工研院產科國際所 岳俊豪 陳佳楹 陳佳滎 林研詩 林澤民
「510億與0」面對全球淨零減碳趨勢，我們只要記住這2個數字。根據微軟創辦人比爾蓋茲的新書《如何避免氣候災難》，全球當前每年的碳排放當量（CO2e）約為510億噸，必須在2050年前降為0，才能避免極端的氣候災難。根據2015年的《巴黎氣候協定》，成員國共同簽訂在2030年減碳50％，並於2050年達到淨零排放（Net zero emission），這中間需要大量的創新與前所未有的技術。以人工智慧（AI）搭配軟（演算法、大數據）、硬體（感測器、高速運算晶片）、先進通訊技術（高速傳輸、低延遲、即時海量連結），讓智慧製造、智慧能源、e政府等數位賦能成為可能，將是協助全球與台灣邁向淨零排放的重要策略。本文從氣候風險、跨國品牌作法，說明淨零減碳是未來30年最重要的事。其次，結合AI與通訊技術使各種數位賦能成為可能，將有效協助全球與台灣邁向減碳目標。最後，以台灣通訊技術精進與各種AI賦能應用，估算台灣的潛在減碳效益，並提出結語與建議。
淨零減碳是未來30年最重要的事
為對抗氣候變遷，2015年《巴黎氣候協定》各成員國承諾會努力在21世紀末讓全球升溫控制在1.5度以內，但2018年「聯合國政府氣候變化專門委員會」（IPCC）則示警，以目前的排碳速度，最晚2052年地球將升溫1.5度。因此，短期間內，「2050」、「淨零排放」，成為所有人關心的焦點。在全球淨零排放趨勢下，歐盟議會首先通過「歐洲氣候法」，並正式公布碳邊境調整機制（CBAM），針對高碳排的鋼鐵、鋁、水泥、肥料與電力等進口課徵碳關稅，預計於2027年實施，美國也決議跟進，並提前在2024年上路。其他國家也在思考研議碳邊境稅的可能性，包括日本、南韓、中國、加拿大等。檢視各國政府的減碳作為，目的在迫使企業將排碳的成本內部化，防止碳洩漏風險，以實現長期的淨零排放目標。
台灣以出口為經濟成長的引擎，若主要出口國家均對碳排放超過標準的產品課稅，勢必將衝擊台灣的出口競爭力，這是台灣面對氣候風險的第1個挑戰。第2個挑戰在於，台灣一年排碳約3億噸，占全球總碳排不到1％，但每人每年碳排近12噸，全球排名19名，高於周圍的日本、中國、也高於歐盟27國平均，主要原因是台灣以製造業立國，從早期的石化、鋼鐵，到今日的資通訊產業（含半導體），生產過程需要消耗大量的煤炭、化石燃料以及電力，當下游品牌客戶都在積極進行ESG（環境、社會與公司治理）和減碳作為時，中游製造與上游供應商減碳，將變成訂單存續與否的關鍵，也是公司競爭力的典範轉移。
然而，挑戰與機會是同時並存的，若可及早因應與擬定策略方案，將對應龐大商機並提升台灣在全球供應鏈的永續價值。盤點各國政府與企業的淨零排放策略，可分為4大路徑（圖1）
- 導入去碳與替代能源：如太陽光電、陸域/離岸風電、水力與地熱等再生能源，或生質能、氫能等替代能源，購買綠電、以森林換取碳匯等。
- 產業及能源效率提升：如導入智慧電網、儲能系統、智慧排程、建築節能系統等，優化企業能源效率。
- 消費/使用端行為改變：如以租代買、共享經濟、以電動車取代燃油車、購買環境友善的預循環（Precycling）產品等。
- 負碳技術：包括碳捕捉、再利用與封存，也就是CCUS（CO2 Capture, Utilization, and Storage）技術發展。
其中，產業與能源效率提升，將是AI與通訊技術發揮綜效的最大舞台。 國際上，各國領導企業多已設定自身零碳目標，並以AI、5G與整合應用做為達成目標的重要策略。同時，也積極扮演賦能者（enabler），協助國家與其他產業邁向綠色轉型。例如：
- 法國Orange：法國最大電信營運商，宣布2040年達到淨零排放，以5G網路升級提升能源效率，並導入AI、高效待機模式進一步提升能效；另以智慧綠建築有效降低辦公據點碳排放。
- 日本NTT Docomo：日本最大電信營運商，目標2030年達到碳中和，持續開發先進通訊技術（如IOWN）提高網路能源效率，並以AI優化無人機巡檢，提高基地台運作效率。
- 德國電信DT：德國最大電信營運商，目標2040年達到碳中和，以AI和5G技術實現智慧車聯網、雲服務、智慧物流等。宣稱數位賦能為客戶帶來的減碳效益為DT自身碳排的4.8倍。
