AI在減碳、碳管理、能耗問題的應用

運用人工智慧技術協助企業實現永續發展目標,優化能源使用,降低碳足跡

全球氣候變遷與淨零碳排目標

全球氣候變遷已成為本世紀最嚴峻的挑戰之一。科學證據明確指出,人類活動,特別是燃燒化石燃料,導致溫室氣體濃度急劇上升,進而引發全球暖化、海平面上升、極端天氣事件頻發等一系列問題。

企業面臨的碳管理挑戰

在全球追求淨零碳排的浪潮下,企業不再能置身事外。來自政府法規、投資者壓力、供應鏈要求以及消費者意識抬頭等多方面的力量,正驅使企業將碳管理納入核心營運策略。

  • 碳排放數據的準確盤查與核算
  • 減排目標的設定與路徑規劃
  • 供應鏈的協同減碳
  • 新技術的導入與整合

AI技術如何協助解決碳管理問題

人工智慧(AI)技術以其強大的數據分析、模式識別、預測優化能力,為企業應對碳管理挑戰提供了全新的解決方案。AI可以在碳管理的各個環節發揮關鍵作用,形成一個整合性的智慧管理框架。

  • 智慧監測與盤查
  • 能源效率優化
  • 碳足跡追蹤與管理
  • 減排策略制定與模擬
  • 再生能源整合與預測

AI在碳管理的主要應用領域

碳排放監測

利用AI技術自動收集、分析與監測企業活動的碳排放數據,提高盤查的準確性與效率。

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能源優化

透過AI分析能源使用模式,優化設備運行參數與生產排程,最大化能源使用效率。

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碳足跡計算

運用AI技術自動化碳足跡計算過程,追蹤產品生命週期的各階段碳排放。

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整合應用

AI驅動的碳管理整合平台,實現端到端的碳管理,從監測到策略制定。

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AI在碳排放監測的應用

碳排放監測的重要性與挑戰

碳排放監測是企業實現碳管理與減排目標的基礎。唯有準確掌握碳排放的來源、數量與變化趨勢,企業才能制定有效的減排策略,評估減排措施的成效,並符合日益嚴格的法規要求與資訊揭露標準。

然而,傳統的碳排放監測面臨諸多挑戰:

  • 數據收集的複雜性與不完整性
  • 數據品質與一致性
  • 碳排放因子的動態變化
  • 法規與標準的多元化

AI技術在碳排放數據自動化收集與分析的應用

AI技術正徹底改變碳排放數據的收集與分析方式,使其更加自動化、精準與即時:

  • 智能感測與數據採集:結合物聯網(IoT)技術,AI可以協助企業建立全面的感測網絡,自動收集各類排放源的實時數據。
  • 數據清洗與異常檢測:AI算法可以自動識別並處理數據問題,如缺失、異常或不一致的情況。
  • 自動化報告與視覺化:AI系統可以根據不同的報告標準,自動生成符合要求的碳排放報告。
  • 深度洞察與關聯分析:AI不僅能處理結構化數據,還能分析非結構化數據,從中提取有價值的信息。

智慧減碳排程系統案例分析

工研院開發的「智慧減碳排程系統」,針對航運業的減排挑戰提供了創新解決方案。該系統運用數學模型最佳化手法,結合網站產出排船配單結果,為航運企業提供精準的船隊規劃決策,包括:

  • 航行航線順序優化
  • 航行時間與速度調整
  • 港序與換線優化
  • 貨物裝載量優化

系統的核心是一套基於機器學習的預測模型,實施結果顯示,採用智慧減碳排程系統的航運企業,平均可減少10-15%的燃油消耗與碳排放,同時提高5-8%的運輸效率。

AI在能源優化的應用

能源優化在減碳中的關鍵角色

能源優化在全球減碳戰略中扮演著核心角色。根據國際能源署(IEA)的研究,能源生產與使用相關的活動佔全球溫室氣體排放的約73%,這使得能源系統的優化成為實現淨零碳排目標的關鍵路徑。

能源優化的重要性體現在多個層面:

  • 能源效率提升是最具成本效益的減碳手段
  • 能源系統的智能化管理可以優化能源供需平衡
  • 能源使用行為的優化也是重要環節

建築能源管理系統(BEMS)中的AI應用

建築部門消耗了全球約40%的能源,產生約1/3的溫室氣體排放,是能源優化的重要戰場。建築能源管理系統(BEMS)結合AI技術,正在徹底改變建築的能源使用方式。

AI驅動的智能BEMS核心功能

  • 預測性能源需求管理
  • 自適應設備控制
  • 異常檢測與預測性維護
  • 用戶行為分析與引導

工廠能源管理系統(IEMS)中的AI應用

工業部門是能源消耗與碳排放的主要來源之一,佔全球終端能源消耗的約37%。工廠能源管理系統(IEMS)結合AI技術,正在為工業企業帶來前所未有的能源優化機會。

AI驅動的IEMS關鍵應用

  • 製程能效優化
  • 負載預測與能源調度
  • 設備性能監測與優化
  • 能源平衡與回收利用

智慧電網與需求響應的AI技術

電力系統是能源轉型的核心,而AI技術正在加速智慧電網的發展,使電力系統更清潔、更高效、更可靠。

AI在智慧電網中的關鍵應用

  • 負載預測與電網規劃
  • 可再生能源預測與整合
  • 智能需求響應
  • 分布式能源協調控制

AI在碳足跡計算的應用

碳足跡計算的意義與挑戰

碳足跡計算是企業碳管理的基石,它提供了量化、追蹤和管理溫室氣體排放的方法論框架。準確的碳足跡數據不僅是制定減排策略的基礎,也是滿足監管要求、回應投資者關切和提升品牌形象的關鍵。

