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必然有效的省電宣導與老舊設備汰換,能征服一年用電降2%的艱鉅挑戰嗎?─節電台南市篇

自己的電自己省_96
・2015/11/18 ・3576字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 578 ・九年級

本系列文章由經濟部能源局贊助,泛科學策劃執行。

臺灣府城大南門
臺灣府城大南門。source:wikipedia / Tess1223

自從一月份紛擾的「全國能源會議」結束後,儘管各界對於未來的電源開發案各有分歧主張,但在「節電」這件事情上,也多有共識認為應該積極推動。因此,經濟部自本年四月起推出了「標竿節電智慧城市」,挹注經費補助各縣市政府,希望藉由軟硬體的獎勵補助,以及公民參與等方式,在2015年4月至隔年3月底這一年期間,能達到民生、機關部門節電2%;用電資訊公開、能源智慧管理以及提升民眾用電習慣等目標[1]

然而,以一年為期的節電計畫時間相當緊湊,時間的限制也意味著無法藉由中大型電力基礎建設,例如智慧電網與電路更新等來達到省電效果。而民眾更優質習慣的養成也需要長時間的宣導與教育。因此,各縣市政府也多以產業、人口、建物、地理條件與居民習慣等,作為訂定具有該縣市特色並有短期成效的「智慧節電計畫書」。例如以服務業用電為主且經費相對龐大的台北市,推出智慧節能系統標[2];而相鄰的新北市則因住宅用電比例過半而特別關注於居民用電習慣、設備汰換與綠建築等措施標[3]

台南的電怎麼節?

而以台南市來說,早在2012年底,市府就首創公告「台南市低碳城市自治條例」,企圖以台南市府的治理機能來減緩氣候變遷對環境的影響。在本次計畫中,台南市府也預估要達到民生、機關節電2%,換算為1.29億度的電量。並以四個面向來執行:

一、政策
政策面向較仰賴政府公權的強制力,例如取締服務業冷氣外洩、禁用白熾燈、訂定工務機關節電公約。

二、輔導
輔導面向則是較著重於社區、集合式住宅、企業與機關。建立技術諮詢團隊,提供診斷諮詢服務與現場訪視輔導。例如訪視用電前200大服務業、鎖定用電大戶與用電異常單位來加強改善。

三、設備改善
在設備改善與汰換部分,除了公務機關內的燈具、伺服器、空調等設備更新以外。在民生住宅與服務業部分則與家電、量販業者合作,對耗能電器的汰換提供實質補貼。

四、宣導
宣導面向是整個節能計畫中最重要的一塊,預計有過半的節能成效將來自於各類宣傳、獎勵與節能競賽。例如舉辦中小企業的節能改善方案競賽;辦理家庭、社區居民的夏月節電競賽;以獎勵金、激勵金等方式鼓勵各行政區依據地方特色,發想各區里的創意節電方式。

14台南市
台南市節電目標:1億3196萬度;台南市申請經費:1億4306萬元

力求短期成效的誘因競賽策略

因此,從現有計畫來看。要在一年內達標,短期重點自然放在能有立即成效的老舊器材汰換,以及提高誘因的獎助活動與宣傳。而中長期則可再將努力重心放在建築與城市設計、大眾交通規劃與共乘制度、產業轉型與綠能產業培植,以及最重要的民眾節電認知與生活習慣養成等方式。就以目前正在進行的多項節能競賽來說,國內外針對大學系館與宿舍的節能競賽實驗也確實發現這樣的競爭設計有助於減少用電量或趨緩用電成長趨勢標[4]

台南市也設計了四大節能競賽來達到節電的激勵標[5][6]

一、「中小企業節電競賽」鎖定了用電功率在100~800kW的企業,由審查這些企業提出的「節電事蹟摘要表」和「分項節約用電措施及成效資料表」來評比具體節電成效,預計全年可節省2520萬度電。

二、「集合式住宅節電競賽」則鎖定台南市內1000座社區形式的集合式住宅,評比今年6月至11月與去年同期的用電比較,同時市府也成立節能診斷輔導團,輔導團除了協助社區做節能診斷以外,還能輔導社區媒合能源技術服務公司(Energy Service Company, ESCO)來改善耗能設備。

三、「省電我最行」與「省電抽百萬」則是針對住宅用電戶的競賽活動。前者是針對省電與去年同期相比可達20%至50%的優良節電戶的獎勵;而後者則是當省電比例達5%以上時,就能參與的抽獎活動。

四、「低碳節能里更棒」則是以里為最小單位的競賽。期望各里的志工團隊能盤點各區域現況、特色,以及推動低碳節能的優劣勢分析。並推出符合該里特色的改造計畫與經費預估,獲得入圍的里將能在低碳永續等設備上獲得經費的挹注。

手把手教你節能的輔導團隊

當然,光有誘因是絕對不夠的,要達到良好節能成效,除了設備更新與建立決心以外,更要在正確資訊與能源觀念的基礎上,將節能減碳內化為公民意識的一部分。台南市府自去年起,就成立了「臺南市ESCO節能輔導團」,由成功大學永續環境實驗所的成員組成,匯集來自資源工程、環工、環科、生態技術的研究者與在地ESCO業者。針對用電大戶與集合住宅提供技術輔導,媒合產業與資源、量化評估節能效益。而今年配合「智慧節電計畫」,更擴大辦理節能輔導,目前已針對22所大專校院和52處契約容量達800kW以上的服務業用電大戶,根據輔導單位的既有設備與特色,提供電力、空調、照明、綠建築等各面向評估,並提供最佳可行的節能減碳方案,作為未來節能改善措施推動的依據。

