自己的電廠自己蓋：能源模擬RPG《2050能源模擬器國際研討會》

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。

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

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「讓一條公路上的汽車都使用生質能源！」

「讓建築大樓用電的10%靠再生能源，自己的用電自己發！」

如果讓你掌管一座城市，擔任呼風喚雨的國王，可以隨心所欲在滑鼠彈指間蓋一座核電廠或廢除它、豎立起幾座離岸風力發電機、多種植幾十公頃生質燃料要用的田──當然各種選擇都必須付出相應的代價，你的大臣、NGO也會叨叨絮絮的告訴你──這是你專屬的城市，你會怎麼選擇生活方式、分配發電組合？

「2050能源供需模擬器」（2050 MyCalculator）便由此而生！點入介面，便一腳踏進能源界的模擬城市，自己發想策略，設法維持城市的能源供需。英國「能源及氣候變遷部」（Department of Energy & Climate Change）率先在2009研發能源模擬器，以情境分析為基礎，讓大家身歷其境，自己考量要如何行動。類似RPG遊戲，遊戲中有各種狀況、限制、要付出的代價（能源風險、成本、排碳量、電費），玩家可以任意改變各種發電組合與生活方式，能源模擬器會計算並告知，在該情境之下，能源供需是否達成平衡，同時能源安全、碳排與其他項目會發生什麼變化。

工研院綠能所隨即跟進，2013完成台灣版的能源供需模擬器，並改良設計為更平易近人的遊戲。英國「能源及氣候變遷部」首席科學顧問、劍橋大學教授大衛˙馬凱（David MacKay）、工研院綠能所所長胡耀祖分別為英台兩款能源模擬器的主導者，他們在二月的「2050能源供需情境模擬器國際研討會」相聚，聊聊「建城」的過程與心得。

從桌遊紙卡到風靡各國的模擬城市

這款「能源模擬器」由英國吹向世界各地，比利時、日本、韓國、中國、巴西、印度、印尼、越南、南非……包含台灣在內，目前全世界共有18個國家依自身狀況，建設各自的能源模擬器。

英國是全球第一個將節能減碳目標賦予法律意義的國家，2008年英國制定「能源法」（Energy Act 2008）與「氣候變遷法」（Climate Change Act），明定減碳目標與時程，預定在2020年前達成15%能源來自再生能源、在2050年將二氧化碳排放量減至1990基準的20%，並建立碳預算系統，提供排放交易機制的基礎。

英國「能源及氣候變遷部」首席科學顧問、劍橋大學教授大衛˙馬凱（David MacKay）說，美好的想望得加上可靠的計算，才不會產生不切實際、設計不良的政策。面對盤根錯節的能源議題也是，必須同時考量供需兩端的現實需求與限制，再作判斷。

馬凱演講時提到，其實這款能源模擬器的最初原型只是紙卡遊戲，他的學生艾蜜莉亞˙麥爾維爾（Emilia Melville）重視互動，她設計了一款紙卡，上面標示各種發電資訊，參與者拿著紙卡拼貼發電組合、討論影響與後果。後來這紙卡遊戲放上網路，又覺得單只有圖表資訊太枯燥，繼續一代代改良，並加入能源成本等更多資訊，才變成現在這帥氣模樣。

馬凱說，要模擬各種能源搭配、計算該情境會帶來什麼影響，必須取得龐大資料作為支撐，過程中與政府各部門溝通、取得信任和共識是最困難的，DECC還曾經認為模擬器的地圖顯示了太多資訊，有國安顧慮。不過，模擬器開發完成後，英國已用這項工具蒐集數萬筆資料作為制定能源政策的依據。

影響能源供需的許多因素會不時波動，馬凱說，接下來英國團隊計畫加強視覺化，並將資料庫更新的時程縮短，讓模擬器能更切合地反映能源供需變化。

入境隨俗到台灣

工研院從過去四五十年累積的環境與能源資料提取，並納入台灣自有的130項低碳能源技術、整合為34個情境。他國模擬器大多無遊戲互動版本，比起原本的英國模擬器樣貌，台灣還加入了經濟成長率的連動性、碳排放量估算、限電代價等指標，這些都是變動條件，每三個月至半年要更新一次，胡耀祖開玩笑說：「經濟學家給我的GDP一年變動五六次，我們學工程的人真不習慣。」而在核能取捨的選項，模擬器也列出核一至核三是否延役、核四是否商轉的排列組合。

能源政策與氣候變遷、科技發展、國家環境相互牽動，減碳的必要性帶出了再生能源發展議題，長期而言，再生能源有利減碳，但站在供應端的立場，就必須注意電力充足與穩定性，若有任何時刻供應不足，就必須用傳統燃煤燃氣補充，而這又回到成本與政策討論，大家願意付出多大的代價維持供電條件。

