先別急著丟廚餘,你知道法國正流行用垃圾發電嗎?
我們想讓你知道的是
在全球能源短缺、垃圾倒是大爆滿的現代,一股如何將垃圾變成黃金的「廢轉能」風潮(waste to energy),正在形成。《關鍵評論網》帶你到法國的鄉鎮,去看看他們如何用廚餘發電。
每天吃不完的便當、或是吃剩的果核,順手丟進廚餘桶裡做回收。不過你有想過,這些廚餘都到哪裡去了嗎?
環保署估計,全台灣去年一共回收了57萬公噸的廚餘,每人平均每天製造快1公斤的廚餘(0.86公斤),而這些回收的廚餘,其中6成是被拿去餵豬,另外3成送到掩埋場做堆肥,沒有進入回收系統的,則混入一般垃圾中,被送進焚化爐或掩埋場。
只是,廚餘含有高度的鹽分,送進焚化爐,會影響焚化爐的使用壽命、降低運轉效率,而因為衛生考量,拿去餵豬的廚餘數量也逐年下降。另外堆肥場四溢的臭味,往往也讓附近居民抗議—桃園市就因為堆肥場有限,2017年開始不再回收果菜類生廚餘,當作一般垃圾處理。無處可去的廚餘,成為台灣潛藏的垃圾危機,也是各地方政府頭痛的來源。
不過近年來,國際上吹起一陣「廢棄物再利用」(waste to energy)的風潮,著重生物能源的開發研究,讓原本就存在的廢棄物,多了重新應用的價值,這股風潮也吹進台灣:環保署2017年宣布,6年內,要在全台北、中、南各蓋一座「生質能工廠」來處理台灣的廚餘,估計一年可以解決全台3%的廚餘(約18萬噸)。不只如此,生質能廠更要把垃圾變「黃金」,廚餘經過厭氧發酵,一年估計可以產生3,300萬度的電力(占全台2016年發購電量的0.01%),賣電給台電,一年預估能入帳1.3億元。
這樣的好康,怎麼做到的?
廚餘到底有多夯?「生質能」工廠給垃圾第二春
廚餘是生質能的一種,生質能指涉的對象其實非常廣,從森林、廢木頭、稻稈穀殼等農業廢棄物,到動物排泄物、屍體、甚至是一般城市垃圾,都是能夠當作能源使用的原料。由於有機物來源廣泛,這也使得生質能成為全世界最有潛力的能源之一,根據國際能源總署(IEA),生質能源是在石油、煤、天然氣後,全球第四大初級能源,甚至還超過核能和其他再生能源。
傳統利用生質能的方法,是直接燃燒木材,或是動物糞便來產熱,不過近年來,生質能可以轉換成更多樣的能源使用,包括了與我們生活息息相關的電和運輸燃料。
透過厭氧發酵技術,廢棄物在密閉的反應器中,能產生出沼氣,而沼氣中的甲烷經過純化後,熱值相當於天然氣,導入引擎發電機處理後,能夠成為日常所需的電力。
一公噸的廚餘,發酵產生的甲烷 (CH4) 可以產生100度的電力。
德國是全球生質能發展最成功的國家之一,德國2000年提出再生能源法令(EEG),強制電力公司以20年的固定電價,保障收購包括生質能在內的再生能源所發電力。另外,為減少種植能源作物(像是玉米)而和糧地「搶地」,德國政府從2004年開始對以禽畜糞肥發電的生質能電廠,給予額外的獎勵金,也逐年提高保證收購的價格。目前德國有8,000多座沼氣發電廠,生質能也成為德國最主要的再生能源供應來源,特別是在供熱及運輸上,而在電力供應上,則僅次於風能,是第二大再生能源。
今(2018)年1月1日早上6點,德國靠著再生能源就能滿足全部的用電。根據德國官方電力市場資訊網站(SMARD),光是風力發電就滿足85%的用電需求,加上水力和生質能發電,正滿足了所有的用電需求。
不要的廚餘、落葉、豬大便,法國拿來產熱發電
鄰近德國的法國,是歐洲第3大生質能發電國家(僅次於德國和義大利)。
位於法國西部的洛克米內(Locminé),是個人口不到5000人的小鎮。西元七世紀,天主教僧侶在這裡建立了修道院,而「洛克米內」在布列塔尼的方言裡,意思就是「僧侶聚集的地方」。
初冬的小鎮,寧靜美好,農田剛完成收割,一片光禿。不過,座落在農田旁的工廠煙囪,此時正冒出滾滾白煙。
這座叫做「虎獅」(Liger)的工廠,是法國第一座結合生質能發電和木材鍋爐的工廠。2013年,法國科學家馬可(Marc Le Mercier)和夥伴決定在家鄉興建這樣一座多功能的生質能廠。
洛克米內小鎮有大片的農地和森林,主要的經濟來源是農業食品工業,製造蔬菜與肉類罐頭。而木材廠不要的木頭、農地淘汰的稻殼、屠宰場的糞便汙水,甚至是附近社區的廚餘,都可以送進「虎獅」工廠。
馬可說,工廠每天要處理50種不同的垃圾,重量高達180噸。這樣多的物料來源,雖然需要比較複雜的技術處理不同種類的有機物,不過好處是,不會擔心單一物料「缺貨」的問題,而經過共同消化處理,更可以提升沼氣中所含的甲烷濃度,增加廢棄物轉換成能源的效率。