下載
為宣導節電,臺南市政府成立「臺南市ESCO節能輔導團」,加強民眾節電觀念。source:台南節電城

錯失夏日用電高峰的努力機會

雖然輔導制度已經上路;獎助措施等多已截止或到期;公務機關內的設備汰換也依程序辦理採購。但綜觀已進行逾半年的智慧節電計畫,成效恐怕並不如預期般順利。在目前的統計中,台南市的用電卻比去年同期增加了2.654%。是六都中用電成長最大的城市。這些用電成長主要來自於占台南民生用電的55%住宅用電,較去年同期成長了2.09%。再加上整個智慧節能計畫的時程規劃上,有著不利於將成果發揮於夏日用電高峰的設計缺陷。也因此,在今年10月至明年3月的計畫後半年中,台南市恐怕得大幅減少約7.26%的用電量,才能在計畫結案時能達到2%的節電成效。當然這樣的嚴峻挑戰,也不僅只有台南需要面對,在上半年的統計之中,全國各縣市除了連江縣有達到用電負成長以外,其餘縣市的用電量仍然都多於前一年,全國民生用電量也比去年同期增加了1.534%[7]……

雖然挑戰嚴峻,但對台南來說,隨之而來的將是南台灣秋冬季的宜人舒爽氣候,以及登革熱等不利因素消失,再加上前半年的資源建置陸續完成、宣導獎助的效果開始浮現。若以上半年的用電量來看,雖然4-8月的用電量都比去年同期成長,但9月份已有比去年同期減少5.25%用電量的優異成效,我們或許能樂觀地期待計畫下半年乃至長遠的未來,都能展現出更好的成果。這仍需市府機關團隊與全體市民的共同努力來達到目標。

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台南六合夜市。source:wikipedia

小插曲之機關用電暴增20%的恐怖誤會

筆者在盤整目前台電的統計資料時發現[8],台南市的機關用電量比去年同期增加了20%,這樣公務機關的用電暴增恐怕又會是個議會上精彩戲碼的腳本素材(望向美O女戰士……)。但經詢問臺南市低碳城市專案辦公室後得知,這是由於過去成功大學有兩筆電號,台南大學有一筆電號被歸類在服務業的類別,自本年6月起歸類回機關類別。而導致機關用電暴增4945.7萬度。若不採計這三筆歸類的話,機關用電變化率應為增加1.51%。也因此,若要以台電的這份統整資料作為參考依據的話,也需要多留意像這類因變更分類而導致的龐大誤差囉。

資料來源:

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台灣能源主要都是進口的,但你知道嗎,我國有98%都是仰賴國外能源,所以節電只能靠你我做起,自己的電自己省!! http://energy-smartcity.energypark.org.tw/

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空汙來襲,創客爸爸們打造「空氣盒子」替環境把關
Research Portal(科技政策觀點)_96
・2019/04/12 ・5039字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

  • 作者/王宣智

空汙影響大,睡眠、智商都受其害

世界衛生組織發表「亞太地區空氣污染狀況」報告指出,全球每年有 700 萬人死於因空氣污染而引發的疾病,其中 60 萬人為兒童3

研究資料指出馬德里的空氣污染對於肺健康的傷害,其汙染程度相當於每天抽超過兩包煙8。類似的結果也出現在台灣,抽煙人口呈現持續下滑,竟然沒有減緩我國罹患肺癌的人數,近幾年肺癌的患者每年仍持續上升。

日益嚴重的空氣污染不只改變了生活環境,對民眾的生活、求職競爭力造成影響。空氣污染造成問題不僅僅是毒物體造成的生理損害,還會對心理健康、認知能力造成嚴重的負面影響。空氣污染會讓睡眠呼吸障礙加劇,在睡眠過程呼吸不順暢將會影響睡眠的品質,長期睡眠品質不佳,還會影響學習的表現11。吸入高濃度的污染物,甚至會造成智力下降或受損,依據分析 2012~2014 年間近 32,000 名中國人的智力測驗結果發現,曝露在污染空氣中時間越長,智力測驗的分數越差,其中語言及數學測驗的分數與空污程度成反比9

日益嚴重的空氣污染不只改變了生活環境,對民眾的生活也造成影響。圖/pixabay

空氣污染除了影響智力外,也對學童課程學習產生了影響,因為空氣品質不佳,被迫取消戶外課程,導致學童缺乏充足的體能活動,影響體力與健康。長期處於空氣品質不良區域的部分國小,空污影響未達停課的標準,但是欠佳的空氣品質讓家長擔心,甚至要求學童需要戴著口罩上體育課10。空氣污染對民眾已經不再是簡單的環境污染問題,空氣污染造成認知能力與學習能力退化,將影響民眾的就業力與競爭力,在知識競爭的時代,民眾認知與學習能力退化,甚至危及國家的整體競爭力。

空氣污染日漸嚴重,過去號稱因東北季風帶來境外的污染,但最近幾年,吹東南風的夏季,空污仍然常常超標。政府雖然提高交通工具的環保標準,降低交通工具排氣的污染影響,但我國整體空氣品質仍呈現不佳的情況。2017 年空氣品質指標 (AQI) 良好日數超過半年的縣市僅有六個,而南投縣、雲林縣、嘉義縣、金門縣的居民每年只有不到三個月的空氣品質為良好,以高雄市為例,在 2017 年竟有高達 130 天空氣品質屬於不健康等級14

汙染成分落差大?只看平均值是不夠的!

在面對空氣污染問題時,民眾需要的是預應式措施:在預估空氣品質未變差之前,即通過管制排放等相關辦法,讓民眾呼吸的空氣能夠維持在無害的水準。然而,空氣污染預測系統的建構,需要大規模的空氣品質數據與分析研究,正如同氣象學相關研究一般,充足的分析資訊,建構適宜的分析預測系統,驗證推論與修正等持續不斷的過程,方能建構完備的預估模式。

過去台灣因為缺乏足夠的空氣品質偵測站、長時間且持續監測資料,因此對於污染源的掌握,都是在有限的科學資料基礎下建構出來的推論。

研究學者因研究需要,在特定時間、特定位置擺設儀器收集空氣品質資料,輔以政府的空氣品質測站的資料,推斷出台灣特定區域空氣污染巨觀的狀況。巨觀的資料可以提供旅行出遊的參考,但是對於民眾的日常生活,卻無法提供趨吉避兇的指引。空氣品質監測網的橋頭偵測站資料代表著高雄市橋頭區 25.94 平方公里的空氣品質平均值,但是臭氧、PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮的濃度在 25.94 平方公里的區域卻是不均勻的,民眾更想了解的是,居住地附近的空氣品質。

