漲電價,56.7% 民眾可接受因徵收碳稅而調整油價。整體看來,約一半的民眾願意配合加稅與漲價來節能減碳,雖然多數能接受的幅度不大(約 1-5%),但已是好的開始。

淨零排放路徑的公布只是一個開端,尚需建構完善的治理框架以促成公私協力,許自己與未來世代一個零碳未來!

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水是從哪裡來的?改寫宇宙謎團:科學家揭露地球水源的真正來源!——《你的身體怎麼來的?》
商周出版_96
・2025/01/25 ・2808字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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彗星送水論?地球的水是從哪來?

想知道古地球如何得到水的行星科學家將矛頭指向大泥球。似乎數十億年前曾有彗星雨落下,為我們帶來大量的水。

但,彗星又來自何方?

科學家長期認為彗星誕生於比火星更遠的寒冷區域。一九九〇年代,學者更進一步認定大部分彗星已經被日益成長的行星吸收。然而荷蘭天文學家揚.歐特(Jan Oort)提出不同見解,主張可以有數以兆計的彗星在太陽系邊緣存活,它們距離行星太遠所以沒被重力拉扯,最終圍繞太陽系形成巨大球形外殼,現在將該區域稱為歐特雲。歐特雲的大量彗星可以填滿地球海洋,問題是它們太遠,是地日距離的數千倍,實在不大可能到得了。

揚·歐特認為彗星圍繞太陽系形成遠距離的歐特雲,雖然數量足夠填滿地球的海洋,但距離遠到不易抵達地球。圖 / unplash

於是又有研究者懷疑部分彗星在太陽系較內側存活,或許是土星軌道外,這樣也比歐特雲近了一千倍。然而僅僅停留在臆測,因為想要在那麼遠的地方找到直徑不過數十英里或更小的彗星太困難,大家沒有傻到去做這種嘗試。

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唯二例外是年輕的麻省理工學院教授戴夫.朱維特(Dave Jewitt)和他的研究生盧珍(Jane Luu)。裘伊特頭頂高聳,笑容可掬,性格充滿英國式幽默,父母是倫敦的工廠工人和電話操作員。童年時偶然在夜空看見流星勾起他對天文學的迷戀。

從天文學觀測到重水比例:揭開水的宇宙密碼

一九八五年,他突發奇想將新的數位型光感測器 CCD(譯按:感光耦合元件)連接到望遠鏡,藉此在太陽系遙遠角落尋找彗星這種小天體。朱維特認為我們看不見不代表不存在,但研究需要資金,只可惜多數人都不相信,所以計畫案一次一次被拒絕。三十多年後,回憶起當初遭受的輕蔑他依舊義憤填膺。「最常得到的回答是『無法證明計畫裡的測量實際可行』,」他說:「我的天,這是什麼蠢邏輯?整個計畫的意義就是去做一些以前沒做過的嘗試。就算最後真的不可行又怎麼樣呢,重點不就是得試試看嗎?」批判他的人可能陷入了「現有工具檢測不到就代表不存在」的認知偏誤,習慣性地假設科學家尚未找到就代表目標處什麼也沒有。

朱維特和盧珍拒絕放棄,偷偷從其他研究案借用望遠鏡時間尋找數十億英里外可疑的微小物體。

很長時間毫無收穫。一年又一年,然後四年五年六年。直到一九九二年夏夜,他們在夏威夷大島茂納凱亞天文臺工作。那時候他們心灰意冷,覺得五年多光陰白費了,卻沒想到忽然發現了非常微弱的光點。察覺這個點微微移動時,朱維特還暗忖「不可能是真的」,但它確實存在。兩人找到的天體位於海王星外的軌道,後來進一步證實那邊還有數百萬顆彗星。該區域被命名為古柏帶,淵源是最早提出此概念的荷蘭天文學家30,他在一九五〇年代就探討了這個可能(諷刺的是他本人不相信)。

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科學家在古柏帶找到大量彗星,人體內的水看似已經確定來源。地球形成後不久,彗星從古柏帶,或許一部分從更遠的歐特雲抵達,送來覆蓋這顆行星表面的水。彗星堪稱飛行的冰山,攜帶的水量確實足以填滿地球海洋。理論很快得到多數人接納及傳播,謎題終於得到解答。

科學家認為古柏帶與歐特雲彗星攜帶的水,可能就是地球水源的來源。圖 / unplash

小行星的貢獻:來自太空岩石的生命之源

真的嗎?一九九五年,波瀾再起。亞利桑那州鳳凰城附近一場觀星派對上,輪到混凝土供應公司零件經理湯瑪斯.博普(Thomas Bopp)借用朋友的望遠鏡,他留意到視野角落有個模糊光點。同一天晚上,新墨西哥州克勞德克羅夫特村天文學家艾倫.海爾在家中發現同樣物體。這顆新發現的彗星,是有史以來見過最亮的,命名為稱為海爾─博普彗星。