而財團法人環境與發展基金會2016年的一份報告更指出,和豬糞、淤泥相比,廚餘的沼氣轉換率是最高的:
- 廚餘:沼氣轉換率0.7 L/g TVS
- 豬糞尿:沼氣轉換率0.5L/g TVS
- 水肥、下水道汙泥:沼氣轉換率0.2L/g TVS
不過,在住家附近蓋沼氣發電廠,難道不怕鄰居抗議嗎?馬可說,關鍵就在厭氧醱酵槽。
指著工廠外2座以自己寶貝女兒命名的厭氧發酵罐,馬可解釋,各處送來的木材、糞尿汙泥就在密閉的反應器中進行發酵,將酸腐異味鎖在裡面,將廢物轉化成珍貴的電力、沼氣、生質燃料。而反應後剩下的沼渣,經過脫硫、乾燥處理後,可以當作肥料,免費提供給附近的農民施肥,一年能為附近的農民省下2萬5千歐元的肥料費。
馬可笑著說,「農民是一定要照顧的,至於屠宰場嘛,他們要付我們錢處理汙水。」
2023年,法國目標關閉所有燃煤電廠
像「虎獅」這樣的沼氣發電廠,目前在法國有450座。為了降低對煤碳、化石燃料的消費,法國計畫要在2023年關閉境內所有的燃煤電廠,用天然氣、生質燃料作為替換。
2015年,在「巴黎氣候協定」簽訂的同年,法國政府通過了極具野心的《能源轉型法》(Energy Transition for Green Growth Act ),訂下了許多目標,包括溫室氣體減量、降低核能發電佔比,也預計在未來10年,徹底改變法國的能源結構,包括了2030年以前,將再生能源的最終能源消費,提升到32%。而根據歐洲環境局(EEA),法國2016年再生能源佔能源消費只有15.73%。
2015年在巴黎舉行的全球氣候高峰會,通過了歷史性的協議,在未來數十年內,全球195個國家與歐盟將致力於大幅減少溫室氣體排放,力保在本世紀結束之前,全球均溫上升不超過攝氏2度,致力遏止全球暖化。
為了讓再生能源達到成長3倍的終極目標,法國政府在2009到2015年間,一共投資了16億歐元作為「熱基金」(Heat Fund),用來支持生質能的開發,取代化石燃料(煤氣或碳),減少溫室氣體的排放。費用包括了支援鍋爐和加熱系統升級,預計每年新增600間生質能發電廠(是德國擴張速度的一半)。
法國智庫ADEME預估,按照這樣的規模,2030年法國將可自產600萬噸油當量的生質能(約60億度電),可做為汽電共生、瓦斯和暖氣使用。
不只發電,廚餘也能當燃料
「我們的電力,能讓這個鄉鎮完全自給自足。」馬可驕傲地說。
虎獅工廠一年可以發1千4百萬度電,除了附近的居民用電,也併入法國配電公司(ERDF)的電網,總共能供應1萬4千戶民生用電。而發電剩餘的熱也不浪費掉,工廠回收熱能作為鍋爐燃料,再透過供暖系統,送到附近近2千戶人家裡,當作暖氣來源。
不只是電力,虎獅工廠還有另一項引以為傲的成就,一年產出相當於55萬公升的「綠色燃料」(沼氣瓦斯),供天然氣車輛使用,不僅排放的溫室氣體低,也比一般的天然氣瓦斯便宜,每公升差了約台幣5元,工廠也聲稱,靠著燃料,一年為車主省下了約200萬歐元的石油帳單,原因就在於法國的碳稅。
法國自2014年推出碳稅制度以來,每排放1公噸的二氧化碳,就要酌收7歐元的碳稅(約台幣253元),逐年上升,到2017年碳稅提高到30.5歐元(台幣1,104元),而《能源轉型法》更打算在2030年,將碳稅增加到100歐元(台幣3,621元)。
雖然生質能燃燒發電,仍然會排放二氧化碳等溫室氣體,不過生質能源最大的價值在於「循環」,植物行光合作用時,會將空氣中的二氧化碳固定下來,儲存在植物體裡。透過科技將植物轉化成生質燃料,在利用燃料的過程中又將二氧化碳釋放回空氣中,透過這樣的循環,能避免釋放額外的二氧化碳到空氣中,一般認為比起燃燒千年以前就存在的石油,更能達到減碳的目標。
為了降低化石燃料的使用,柴油車逐步出場顯然已成為全球趨勢。英國、德國和印度都打算在2030年前達到這個目標,荷蘭和挪威計畫在2025年前達成,而在瑞典,許多公車和汽車也都是以廚餘製造的沼氣當作燃料,瑞典南部的斯坎納省(Skane)甚至訂下2018年前,達到全境零化石燃料的目標。
法國能源部長余洛也在2017年7月宣布,要在2040年以前全面停售汽柴油車、 停用化石能源,余洛表示「這會是一場名副其實的革命。」首先將在2023年以前,讓3%的柴油車(HGV)改使用天然氣瓦斯。