民間力量崛起,創客爸爸們的「空氣盒子」

推動自主空氣品質監測行動的是一群新手爸爸,多數是因為家有過敏兒,才特別注意空氣品質的問題,通過號召各縣市的創客,匯聚了來自十九個縣市,共四十位創客參與製作微型偵測站,以偵測自家周遭的空氣品質。針對空氣污染問題已日漸嚴重,由科技社會、民間團體發起了參與式感測行動,以感測器與網路做為載體,通過開放資料與數據分析的方法,透過群眾觀察所得的數據,找出空氣污染問題的樣貌7

因為家有過敏兒,一群新手爸爸合作推動了自主空氣品質監測行動。圖/pixabay

空氣盒子就在這樣的背景,由創客社群和新手爸爸們所建立的 PM2.5 環境感測。高密度的建置微型感測器,才能夠掌握生活周遭的空氣狀況,民間業者適時提供資金的捐助與協助產品開發,讓空氣盒子在 2016 年正式銷售,讓非創客、不會自行組裝的一般民眾也能夠參與到自主空氣品質監測計畫。空氣盒子發展近兩年,2017 年中研究參與空氣盒子計畫的研究人員獲得政府「前瞻計畫」民生物聯網的經費補助,以用來擴充空氣盒子設置站點及較早期空氣盒子的修繕。

民間數據 vs. 官方資料,誰測的才準?

在第十次全國科技會議時政府已承諾要增加空氣污染的偵測站,強化空氣品質偵測,但是弔詭的是,在第十次全國科技會議有人建議要建立平台串聯政府與民間的資料,形成更強有力的預警系統時,官方代表的回答竟然是:

民間的免費設備偵測資料可靠度較差,偶有測錯、誤報的問題,因此採取的作法為由主管機關逐步建立高精準偵測站,佈建台灣的官方的空氣品質偵測系統。

我國政府後來通過前瞻計畫的通過民生物聯網經費,支持了自主空氣品質監測計畫,讓其計畫從創客自主行動轉變為產官學研與公民的共同合作,但也因為前瞻計畫經費的支持,致使空氣品質監測計畫需受到立法院的監督。

在立法院審查 2019 年政府預算時,立法委員曾針對空氣盒子精度未能符合分析化學的敏感度、準確性及穩定性原則,其量測方法未採用較嚴謹環境工程規範,及空氣盒子量測的部分結果與政府空氣品質偵測站之數據有明顯差異等,提出了質疑。立法委員提到了一般民眾對於空氣品質量測技術差異缺乏深入的了解,且空氣品質監測計畫執行網頁上,缺乏說明空氣盒子測站與政府標準空氣品質測站兩者感測值差異之原因,當民眾在不了解差異的前提下,易將兩者數據結果視為相同,若自行資訊解讀錯誤甚至可能產生恐慌效應,因此提出應暫緩核發空氣品質監測計畫次年度的研發經費的建議6

由下而上改變社會,業餘的科學行動

針對空氣盒子量測精度的問題,筆者認為應先探討空氣盒子行動的動機與目的:提供一個即時追查 PM 2.5 濃度變化的設備,並透過開放資料和數據分析,即時追查空氣品質變化,協助預測空污擴散趨勢。換言之,空氣盒子的民眾自主行動,是透過業餘者的科學行動,補足研究過程仍欠缺的資料。

運用公眾力量,協助收集科學數據,再由專業研究人員分析數據,形成研究成果一事,在國際已經行之有年,例如韋爾斯.伍德布里奇.庫克發起的北美鳥類物候學計劃 (The North American Bird Phenology Program )或奧杜拜學會的聖誕節鳥類統計 (The Audubon Society’s Christmas Bird Count),研究資料即運用公眾的力量協助收集,再交由研究人員分析,最後產生了鳥類種群和生物多樣性指標1

奧杜拜學會的聖誕節鳥類統計,也是運用公眾力量,協助收集科學數據的民間科學活動之一!圖/pixabay

這種業餘者參與的科學研究活動被稱之為公民科學 (Citizen Science),或社群科學 (Community Science)、群眾科學 (Crowd Science)、眾包科學 (Crowd-sourced Science) 或網絡科學 (Networked Science )等,泛指由業餘科學家、非領域專家、科學愛好者與志願者參與的科學活動,範圍包括科學問題的探索、新技術的發展、研究資料的收集與分析等15。公民科學透過協同合作模式,實現科學研究目標,主要由專業科學家規劃,一般大眾有系統地參與全部或部分的科學研究,擴展資料收集的廣度與數量。

業餘者的公民科學行動,除了協助科學調查完整性外,也會促成社會改變。美國紐約州的托納萬達 (Tonawanda) 市擁有紐約州大型工業設施,居住此區的民眾多數患有慢性病,在 2004 年時當地居民注意到空氣品質與社區的慢性病可能有關,因此居民開始使用簡單的設備收集空氣樣本並嘗試分析,發現空氣中具有高濃度的苯。居民依據調查結果,讓紐約環境保護局執行進一步的空氣品質測試,並確定污染來源,促使相關公司增加洩漏偵測裝置與採取污染防治手段17,最終讓空氣中的苯含量降低86%。

多方合作,空氣監測不該分你我

台灣空氣品質監測服務計畫的參與者有民間業者 Edimax、開源和公益社群 LASS、中央研究院、g0v 零時政府組織社群、環保署、一般民眾或機構等,參與的方式包括了硬體的開發與改善、開發共同性的連接介面、設置空氣品質監測站,並分享即時空氣品質資訊、雲端平台資訊的收集整合、空氣品質呈現的模式與優化等,讓政府、民眾、企業或開源碼社群,分享部分的空氣品質監測資料,並進行串聯。

在空氣品質的呈現上,軟體社群的參與者開發出整合空氣品質資訊、地圖資料與 NCEP 氣象資訊的軟體平台,讓民眾透過網頁或手機應用程式,即可隨時監看各據點的空氣品質資訊,進階的使用者甚至可以通過風向資訊,自行推測空氣品質的變化。