當然，降低成本的渴望也會促使科技研發往前推進，胡耀祖說：「現在看太陽能發電成本就與3年前差了一半！」但另一方面，科技也有其限制，例如台灣研究碳捕捉與封存技術（CCS）已有十年經驗，可抓下電廠煙囪的二氧化碳，甚至獲得素有科技界奧斯卡獎之稱的「R&D 100 Awards」。但胡耀祖認為，20年內還無法利用CCS解決碳排問題，因為「捕捉碳之後沒有地方存！一聽要把二氧化碳打入地底，在當地幾乎沒獲得任何人支持。」工研院轉而找水泥廠合作「碳迴路」，將二氧化碳100%回收、液化重新使用，多的還可以賣給乾冰、碳酸飲料等民生二氧化碳需求。胡耀祖說，IEA提到CCS可貢獻3%至17%的減碳量，前提是有地方存，否則作到如工研院現在的進展後就會停滯了。

模擬器的選擇分成「Level 1」至「Level 4」四種等級，像光譜的兩端，靠向Level 1的一端是放任、不刻意作改變；Level 2是國家的政策現狀；Level 4則是「理論上可行就定下了」，必須極有魄力地改變社會，有時甚至顯得極端。

胡耀祖說，四個等級的每個參數都有所本，都是經過學者討論、共識決而定下的。他舉例，估算地熱的發電量有許多不同的意見，循環量、土地的加熱狀況、溫度維持等各種條件充滿假設與計算，各方計算的數據可達十倍差異，團隊便邀集學者溝通、論辯，取各專家協商之後公認的可接受值；對於口號響亮的「陽光屋頂百萬座」計畫，綠能所團隊花了快一年半的時間才敲定面積計算方式，自己人就「吵半天」，不斷計算、對照各處數據才公布；土地面積是建設規模的侷限，若為了保護白海豚，不在牠們的棲地建置離岸風機，反映成數據便必須將200支風機移往更深水處，這又牽動工程難度、成本與地質考察，加上政府希望帶動台灣發展離岸風機產業，重新計算後，總裝置容量達6.2GM的離岸風機時程便要往後延五年。其他發電方式的參數也比照處理，胡耀祖說，公布的數值不一定可如實執行，但那些數據都是經過縝密精算的潛能。

淬鍊民意　不再雞同鴨講或「西瓜偎大邊」

胡耀祖說：「這款模擬器是為了幫助大眾在事實認定的基礎上作價值判斷。」有了開放平台、有了具公信力的數據資料，便能促進有效溝通，開放的數據也方便大家相互確認各方的論證；馬凱亦抱持類似觀點，他強調，他們並不推行特定解決方案，方案要自己想，模擬器的用意在於提供論證、充分告知各種能源搭配的影響後果。

路徑反映著玩家的選擇，匯聚起來便成民意所趨，可能從中解讀大眾對能源發展的意見。台灣的能源模擬器自2013年上線，工研院會定期向經濟部報告模擬器的成果與意見，目前累積七千多筆有效路徑，胡耀祖說，目前的路徑數還不足以分析出具統計意義的結論，未來會繼續分析這些路徑背後的意義。

胡耀祖說，根據調查，能源局的節能標章已達80%的認知度，「但這花了十年的時間才達成，期間經過兩次計畫補助。」工研院計畫從學校切入，對大學生與高中生開設講座與工作坊推廣能源模擬器，從教育著手，知識會擴散較快。

回到本文首段的兩個問題，馬凱說，如果把生質燃料所需的植物就種在路旁，假設公路為雙線道、車輛時速為60英哩、行駛30英哩便要用掉一加侖燃料、車間距為80公尺，一年一平方公里的田地可產生1200公升的生質燃料，計算之後，公路旁邊的田要綿延8公里寬的面積才足以供應所需；讓建築物自己發電供應10%的方案是大倫敦市政廳（the Greater London Authority）於2005提出，「Strata SE1」落實了這想法，它是倫敦最高的住宅大樓，特殊之處在於頂部嵌入三座9米高的風機，設計者估算那3支19KW的風機能為該建築物提供8%的能源，但馬凱指出，若真如照該設計運作，成本會比使用低碳能源高十倍。

價值選擇須以知識基礎作為支撐，正如馬凱演講時說的：「美好的想望得加上可靠的計算，才不會產生不切實際、設計不良的政策。」而模擬器的存在意義正是提供數據、論證與知識，充分告知每個抉擇在各層面掀起的影響，讓個人有穩固的資訊後盾作最終決定。