翌年,戴夫.朱維特隨學者團隊返回茂納凱亞觀測站,這次以強大的電波望遠鏡觀測海爾─博普彗星。他們在海拔一萬四千英尺(約四千兩百六十七公尺)的稀薄空氣中每十三至十六小時輪班一次測量夜間光譜,試圖比較彗星中一種罕見的水形式比例是否與地球海洋相符。

或許有些人還不知道其實水分子有不同形式。大部分水由氫原子組成,核心只有一個質子。但還有別種水存在,由於重量多出一成所以稱為重水,其氫原子是同位素,核心除質子外還包含一個中子。重水很罕見,在地球海洋中每六千四百個水分子只有一個是重水。因此,茂納凱亞團隊準備測量海爾─博普彗星時原本很有信心會找到相同比例的重水,畢竟地球的水應該來自彗星。

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然而觀測結果並非如此。海爾─博普彗星重水含量是地球海洋兩倍。這就麻煩了,先前天文學家在哈雷彗星發現類似的高比例重水,當初只視為異常案例,然而後來在百武二號彗星又測量到相同數據。三次觀測結果一致成為難以忽視的證據,顯示彗星並不吻合地球海洋的水分子組成。

「天文學家對海爾─博普的觀測結果作何反應?」我問。

「嚇壞了。」朱維特的意思是指數據背後的涵義:「有點像新時代運動31的意識覺醒之類。」他笑了笑又說:「好像不該說這種話才對。」但顯而易見,學界頗受震撼,一夕間又不能靠融化彗星形成海洋了。雖然惠普爾沒說錯,彗星確實充滿水,但海洋來自太陽系其他地方。具體究竟是哪兒?

朱維特和其他許多學者一樣,注意力轉向飄浮在太空中的巨大岩石,即所謂小行星。

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從石頭榨水,乍聽很無稽,但事實上有些岩石確實可以。如果加熱隕石,也就是從小行星落到地球的碎片,困在晶體結構內的水分子就能變成水蒸氣。多年前科學家已經知道小行星含水,這些岩石含水量差異很大。多數靠近太陽形成的小行星幾乎不含水,但在火星之外冰冷區域形成者水分含量則可高達百分之十三。

朱維特等人的想法是:如果撞擊地球的小行星夠大就會帶來豐沛的水。此外,天文學家還知道火星木星之間軌道上有一大群小行星,並將該區域稱為小行星帶。而且,小行星中重水與彗星不同,吻合地球海洋和人體。各種線索指向我們這兒的水應該來自宇宙岩石。

感覺好像結案了,但其實小行星帶距離地球三億英里遠。從那種距離要一桿進洞得有多高明的技術?有足夠數量的小行星算準角度飛向地球以水覆蓋地表,這個現象發生機率有多高?人類又如何進一步理解?

——本文摘自《你的身體怎麼來的?從大霹靂到昨日晚餐,解密人體原子的故事》,2025 年 01 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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地震之島的生存法則!921地震教育園區揭開台灣的防災祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/20 ・4553字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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為什麼台灣會像坐在搖搖椅上,總是時不時地晃動?這個問題或許有些令人不安,但卻是我們生活在這片土地上的現實。根據氣象署統計,台灣每年有 40,000 次以上的地震,其中有感地震超過 1,000 次。2024年4月3日,花蓮的大地震發生後,台灣就經歷了超過 1,000 次餘震,這些數據被視覺化後形成的圖像,宛如台北101大樓般高聳穿雲,再次引發了全球對台灣地震頻繁性的關注。

地震發生後,許多外國媒體擔心半導體產業會受影響,但更讓他們稱奇的是,台灣竟然能在這麼大的地震之下,將傷害降到這麼低,並迅速恢復。不禁讓人想問,自從 25 年前的 921大地震以來,台灣經歷了哪些改變?哪些地方可能再發生大地震?如果只是遲早,我們該如何做好更萬全的準備?

要找到這些問題的答案,最合適的地點就在一座從地震遺跡中冒出的主題博物館:國立自然科學博物館的 921地震教育園區。

圖:跑道捕捉了地震的瞬間 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

下一個大地震在哪、何時?先聽斷層說了什麼

1999年9月21日凌晨1點47分,台灣發生了一場規模7.3的大地震,震央在南投縣集集鎮,全台 5 萬棟房子遭震垮,罹難人數超過 2,400 人。其中,台中霧峰光復國中校區因車籠埔斷層通過,地面隆起2.6公尺,多棟校舍損毀。政府決定在此設立921地震教育園區,保留這段震撼人心的歷史,並作為防災教育的重要基地。園區內兩處地震遺跡依特性設置為「車籠埔斷層保存館」和「地震工程教育館」。