從公民科學的角度來看,空氣品質監測活動是另一種大規模的公民科學協同合作模式。圖/flicker

從公民科學的角度來看,空氣品質監測活動是另一種大規模的公民科學協同合作模式,產官學研與民眾透過不同的方式,參與到了空氣品質監測的任務中,並透過可溝通的應用程式資訊接口(API),讓空氣品質監測行動的參與者,分享彼此的監測資料12

收集到的空氣品質資料,提供給研究人員做為空氣品質分析或建立空氣品質預測模型使用,如張艮輝 (2018) 的社群式多尺度空氣品質模式 (CMAQ) 或莊秉潔 (2018) 的高斯煙流軌跡模式 (GTx),期望研究者能夠通過空氣盒子行動所收集到的空氣品質變化數據,找到適宜台灣的空氣品質預測模型,建立可有效預測空氣品質的完善系統,讓台灣民眾能夠如同獲天氣預報一般,取得準確的空氣品質預報資訊。

善用大數據,盡早防範空氣汙染

空氣污染問題不再僅僅影響民眾呼吸道健康,同時還影響著人們的睡眠、學習能力、語言認知與數學能力,造成民眾學習能力弱化,從長遠來看將會影響著國家的科研競爭力或國家競爭力。

在面對空氣污染問題時,民眾需要的是預應式措施而不是反應式措施,期待在空氣品質變差前,即通過管控措施降低空污的影響。然而,空氣污染預測系統,需要大規模的數據與研究,驗證分析空氣品質預測系統。空氣污染是令人苦惱的環境議題,但是台灣卻因為空氣品質測的公民科學運動,成為發展空氣品質預測模式最佳的基地,以極高的密度建置了微空氣品質監測站—空氣盒子,累積了大量空氣品質資訊,可作為發展空氣品質預測系統的基礎。

自主空氣品質監測行動是一種新形態的公民科學,業餘者不再是被動式的參與科學研究,通過主動式定義社會問題,串聯技術社群,建立收集數據的工具,累積科學研究資料。因為,新公民科學的漸漸成型,未來科學研究將由數據缺乏問題轉換為分析人才缺乏,正如空污議題在台灣,不再是缺乏數據,而是缺乏活用數據並轉換為有效的預測模式的人才。

參考資料

  1. Akiko Busch. (2018). 意外的守護者:公民科學的反思. (王惟芬譯) (初版). 新北市: 左岸文化
  2. Pseric. (2017). 空氣盒子 EdiGreen AirBox 即時監測台灣各地區 PM 2.5 空氣品質資訊
  3. 民視新聞. (2018a). WHO最新數據!每年700萬人死於空污疾病
  4. 民視新聞. (2018b). 空污影響智力?國際研究:髒空氣讓人變笨
  5. 立法院. (2018). 立法院第9屆第6會期教育及文化委員會第8次全體委員會議
  6. 李秉芳. (2018). 「空氣盒子」錯了嗎?數據和環保署的不一樣,立委說要刪預算惹議
  7. 林婷嫻. (2017). 空氣盒子推手:空氣變髒了,難道沒有辦法嗎?
  8. 陳文茜. (2017). 印度空氣汙染超上限30倍,對肺的損害超過每日吸兩包香菸.
  9. 陳豐偉. (2014). 台灣該放「空污假」!空氣太髒會害老人失智、小孩變笨.
  10. 黃旭磊. (2017). 空污嚴重一年只剩20天可上戶外課?高市府駁斥
  11. 黃筱珮. (2016). PM2.5真恐怖!北醫研究發現,空汙會致睡眠呼吸障礙、還會變笨
  12. 零時政府組織. (2018). g0v 零時空汙觀測專案
  13. 維基百科. (2018). 公眾科學. In 維基百科
  14. 環保署. (2018). 空氣品質指標
  15. Gura, T. (2013). Citizen science: amateur experts. Nature, 496(7444), 259–261.
  16. Phys.org. (2018). Air pollution kills 600,000 children each year: WHO
  17. Ron Williams. (2016). The Air Sensor Toolbox | Citizen Scientists Measure Air Quality
  18. Wikipedia. (2018). Citizen science. In Wikipedia
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Research Portal(科技政策觀點)為科技政策研究與資訊中心(STPI)以重要議題導向分析全球科技政策與科技發展趨勢,呈現研究觀點與產出精華。

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有了「空氣盒子」,面對空氣污染你也能主動出擊!
研之有物│中央研究院_96
・2017/04/10 ・4179字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 521 ・七年級

用「資料科學」研究「空污」

大陸霾害何時來?台灣工廠排放的空污如何擴散?以前只能用自己的呼吸道偵測,現在「空氣盒子」為你即時追查 PM2.5 濃度變化。這不只是中研院資訊科學所陳伶志副研究員的計畫,更是一位技術宅父親對氣喘過敏兒的愛。

想像一下,若是大雄所居住的城市,充滿空氣污染。關心大雄的哆啦 A 夢,會拿出什麼道具來相救?也許哆啦 A 夢沒辦法把整個城市的空氣變乾淨,但可能會拿出「任意電視」,找出附近誰在亂燒垃圾,即時阻止對方。或是透過「預知天線」,提醒大雄今天戶外 PM2.5 濃度過高,出門要戴著口罩,否則吸多了會氣喘。

事實上,透過「開放資料」和「數據分析」,空氣盒子真的能即時追查空污真兇,並幫助預測空污擴散趨勢。推動空氣盒子這個想像實現的人正是陳伶志,以及其帶領的研究團隊、 LASS 社群 (Location Aware Sensing System)、政府單位和廣大鄉民,一起從下而上努力改變空污問題。

各地PM2.5即時濃度。圖/空氣盒子地圖

參與式感測:自己的環境自己救

參與式感測:透過群眾觀測、專家分析,由下而上解決問題。圖/By 林婷嫻、張語辰

陳伶志與團隊的主要研究領域為「參與式感測系統」,簡單而言,就是以某種裝置或網絡,偵測生活中的某個問題現象,透過群眾一起觀察所得的數據進行分析,找出問題的解決方法。生活中有許多問題,例如空污、塞車、路不平,若被動地等待政府解決往往緩不濟急。並非因為政府效率太差,而是因為不知道問題真兇藏在哪裡,例如眼前的空污是霾害?還是有工廠偷偷排放廢氣?