- 谷哥Google：宣稱2020年就消除成立以來所有碳足跡，大量運用AI及機器學習提升建築與資料中心能源效率與電力預測；導入Google能源管理系統，協助供應商提高能效，減少碳排。
AI數位賦能助攻全球及台灣達成減碳目標
以AI數位賦能協助企業節能減碳，主要有兩個管道：
- 效率最佳化：將製造流程的各種活動數位／資訊化（透過感測器、機上盒等），再運用高速低延遲的先進通訊技術（5G、B5G）、進而監測與掌控整體生產流程，並以AI和大數據等提供即時的最佳化回饋修正，進而達到更佳的生產效能與能源效率，如智慧製造、智慧能源、智慧建築、智慧交通與物流等應用。
- 顛覆式創新：運用AI、軟體與通訊技術，發展全新的工作型態或作業模式來取代既有，以達減碳與效率提升的目的，例如遠距工作（減少通勤、塞車或尋找車位所產生的碳排）、遠距會議（減少跨國／國內移動、紙張印製）、e政府（電子報稅、數位簽章）、電子商務／智慧金融（智慧客服、行動銀行）、遠距診療、數位學習等。
根據全球永續賦能倡議組織（GeSI）報告，2030年透過數位賦能所帶來的節能減碳效益，將可協助全球節省121億噸的CO2 排放，相當於資通訊產業自身排放的9.7倍；全球移動通信協會（GSMA）亦指出，透過AI、通信應用和智慧裝置引起的行為改變，所帶來的總賦能效應，可有效協助全球節省CO2排放達21.4億噸，亦相當於全球通訊產業碳排放的9.7倍。在前瞻學術研究上[注1]，多數學者發現多用網路（網路使用人數增加、傳輸量放大）會引發能源需求（多用電！），但也觀察到數位化程度的提高，用電的增加量會逐年下降。也就是說，當AI數位賦能的各種應用蓬勃發展，將有助於壓抑國家與企業的用電／碳排量。
為驗證AI數位賦能與先進網路是否有助於抑制全球碳排量，本研究參考前述模型設定，結合了世界銀行、國際電信聯盟（ITU）、主計總處、環保署等四大數據資料來源，建構一個長達30年、涵蓋158國的經濟發展及能源使用指標的追蹤資料模型（Panel Data），探討網路使用與能源需求間的關係。經模型分析後得到2個重要結果：
- 對多數國家而言，網路使用增加會引發更多的用電與碳排量：當網路普及化，首當其衝的是建置大量的基地台與伺服器，以及運用多樣的資通訊設備協助企業與民眾使用通訊服務，享受數位生活的便利性，但碳排量亦隨行動網路用戶數增加而上升，此結果與國際研究一致。
- 高數位程度國家，網路使用增加可壓抑用電與碳排的增加量：參考IMD全球數位競爭力報告（2021年），在控制其他重要變數後[注2]，本研究發現前14名高度數位化的國家（含台灣）[注3]，行動網路用戶數增加對每人平均碳排放量有顯著的負向效果。換言之，愈高度數位化的國家，以先進網路與AI數位賦能，可有效壓抑碳排的增加量，協助國家與企業更有效的運用能資源。
利用模型可進一步估算當前AI數位賦能對全球與台灣的減碳效益，如圖2所示：
- 2019年全球總碳排量33,200百萬公噸，高數位程度的14國所壓抑的總碳排量估計為729.5百萬公噸，換言之，若無AI數位賦能效益，全球的總碳排量將增加2.2％至33,929.5百萬公噸。
- 2019年AI數位賦能壓抑台灣的減碳量約為29.5百萬公噸，若無此效益，台灣的碳排放量估計將增加至285.5百萬公噸，台灣AI數位賦能減碳效益約為10.3％。
總結以上，AI與先進網路通訊讓各種數位賦能應用成為可能，廣泛運用可有效提升能資源效率，協助全球與台灣邁向減碳目標。
[注1]如Afzal, M. N. I., & Gow, J.(2016)、Saidi, K., Toumi, H., & Zaidi, S.(2017)、Husaini, D. H., & Lean, H. H.(2022)等。
[注2]包括經濟成長、國家規模等。
[注3]依序為美國、香港、瑞典、丹麥、新加坡、瑞士、荷蘭、台灣、挪威、阿拉伯聯合大公國、芬蘭、南韓、加拿大與英國，中國為15名。前14名國家2019年總碳排放約占全球22％。
台灣先進網路通訊與AI數位賦能應用效益估算
先進網路通訊更具能源效率