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車籠埔斷層保存館建於原操場位置,為了保存地表破裂及巨大抬升,所以整體設計不採用樑柱結構,而是由82根長12公尺、寬2.4公尺、重約10噸的預鑄預力混凝板組成,外觀為曲線造型,技術難度極高,屬國內外首見,並榮獲多項建築獎。而地震工程教育館保留了原光復國中受損校舍,讓民眾親眼見證地震的驚人破壞力,進一步強調建築結構與安全的重要性。毀損教室旁設有由園區與「國家地震工程研究中心」共同策劃的展示館,透過互動展示,讓參觀者親手操作,學習地震工程相關知識。

國立自然科學博物館地質學組研究員蔣正興博士表示,面積上,台灣是一個狹長的小島,卻擁有高達近4000公尺的山脈,彰顯了板塊激烈擠壓、地質活動極為活躍的背景。回顧過去一百年的地震歷史,從1906年的梅山地震、1935年的新竹-台中地震,到1999年的921大地震,都發生在台灣西部,與西部的活動斷層有密切關聯,震源位於淺層,加上人口密度較高,因此對台灣西部造成了嚴重的災情。

而台灣東部是板塊劇烈擠壓的區域,地震震源分佈更廣。與西部相比,雖然東部地震更頻繁,但由於人口密度相對較低,災情相對較少。此外,台灣東北部和外海也是地震多發區,尤其是菲律賓海板塊往北隱沒至歐亞板塊的隱沒地震帶,至沖繩海槽向北延伸,甚至可能影響到台北下方,發生直下型地震,這種地震因震源位於城市正下方,危害特別大,加上台北市房屋非常老舊,若發生直下型地震,災情將非常嚴重。

除了台北市,蔣正興博士指出在台灣西部,我們特別需要關注的就是彰化斷層的影響,該斷層曾於1848年發生巨大錯動。此外,我們也需要留意西南部的地震風險,如 1906 年的梅山地震。此兩條活動斷層距今皆已超過 100 年沒活動了。至於東部,因為存在眾多活動斷層,當然也需要持續注意。

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我們之所以擔心某些斷層,是因為這些區域可能已經累積了相當多的能量,一旦達到臨界點,就會釋放,進而引發地震。地質學家通常會沿著斷層挖掘,尋找過去地震的證據,如受構造擾動沉積物的變化,然後透過定年技術來確定地震發生的時間點,估算出斷層的地震週期,然而,這些數字的計算過程非常複雜,需要綜合大量數據。

挑戰在於,有些斷層的活動時間非常久遠,要找到活動證據並不容易。例如,1906年的梅山地震,即使不算久遠,但挖掘出相關斷層的具體位置仍然困難,更不用說那些數百年才活動一次的斷層,如台北的山腳斷層,因為上頭覆蓋了大量沉積物,要找到並研究這些斷層更加困難。

儘管我們很難預測哪個斷層會再次活動,我們仍然可以預先對這些構造做風險評估,從過往地震事件中找到應變之道。而 921 地震教育園區,就是那個可以發現應變之道的地方。

圖:北棟教室毀損區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

921 後的 25 年

在園區服務已 11 年的黃英哲擔任志工輔導員,常代表園區到各地進行地震防災宣導。他細數 921 之後,台灣進行的六大改革。制定災害防救法,取代了總統緊急命令。修訂了建築法規,推動斷層帶禁限建與傳統校舍建築改建。組建災難搜救隊伍,在面對未來災害時能更加自主應對。為保存文化資產,增設了歷史建築類別,確保具有保存價值的建築物得到妥善照料。

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最後,則是推行防災教育。黃英哲表示,除了在學校定期進行防災演練,提升防災意識外,更建立了921地震教育園區,不僅作為教育場所,也是跨部門合作的平台,例如與交通部氣象署、災害防救辦公室、教育部等單位合作,進行全面的防災教育。園區內保留了斷層線的舊址,讓遊客能夠直觀地了解地震的破壞力,最具可看性;然而除此之外,園區也是 921 地震相關文物和資料的重要儲存地,為未來的地震研究提供了寶貴的資源。

堪稱園區元老,在園區服務將近 19 年,主要負責日語解說工作的陳婉茹認為,園區最大的特色是保存了斷層造成的地景變化,如抬升的操場和毀壞的教室場景,讓造訪的每個人直觀地感受地震的威力,尤其是對於年輕的小朋友,即使他們沒有親身經歷過,也能透過這些真實的展示認識到地震帶來的危險與影響。

陳婉茹回憶,之前有爸媽帶著小學低年級的小朋友來參觀,原本小朋友並不認真聽講,到處跑來跑去,但當他看到隆起的操場,立刻大聲說這他在課本看過,後來便聚精會神地聽完 40 分鐘的解說。