「參與式感測系統」最重要的目的,是以「自己的環境自己救」的概念出發,透過群眾自主觀察所得的大量數據,由專家分析找出問題癥結點,推動政府或相關單位採取行動、對症下藥。

關在倉庫測一氧化碳,用命拼研究

要研發出「高準確性」和「低成本」兼具的感測裝置,以供群眾使用,並非容易的事。以觀測空氣為題,從 2013 年開始,陳伶志與團隊嘗試過不同氣體的量測,例如:一氧化碳、二氧化碳、臭氧、二氧化氮等等,但因為氣體感測器誤差過大、校正過程太複雜,皆忍痛放棄。當時,為了在擬真的環境中,校正一氧化碳感測器的準確性,及比對低濃度和高濃度的數值,學生甚至將自家倉庫改造成實驗室待在裡頭,只留一個小縫、往裡面排送機車廢氣。「實在很擔心學生中毒」陳伶志回想。

2014 年底由於空氣污染加劇,大眾逐漸重視 PM2.5 濃度,加上兩歲的兒子因為氣喘成為醫院常客,陳伶志擔憂空污會讓氣喘跟著兒子一輩子,決定專攻「PM2.5 即時濃度感測」,嘗試透過研究找出空污變化模式、解決空污問題。可以即時追查 PM2.5 濃度的「空氣盒子」,因需求而誕生,更因父愛而堅持。

空氣盒子各階段 prototype,點擊看大圖。圖/陳伶志提供;林婷嫻、張語辰改編

拉拔一個小孩長大成材,需要付出大量的時間與金錢;茁壯空氣盒子這個小孩,也付出了難以計算的心力與學費。陳伶志與團隊耗時三年,經歷失敗、崩潰、接受事實、再失敗的無數次迴圈,終於開發出品質穩定的空氣盒子原型。但這時候,困難才真正開始。

與社群合作 讓空氣盒子遍地開花

開發出可以普及使用的空氣盒子之後,初期面臨沒有民眾願意裝在自己家裡的窘境。「會不會耗電?會不會危險?有問題怎麼維修?」因為這些考量,初期只能將空氣盒子安裝在親朋好友圈,即時觀察到的 PM2.5 濃度數據非常侷限,缺少應用價值。

但就像《牧羊少年奇幻之旅》這本書的啟發:「當你真心渴望某件事,整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。」努力找出路的陳伶志與研究團隊,經過朋友的朋友介紹,與認同「參與式感測」精神的 LASS 社群一拍即合。 LASS 社群由一群喜歡動手做的創客(Maker)組成,遍布台灣各地。了解空氣盒子程式碼、安裝步驟後,秉持創客精神,從「想」到「做」如星火燎原般,讓空氣盒子的身影在台灣各地出現, PM2.5 即時濃度觀測的時間與空間資料因而大幅擴展。觀測得到的數據變多、變廣,就能進一步分析空污變化的路徑。

陳伶志團隊與 LASS 的合作模式。圖/By 林婷嫻、 張語辰
LASS 版的空氣盒子,顯示所在位置的目前空氣品質 。圖/By 張語辰

開放資料 x 數據分析 空污真兇莫狡辯

以前總是呼吸道感染了,才知道空氣污染正在肆虐,很難阻止後續擴散或再發生,或是附近的工廠偷偷排放空污,卻沒有證據繩之以法。但現在透過分析各個空氣盒子感測到的 PM2.5 濃度數據,就能推算空污的原因、發生時間點,找出製造空污的真兇。陳伶志舉兩個觀測模式說明:

觀察PM2.5濃度突然飆高的時間、比對各測站 GPS 座標,藉以找出空污從哪發生。圖/陳伶志提供 ;林婷嫻、張語辰改編

像是在 2015/12/20 這天,陳伶志注意到北部有一些空氣盒子觀測站,都出現 PM2.5 即時濃度「瞬間飆升」的情形(如上圖黃色箭頭所指),代表該地突然出現空氣污染源,常見的原因是燒東西、工廠排放廢氣等等。陳伶志將發生「PM2.5 即時濃度瞬間飆升」的空氣盒子觀測站 GPS 座標列在地圖上,並依瞬間飆升的時間排序(如上圖紅色打卡標所示)。搭配氣象資料指出,當時正吹著西南西風,可以看見空氣污染源是從西南方( 15:36 開始)依序往東北方( 18:18 抵達)擴散。

這種來自北部盆地西南方的空氣污染源,會是霾害嗎?
不太可能,應是台灣自造的空氣污染。

由於當時觀測到此現象時,空氣盒子觀測站尚未廣佈龜山、桃園、新竹一帶,也未與政府單位合作。若能進一步追查台北西南側的各個空氣盒子,找出 PM2.5 即時濃度瞬間飆升的「起始點」,應能通報相關單位前往該區,即時開罰空污排放源頭。

觀察空氣盒子時間軸和區域資料,找出空氣污染的變化模式, 打卡標的顏色深淺代表偵測到異常的時間(顏色越深代表越接近現在時間)。圖/陳伶志提供;林婷嫻、張語辰改編

為了找出空污變化的模式,陳伶志每 5 分鐘記錄各地空氣盒子 PM2.5 即時濃度,並將異常數據歸納為以下三種,判斷哪區有持續性污染源、或找出哪邊突然產生空污:

  1. 時間點異常(上圖藍色打卡標所示):從時間軸來看,某個時間 PM2.5 濃度「瞬間飆升」,代表當地空氣污染是正在進行式。
  2. 空間點異常(上圖紅色打卡標所示):以區域來看,若某個區域 PM2.5 濃度與鄰近的空氣盒子相比更高,代表空氣污染源於「當地」產生,或是受到「他處」飄來的空污影響。
  3. 空間與時間點異常(紫色打卡標所示):上述兩種情況都發生,當地有空氣污染源的「可能性極高」。