然而,傳統的碳足跡計算面臨諸多挑戰:

  • 數據收集的複雜性與不完整性
  • 計算方法的標準化與一致性
  • 數據質量與可靠性
  • 動態更新與持續監測

實時監控與數據分析的AI技術

AI技術正徹底改變碳足跡數據的收集與分析方式,使其更加自動化、精準與即時:

  • 智能數據採集與整合:AI結合物聯網(IoT)技術,可以建立全面的數據採集網絡,自動收集企業各環節的碳排放相關數據。
  • 數據清洗與異常檢測:AI算法可以自動識別並處理數據問題,如缺失、異常或不一致的情況。
  • 深度分析與洞察挖掘:AI不僅能處理結構化數據,還能分析非結構化數據,從中提取有價值的信息。
  • 可視化與決策支持:AI系統可以將複雜的碳足跡數據轉化為直觀的視覺化展示,支持決策制定。

自動化碳足跡計算系統

傳統的碳足跡計算往往是一個耗時、費力且容易出錯的過程,需要大量的人工數據收集、處理與計算。AI驅動的自動化碳足跡計算系統正在徹底改變這一現狀。

自動化系統的主要功能

  • 自動化數據收集與處理
  • 智能排放因子管理
  • 自動化報告生成
  • 持續優化與學習

例如,以員工搭乘計程車並向公司報銷為例,當員工使用企業簽單、系統成立用車報銷單後,AI系統將自動計算形成碳排放數據,並於後台分類計算碳排放資料,無需任何人工干預。

AI在碳管理的整合應用

隨著企業碳管理需求的日益複雜化,單點解決方案已難以滿足全面碳管理的需求。AI驅動的碳管理整合平台應運而生,它將碳排放監測、能源優化、碳足跡計算等功能整合在一個統一的平台中,實現端到端的碳管理。

AI驅動的碳管理整合平台

整合平台的核心架構與功能

  • 數據整合層:平台首先解決的是數據整合問題,通過AI技術將分散在企業各系統中的數據匯聚、清洗與標準化。
  • 分析引擎層:平台的核心是強大的AI分析引擎,它能夠進行多維度的碳排放分析,識別排放熱點與趨勢。
  • 應用服務層:平台提供豐富的應用服務,滿足不同用戶的需求,如高管儀表板、運營工具、報告生成器等。
  • 協作生態層:平台還支持企業內外的協作與生態建設,如供應商門戶、投資者界面等。

碳中和策略制定的AI輔助工具

實現碳中和是一個複雜的系統工程,需要制定科學、可行的長期策略。AI輔助工具正在革新碳中和策略的制定過程,幫助企業與組織設計最優的減排路徑。

AI在碳中和策略制定中的應用

  • 科學減排目標設定:AI工具可以幫助企業設定符合科學的減排目標,如基於IPCC情境的減排路徑模擬。
  • 減排措施組合優化:AI可以從眾多可能的減排措施中,設計最優的組合方案,平衡減排效果、成本、時間等因素。
  • 情境分析與風險評估:AI系統可以模擬不同情境下的減排路徑,評估技術進步、政策變化、市場趨勢等外部因素的影響。
  • 減排進展追蹤與調整:AI工具可以持續追蹤減排進展,及時調整策略,確保目標實現。

實際案例研究

Google:AI驅動的數據中心能效優化

Google部署了DeepMind開發的AI系統,優化數據中心運行:

  • AI系統分析數千個傳感器的數據,包括溫度、功率、泵速等
  • 系統學習數據中心的複雜動態行為,建立精確的預測模型
  • AI自動調整冷卻系統參數,優化能源效率

成效:AI系統將數據中心冷卻能耗降低了40%,整體PUE(電能使用效率)提升了15%,每年節省數億度電,減少數十萬噸碳排放。

中鋼:AI優化鋼鐵製程能效

中鋼導入AI技術提高鋼鐵燒結製程良率:

  • 部署了數百個傳感器,監測燒結過程中的溫度、壓力、氣體成分等參數
  • 利用深度學習算法分析這些參數與燒結質量、能源消耗的關係
  • 建立了製程參數的實時優化模型,自動調整控制參數

成效:每年減少約2.2萬噸的碳排放,燒結良率提高了5%,能源效率提升了8%。

遠傳電信:AI驅動的電信網絡能源優化

遠傳電信面臨著提高網絡能效與維持服務質量的雙重挑戰:

  • 與愛立信合作,部署了服務連續性AI應用套件
  • AI系統分析網絡流量模式、用戶行為與服務需求
  • 在保證服務質量的前提下,系統自動調整無線接入網(RAN)設備的工作模式

成效:該系統每天降低了25%的RAN能耗,年減少碳排放約5,000噸,同時網絡性能指標保持穩定。

教學影片

AI淨零減碳系統介紹

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台灣企業減碳實踐:運用AI前瞻技術

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IOT and AI 淨零路徑上的重要科技

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精華剪輯|AI在淨零轉型的應用

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