台灣已進入5G世代，因應台灣資料傳輸需求的增加，5G基地台也開始快速布建。一般而言，5G基地台單位能耗高於4G／3G基地台，但因5G具備高速、低延遲、即時海量連結等特性，本研究與國內電信業龍頭－中華電信公司協同研究，在國內傳輸量大幅增加情況下，考慮傳輸速度的世代差異（3G／4G／5G）與基地台耗電量，進行單位傳輸耗能（相同流量的傳輸時間*基地台能耗）的比較。主要發現如下：
- 中華電信5G網路傳輸速度是4G的10倍以上，即便5G設備較耗能，但以單位流量傳輸效率來看，也是4G的5.6～8.1倍。（見圖3，14.6／2.6等於5.6倍）
- 隨時間經過，技術進步讓5G設備傳輸速度提升、單位傳輸效率更優化。
- 隨著AI技術導入，可進一步減少基地台能耗，並提高傳輸速度。例如以AI即時識別和修正網路問題、透過AI自動分配網路資源、無傳輸時自動休眠以減少基地台能耗等。
AI數位賦能應用減碳效益
如同前述，以AI、5G等前瞻技術創造各種數位賦能應用，對台灣將可實現約10.3％的潛在減碳效益。本研究與中華電信公司協同研究，以實際應用案例說明AI數位賦能所帶動的減碳效果。
稅務便民與智慧風控服務
中華電信協助財政部財政資訊中心「智慧便民稅務網站」建置，併同電子申報繳稅系統，讓民眾可透過網路加上多元認證方式完成線上稅務申辦、稅務申報證明、稅款繳納資料等報稅服務，減少民眾／營業人／公務機關實體交通移動與紙張印製，帶動實質減碳效果 [注4]。
本研究參考GSMA與GeSI研究，以下述原則（公式）計算可節省的碳排：
節省碳排[kg CO2e]=碳排係數[kg CO2e / QTY]×計量總數[QTY]
以「減少開車」為例，根據產品碳足跡網得知自用小客車平均一公里碳排0.115公斤、平均每趟來回約20公里，外出使用自用小客車比例約25.8％，2021年線上報稅共125萬件，可得知節省碳排約：
74.2萬 kg CO2e=0.115×20公里×25.8％×125萬件
以相同邏輯考量減少機車（比例約45.2％、一公里碳排0.052公斤）、減少紙張（每次使用3張A4紙，1包紙碳排3.6公斤）等資訊，可計算出該服務節省碳排約128萬公斤。
iEN智慧建築節能服務系統
結合建築軟體與遠端控制，如能源管理系統、AIoT 照明自動偵測、空調、能源儲存等，以達到能源效率的最佳化。
中華電信iEN智慧建築節能服務系統，結合客戶的用電設備進行監控，配合用戶契約容量等設置，降低用戶的電能消耗。 為計算該服務的節能效益，本研究從台電公司統計得知2021年一般住宅每戶每年用電約4,224度、住宅與空調用電占46％、iEN服務約可省電2成、服務全台一般住宅樓層數275件，每度電碳排0.6公斤等資訊，可計算一般住戶節省碳排約：
6.4萬 kg CO2e=0.6×4,224度×46％×20％×275件
該服務範疇含一般住戶、政府機關、大專院校、醫院、企業辦公室、工廠與社區等場域，以相同邏輯並考量不同的服務面積與照明空調占比，可計算出該服務節省碳排約2,893萬公斤碳排。
進一步參考GSMA與德國電信報告，考慮六大應用（智慧生活與工作、智慧交通、智慧建築、智慧能源、智慧教育、智慧健康）、中華電信市占率與各項AI數位賦能專案等，可估算出中華電信公司潛在減碳效益達12.36百萬公噸，相當於減少台北市一整年的碳排放量！若對比公司2021年碳排放（範疇一至三）2.19百萬公噸，將有5.64倍的數位賦能減碳效益！
[注4]本研究亦考慮在家使用筆電、電腦設備與冷氣耗電等負向效果
多用網路 少用馬路
第27屆聯合國氣候變遷大會(COP27)於2022年底召開，192個締約國將重申控制本世紀全球氣溫升幅在2℃以內，甚至是1.5℃，淨零減排成為全球各國與企業的普世價值。台灣以資通訊產業及AI、5G整合應用見長，面對全球氣候風險，導入AI數位賦能應用，擴大影響範疇，將是台灣邁向淨零路徑的重要解方，也是台灣站穩全球供應鏈關鍵伙伴的基石。
「多用網路 少用馬路」點出以AI、5G、大數據、雲端計算、感測器、高速晶片所組成的數位賦能應用，可優化能資源使用效率，顛覆既有生活與工作模式。本研究估算，台灣將可實現約10.3％的潛在減碳效益。欲加速AI數位賦能的潛在效益，提升產業的數位化程度以及鼓勵更多元的智慧應用將是關鍵，這也是在既有的資通訊基礎優勢下，提升台灣永續價值的努力方向。