舉個實例,陳伶志觀察到台北龍山寺該區的空氣盒子,「白天」持續顯示 PM2.5 濃度「空間點異常」,代表當地與鄰近區域相比,有持續性的空氣污染來源。將此觀察數據,搭配龍山寺的地理位置比對,燒香、燒紙錢造成的 PM2.5 高濃度影響,透過觀測數據顯而易見。

民間高手,讓空氣盒子能有更多應用

空氣盒子是採用開放資料( Open Data),因此這不僅只有中研院資科所能用於研究計畫,無論學生科展、大學報告、民間團體等,都能依照陳伶志的空氣盒子架構,依照自己的需求改裝不同版本的空氣盒子,發揮各式各樣的靈活運用。

由於台中空氣品質很糟,努力守護家鄉環境的《台中市原鄉文化協會》,在空氣盒子推出初期,自掏腰包買了 100 台空氣盒子並發起認養活動,將空氣盒子廣佈台中各地,由民眾自主監督空氣污染來源。台中創客( Maker )還將空氣盒子改造成方便攜帶的行動版本,發現台中哪一區空氣品質不對勁,一群關心台中環境的市民,就彼此號召拿著行動版空氣盒子前往該區追查空污排放源頭。

國立交通大學資訊工程學系,由彭文志老師帶領的資料探勘(Data Mining)課程,也將開放資料的空氣盒子做為報告題目之一,讓學生自行發想如何應用空氣盒子的感測資料。例如將 PM2.5 觀測資料與實價登錄地圖結合,找出理想的乾淨空氣居住環境;或是找出 PM2.5 濃度變化的時間與地區模式,做出自動監控紫爆現況、預測空污擴散路徑的功能。

不只台灣需要! 空氣盒子遍布世界

空氣盒子 PM2.5 感測網,延伸至世界各地 (統計截至 2017 年 2 月) 。圖/陳伶志提供;林婷嫻、張語辰改編

2016 年 2 月,零時政府 g0v 主動介接空氣盒子的開放資料,擴大觀測數據的影響力。 2016 年 3 月開始,台北市、新北市、台中市、台南市、高雄市政府也陸續加入空氣盒子計畫,由民間企業捐贈數百台空氣盒子,並佈建在各區域的小學校園,透過環境教育學習如何觀察 PM2.5 即時濃度變化,監督改善該區域的空污問題。

空氣盒子成功發展嚴謹的研究理論(感測器比對報告、空污模式演算法等),並建立與 LASS 、政府、民間企業的跨領域合作模式,形成領先全球的 PM2.5 即時感測網,吸引世界各國來台學習空氣盒子的經驗。 2016 年 9 月,陳伶志受邀到泰國演講,與東南亞合作觀測 PM2.5 濃度。例如印尼火耕霾害,鄰近的馬來西亞、新加坡,都會大受影響,惟有建立跨國的空氣盒子監測網,才能即時通報、協力找出對策。「因為空氣是流通的,空污不會只發生在一個國家的上空」陳伶志說。

談到未來目標,陳伶志希望推動空氣盒子成為智慧城市的物聯網一環,例如當戶外 PM2.5 濃度過高,室內的空氣清淨機就會自動打開,這功能不只有小孩的家庭需要,有呼吸照護需求的家庭與醫療照護機構更需要。

現在提到智慧城市,大家都會想到阿姆斯特丹、芝加哥,
未來希望國際也能透過「空氣盒子」想到台灣。

──中研院資訊所 陳伶志

延伸閱讀與參考資料

  • 執行編輯|林婷嫻    美術編輯|張語辰

CC 4.0

本著作由研之有物製作,以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

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必然有效的省電宣導與老舊設備汰換,能征服一年用電降2%的艱鉅挑戰嗎?─節電台南市篇
自己的電自己省_96
・2015/11/18 ・3576字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 578 ・九年級

本系列文章由經濟部能源局贊助,泛科學策劃執行。

臺灣府城大南門
臺灣府城大南門。source:wikipedia / Tess1223

自從一月份紛擾的「全國能源會議」結束後,儘管各界對於未來的電源開發案各有分歧主張,但在「節電」這件事情上,也多有共識認為應該積極推動。因此,經濟部自本年四月起推出了「標竿節電智慧城市」,挹注經費補助各縣市政府,希望藉由軟硬體的獎勵補助,以及公民參與等方式,在2015年4月至隔年3月底這一年期間,能達到民生、機關部門節電2%;用電資訊公開、能源智慧管理以及提升民眾用電習慣等目標[1]

然而,以一年為期的節電計畫時間相當緊湊,時間的限制也意味著無法藉由中大型電力基礎建設,例如智慧電網與電路更新等來達到省電效果。而民眾更優質習慣的養成也需要長時間的宣導與教育。因此,各縣市政府也多以產業、人口、建物、地理條件與居民習慣等,作為訂定具有該縣市特色並有短期成效的「智慧節電計畫書」。例如以服務業用電為主且經費相對龐大的台北市,推出智慧節能系統標[2];而相鄰的新北市則因住宅用電比例過半而特別關注於居民用電習慣、設備汰換與綠建築等措施標[3]

台南的電怎麼節?

而以台南市來說,早在2012年底,市府就首創公告「台南市低碳城市自治條例」,企圖以台南市府的治理機能來減緩氣候變遷對環境的影響。在本次計畫中,台南市府也預估要達到民生、機關節電2%,換算為1.29億度的電量。並以四個面向來執行:

一、政策
政策面向較仰賴政府公權的強制力,例如取締服務業冷氣外洩、禁用白熾燈、訂定工務機關節電公約。

二、輔導
輔導面向則是較著重於社區、集合式住宅、企業與機關。建立技術諮詢團隊,提供診斷諮詢服務與現場訪視輔導。例如訪視用電前200大服務業、鎖定用電大戶與用電異常單位來加強改善。

三、設備改善
在設備改善與汰換部分,除了公務機關內的燈具、伺服器、空調等設備更新以外。在民生住宅與服務業部分則與家電、量販業者合作,對耗能電器的汰換提供實質補貼。

四、宣導
宣導面向是整個節能計畫中最重要的一塊,預計有過半的節能成效將來自於各類宣傳、獎勵與節能競賽。例如舉辦中小企業的節能改善方案競賽;辦理家庭、社區居民的夏月節電競賽;以獎勵金、激勵金等方式鼓勵各行政區依據地方特色,發想各區里的創意節電方式。