圖:陳婉茹在第一線負責解說工作 / 圖片來源:921地震教育園區

除了每看必震撼的地景,園區也透過持續更新策展,邀請大家深入地震跟防災的各個面向。策展人黃惠瑛負責展示設計、活動規劃、教具設計等工作。她提到,去年推出的搜救犬特展和今年的「921震災啓示展」與她的個人經歷息息相關。921 大地震時的她還是一名台中女中的住宿生,當時她儘管驚恐,依舊背著腿軟的學姊下樓,讓她在策劃這些展覽時充滿了反思。

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在地震體驗平臺的設計中,黃惠瑛強調不僅要讓觀眾了解災害的破壞力,更希望觀眾能從中學到防災知識。她與設計師合作,一樓展示區採用了時光機的概念,運用輕鬆、童趣的風格,希望遊客保持積極心態。二樓的地震體驗平臺結合六軸震動臺和影片,讓遊客真實感受921地震的情境。她強調,這次展覽的目標是全民,設計上避免了血腥和悲傷的元素,旨在讓觀眾帶著正向的感受離開,並重視防災意識。

圖:地震體驗劇場 / 圖片來源:921地震教育園區

籌備今年展覽的最大挑戰是緊迫的時間。從五月開始,九月完成,為了迅速而有效地與設計師溝通,黃惠瑛使用了AI工具如ChatGPT與生成圖像工具,來加快與設計師溝通的過程。

圖:黃惠瑛與設計師於文件中討論設計/ 圖片來源:921地震教育園區

蔣正興博士說,當初學界建議在此設立地震教育園區,其中一位重要推手是法國地質學家安朔葉。他曾在台灣指導十位台灣博士生,這些博士後來成為地質研究的中堅力量。1999年921大地震後,安朔葉教授立刻趕到台灣,認為光復國中是全球研究斷層和地震的最佳觀察點,建議必須保存。為紀念園區今年成立20週年,在斷層館的展示更新中,便特別強調安朔葉的貢獻與當時的操場圖。

此外,作為 20 週年的相關活動,今年九月也將與日本野島斷層保存館簽署合作備忘錄(MOU),強化合作並展示台日合作歷史。另一重頭戲則是向日本兵庫縣人與自然博物館主任研究員加藤茂弘致贈感謝狀,感謝他不遺餘力,長期協助園區斷層保存館的剖面展品保存工作。

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右圖:法國巴黎居禮大學安朔葉教授。左圖:兵庫縣立人與自然博物館主任研究員加藤茂弘
/ 圖片來源:921地震教育園區

前事不忘,後事之師

盡力保存斷層跟受創校舍,只因不想再重蹈覆徹。蔣正興博士表示,921地震發生在車籠埔斷層,其錯動形式成為全球地質研究的典範,尤其是在研究斷層帶災害方面。統計數據顯示,距離車籠埔斷層約100公尺內,住在上盤的罹難率約為1%,而下盤則約為0.6%。這說明住在斷層附近,特別是上盤,是非常危險的。由於台灣主要是逆斷層活動,這一數據清楚告訴我們,在上盤區域建設居住區應特別小心。

2018年花蓮米崙斷層地震就是一個例證。

在921地震後,政府在斷層帶兩側劃設了「地質敏感區」。因為斷層活動週期較長,全球大部分地區難以測試劃設敏感區的有效性,但台灣不同,斷層活動十分頻繁。例如 1951 年,米崙斷層造成縱谷地震,規模達 7.3,僅隔 67 年後,在 2018 年再次發生花蓮地震,這在全球是罕見的,也因此 2016 年劃設的地質敏感區,在 2018 年的地震中便發現,的確更容易發生地表破裂與建築受損,驗證了地質敏感區劃設的有效性。

圖:黃英哲表示曾來園區參訪的兒童寄來的問候信,是他認真工作的動力 / 圖片來源:921地震教育園區

在過去的20年裡,921地震教育園區不僅見證了台灣在防災教育上的進步,也承載著無數來訪者的情感與記憶。每一處地震遺跡,每一項展示,都在默默提醒我們,那段傷痛歷史並未走遠。然而,我們對抗自然的力量,並非源自恐懼,而是源自對生命的尊重與守護。當你走進這座園區,感受那因地震而隆起的操場,或是走過曾經遭受重創的教室,你會發現,這不僅僅是歷史的展示,更是我們每一個人的責任與使命。

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來吧,今年九月,走進921地震教育園區,一起在這裡找尋對未來的啓示,為台灣的下一代共同築起一個更堅固、更安全的家園。

圖:今年九月,走進921地震教育園區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

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「我摸到台灣的心臟!」法國地質學家安朔葉讓「池上斷層」揚名國際
百年驚奇-霧峰九二一地震教育園區|天下雜誌

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