14台南市
台南市節電目標:1億3196萬度;台南市申請經費:1億4306萬元

力求短期成效的誘因競賽策略

因此,從現有計畫來看。要在一年內達標,短期重點自然放在能有立即成效的老舊器材汰換,以及提高誘因的獎助活動與宣傳。而中長期則可再將努力重心放在建築與城市設計、大眾交通規劃與共乘制度、產業轉型與綠能產業培植,以及最重要的民眾節電認知與生活習慣養成等方式。就以目前正在進行的多項節能競賽來說,國內外針對大學系館與宿舍的節能競賽實驗也確實發現這樣的競爭設計有助於減少用電量或趨緩用電成長趨勢標[4]

台南市也設計了四大節能競賽來達到節電的激勵標[5][6]

一、「中小企業節電競賽」鎖定了用電功率在100~800kW的企業,由審查這些企業提出的「節電事蹟摘要表」和「分項節約用電措施及成效資料表」來評比具體節電成效,預計全年可節省2520萬度電。

二、「集合式住宅節電競賽」則鎖定台南市內1000座社區形式的集合式住宅,評比今年6月至11月與去年同期的用電比較,同時市府也成立節能診斷輔導團,輔導團除了協助社區做節能診斷以外,還能輔導社區媒合能源技術服務公司(Energy Service Company, ESCO)來改善耗能設備。

三、「省電我最行」與「省電抽百萬」則是針對住宅用電戶的競賽活動。前者是針對省電與去年同期相比可達20%至50%的優良節電戶的獎勵;而後者則是當省電比例達5%以上時,就能參與的抽獎活動。

四、「低碳節能里更棒」則是以里為最小單位的競賽。期望各里的志工團隊能盤點各區域現況、特色,以及推動低碳節能的優劣勢分析。並推出符合該里特色的改造計畫與經費預估,獲得入圍的里將能在低碳永續等設備上獲得經費的挹注。

手把手教你節能的輔導團隊

當然,光有誘因是絕對不夠的,要達到良好節能成效,除了設備更新與建立決心以外,更要在正確資訊與能源觀念的基礎上,將節能減碳內化為公民意識的一部分。台南市府自去年起,就成立了「臺南市ESCO節能輔導團」,由成功大學永續環境實驗所的成員組成,匯集來自資源工程、環工、環科、生態技術的研究者與在地ESCO業者。針對用電大戶與集合住宅提供技術輔導,媒合產業與資源、量化評估節能效益。而今年配合「智慧節電計畫」,更擴大辦理節能輔導,目前已針對22所大專校院和52處契約容量達800kW以上的服務業用電大戶,根據輔導單位的既有設備與特色,提供電力、空調、照明、綠建築等各面向評估,並提供最佳可行的節能減碳方案,作為未來節能改善措施推動的依據。

下載
為宣導節電,臺南市政府成立「臺南市ESCO節能輔導團」,加強民眾節電觀念。source:台南節電城

錯失夏日用電高峰的努力機會

雖然輔導制度已經上路;獎助措施等多已截止或到期;公務機關內的設備汰換也依程序辦理採購。但綜觀已進行逾半年的智慧節電計畫,成效恐怕並不如預期般順利。在目前的統計中,台南市的用電卻比去年同期增加了2.654%。是六都中用電成長最大的城市。這些用電成長主要來自於占台南民生用電的55%住宅用電,較去年同期成長了2.09%。再加上整個智慧節能計畫的時程規劃上,有著不利於將成果發揮於夏日用電高峰的設計缺陷。也因此,在今年10月至明年3月的計畫後半年中,台南市恐怕得大幅減少約7.26%的用電量,才能在計畫結案時能達到2%的節電成效。當然這樣的嚴峻挑戰,也不僅只有台南需要面對,在上半年的統計之中,全國各縣市除了連江縣有達到用電負成長以外,其餘縣市的用電量仍然都多於前一年,全國民生用電量也比去年同期增加了1.534%[7]……

雖然挑戰嚴峻,但對台南來說,隨之而來的將是南台灣秋冬季的宜人舒爽氣候,以及登革熱等不利因素消失,再加上前半年的資源建置陸續完成、宣導獎助的效果開始浮現。若以上半年的用電量來看,雖然4-8月的用電量都比去年同期成長,但9月份已有比去年同期減少5.25%用電量的優異成效,我們或許能樂觀地期待計畫下半年乃至長遠的未來,都能展現出更好的成果。這仍需市府機關團隊與全體市民的共同努力來達到目標。

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台南六合夜市。source:wikipedia

小插曲之機關用電暴增20%的恐怖誤會

筆者在盤整目前台電的統計資料時發現[8],台南市的機關用電量比去年同期增加了20%,這樣公務機關的用電暴增恐怕又會是個議會上精彩戲碼的腳本素材(望向美O女戰士……)。但經詢問臺南市低碳城市專案辦公室後得知,這是由於過去成功大學有兩筆電號,台南大學有一筆電號被歸類在服務業的類別,自本年6月起歸類回機關類別。而導致機關用電暴增4945.7萬度。若不採計這三筆歸類的話,機關用電變化率應為增加1.51%。也因此,若要以台電的這份統整資料作為參考依據的話,也需要多留意像這類因變更分類而導致的龐大誤差囉。

資料來源:

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自己的電自己省_96
22 篇文章 ・ 0 位粉絲
台灣能源主要都是進口的,但你知道嗎,我國有98%都是仰賴國外能源,所以節電只能靠你我做起,自己的電自己省!! http://energy-smartcity.energypark.org.tw/

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承認吧,其實你根本沒想到要省電?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/11/30 ・2683字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

本文由工業研究院委託,泛科學企劃執行

不知道從什麼時候開始,宣導減少使用包裝紙時要提到正迅速消失的熱帶雨林、呼籲少用塑膠吸管要附上海龜照片、講省電更不能漏掉可憐兮兮站在一小片薄冰上的北極熊,彷彿扣上道德的大帽子,大家就會更身體力行、誠惶誠恐(?)的愛護地球、節能省電。

當然,相信大部分人都認同我們在能源使用上,有許多可以改善的部分,也確實該更在乎與其他物種的資源分配及共存,但這些相對離我們較遠、較抽象的訴求,真的有助於一般人持之以恆的省電嗎?

「想著北極熊」真的能讓我們更有效的省電嗎?圖 / By flickrfavorites @ flickr, CC BY 2.0
「想著北極熊」真的能讓我們更有效的省電嗎?圖 / By flickrfavorites @ flickr, CC BY 2.0

設定「直接誘因」效果更好

「心理利己主義(psychological egoism)」,主張「人類的所有行為動機都是出於利己」。

舉例來說,我們運動是為了自身的健康、想要減肥(讓外表更好看,在照鏡子或受到稱讚時獲得成就感)、獲得快樂(刺激「腦內啡(endorphin)」,產生快樂興奮感)。這樣的「利己」應該比較好懂,但你可能會疑惑,那麼參加公益活動、捐款呢?不是為了別人嗎?根據心理利己主義的主張,人們會有這樣看似「利他」的行為,其實也是因為自己能夠在幫助別人之後獲得快樂與成就感。(註 1)

更進一步解釋,心理利己主義認為,唯一可能讓任何人當成最終目標去追求獲實現的東西,就是「自己的利益」,就算做了什麼對他人有益的事,也是因為這件事情對我們也有利。

而回到節電這件事,我們身邊也有許多不談遙遠的北極熊,而是抓住人們「利己」心態做出的有效設計,發揮了不小的功效喔!

# 案例一:主打「方便」

大部分智慧型手機都有內建的「自動調節亮度」功能,能偵測環境光線、調整螢幕亮度,使用者無需特別設定,螢幕就會在陽光普照的戶外自動調亮、移至昏暗場所時快速調暗。不僅能在使用、閱讀手機畫面上更方便,也能保護使用者在暗處滑手機時,減輕對眼睛的負擔

但是,你在勾選開啟這項功能時,心中想的應該不是「我可以幫手機省下一點點電力,愛護地球好棒棒」吧?

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其實你想的不是愛護地球,而是方便。圖 / 截圖

# 案例二:行為設計

我們可以看到一些建築物在內部規劃上,把樓梯設置於建築物大門一進來能瞧見的地方,讓人自然地走向樓梯。大家走進這棟大樓,簡單環視一圈後選擇走樓梯,或許並不是因為想節能省電,而是懶得另外費時去找電梯呢。

# 案例三:更好的體驗

同樣是樓梯的例子,有些公司/組織會為樓梯加上小巧思,例如踩上階梯會發出鋼琴音階聲音,或擺設美麗的盆栽、畫作等,使人因為可以獲得美好的體驗而願意走樓梯。

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如果是像梵諦岡博物館這麼美的樓梯,大家應該會很願意走吧?圖 / By gajman @ flickr, CC BY 2.0

從自己出發,節電沒有那麼難

以上是服務或產品供給者所做的努力,不論出發點是否為省電,都確實使人做出了不同的選擇。那麼,一般民眾是不是也有什麼小撇步,能夠輕鬆做到「節電」呢?

1. 每天少看一個小時的電視

下班回家,還努力在沙發上 cosplay 馬鈴薯、看黑道大叔煮飯不肯去睡嗎?若以 42 吋電視計算,我們每天只要少看一小時的電視,一年可以減少約 44 公斤的二氧化碳排放、238 元電費。省下來的時間,也可以看看書,或與家人聊天增進感情呢。

同樣的做法也能適用於電腦上,一般桌上型電腦不使用時,若不關機也不設定休眠,則耗電 100 瓦,每天少開電腦一小時,則一年可減少 19 公斤的二氧化碳排放。

2. 冷氣不用時拔插頭或關掉總電源

你知道冷氣不使用時,每台每天還是有 0.2 度電的消耗嗎?在非夏月時,順手把插頭拔掉或直接關掉冷氣的總電源開關,這樣一台冷氣每年可以省下 49 度電,還能順手留下一點給妹妹的零用錢喔!(醒醒吧,你沒有……)

3. 整理冰箱

發現冰箱塞得太滿,找不到想喝的那一瓶啤酒嗎?冰箱物品的擺放方式,會影響冰箱內部的冷空氣循環流動狀況,若儲藏量太滿,冰箱就得花更多電力冷卻內部的存放物品。因此,順手整理一下冰箱,不僅讓你在使用的時候更方便,也能達到節電的效果。(提醒大家,冰箱的儲藏量以八分滿為宜)

4. 選擇 LED 燈泡

若以上三項都做到了,最後也提供大家一個進階選項:選用較省電的 LED 燈泡。只要辛苦一次執行換燈泡的動作,就可以「一勞永逸」在一樣的使用方式下得到更省電的效果。

討論燈泡的省電效果時,主要看的是「發光效率」,發光效率越高則越省電。比較三種常見燈泡的發光效率,分別為白熾燈泡 10~20 流明/瓦、省電燈泡 50~80 流明/瓦與 LED 燈泡 70~110 流明/瓦,可看出 LED 燈泡最為省電,在選購時也可挑選「同瓦數、流明數較高」視覺感覺越亮,相對效率較高的品項喔。

LED 燈泡(前)較一般白熾燈泡(後)更為省電。圖 / pixabay, CC License
LED 燈泡(前)較一般白熾燈泡(後)更為省電。圖 / pixabay, CC License

節電也需要聚沙成塔

不想節電,真的不完全是你的錯!

節電不是某個個人必須一肩扛起的責任,而是需要大家共同努力的事情。只要能夠從日常生活著手,從能讓自己獲得一些方便、好處的細節做起,便是個開始。每個人都輕鬆做到一點點,加起來的成果會比一個人拼命努力督促自己更多。

最後,想分享這篇文章給朋友,但覺得要敘述解釋,好累好麻煩嗎?沒關係,我們還把這篇文章整理成一支可愛的動畫,節電一點都不累!

 

  • 註 1:心理利己主義在對「利己」的界定與解釋上仍有爭議,也較缺少實驗驗證。

參考資料:

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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