Future Market Insights預測,2015年全球沼氣市場收入總額接近245億美元(約台幣7227億元),而2016年至2026年間,全球沼氣收入預計將再翻倍。雖然北美和西歐目前仍佔據主導的地位,不過亞太地區(特別是印度和中國)在未來十年,將成為推動沼氣市場發展最具吸引力的地區。
報告指出,各國政府的獎勵將成為全球發展沼氣市場最強的動力之一,而隨著對溫室氣體排放越來越嚴格,將有助於沼氣在能源終端產業的使用。而管理廢棄物的費用,將被當作是發展沼氣工程的獎勵。
不過,在2015年,法國的初級能源(TPES)仍然是以化石燃料(46.6%)和核能為大宗(46.4%),再生能源只占了9.2%。作為核電大國,法國在能源上如何優雅的轉型,我們將在下一篇文章中討論。
核稿編輯:楊之瑜
AI 賽局 AWS 保持優勢的秘密!Anthropic 被亞馬遜投資 40 億美金後 Claude 3 模型對上雲企業有何效益?
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在全球擁有數十萬用戶的雲端服務領導業者 AWS 推出之生成式AI平台「Amazon Bedrock」推出滿一周年之際,耳熟能詳的 AI 模型如 Stable Diffusion 、 Claude 、 Mistral 、 Llama 陸續登上 Bedrock 。另一方面, AWS 近期完成對 Anthropic 的 40 億美元投資案,這些佈局背後用意,如何讓 AWS 在長期的 AI 軍備競賽當中,保持領先地位?
打造三層 AI 蛋糕,中層 Amazon Bedrock 累積超過一萬家客戶
關於這幾年 AWS 在 AI 有哪些具體的投入? Mark Relph, Director of Generative AI Go-To-Market, Amazon Bedrock 用了一個比喻,他說:「可以想像我們正在打造一個三層的蛋糕,每一層各有不同目的及功能項目。」
Mark 逐一解釋, 最底層的基礎設施,也就是運算、網絡、架構層,舉例來説, AWS 積極發展兩款用來訓練生成式 AI 的訂製晶片,分別是 AWS Trainium 及 AWS Inferentia ,幫助更多客戶獲得具成本亦得運算能力。另外一個是 AWS 推出全託管的機器學習( ML )服務 Amazon SageMaker ,它讓 AI 開發人員和數據科學家的得以快速建構大型語言模型(LLMs)和其他基礎模型(FMs)。
中間層則是模型層, AWS 透過 Amazon Bedrock ,讓用戶可以透過單一 API 建置生成式 AI 應用程式所需的各種廣泛功能,搭配安全、隱私與負責任的 AI ,幫助企業使用熟悉的 AWS 服務,將生成式 AI 功能安全整合並部署到應用程式之中。蛋糕的最上一層則是應用層,針對各種應用程式內建 AI 功能,一方面幫助開發人員生成程式處理的工具,另一方面則針對商業應用,受惠企業以更有效率打造 AI 助手。
其中, Amazon Bedrock 之所以受到各界關注, Mark 解釋,「因為這是一項屬於無伺服器的全託管服務,開發者不用管理管理任何 IT 基礎設備,可以直接透過 API 嘗試使用 Amazon Bedrock 上面的生成式 AI 模型,接著把模型安全整合到對應的應用程式當中。」
目前累積超過一萬家活躍客戶使用 Amazon Bedrock ,這個雲端 AI 模型平台之所以有這麼高的黏著度,很重要的一個因素就是「集結」多個重要 AI 模型。攤開名單,包含 Stable Diffusion 、 Mistral 、 Llama 、 AWS 自家的 Amazon Titan ,以及 AI 新創公司 Anthropic 推出的 Claude 3 系列模型(包含 Sonnet 、 Haiku 、 Opus ),這些模型提供給客戶多種選擇,讓客戶找到最適合自己的基礎模型,應用場景包含但不限於常見一些
用來生成文本、圖像、音訊或是執行對話、摘要總結、文字處理作業等的應用。
AWS 投資 Anthropic 聯手力推 Claude 3 ,讓 AI 模型「混搭」效率大
今年 3 月,亞馬遜宣布完成對 Anthropic 的 40 億美元投資,談到雙方合作契機, Mark 解釋, AWS 與 Anthropic 有共同的目標,就是提供客戶一個快速、安全及負責任地探索生成式 AI 。拆解雙方的進一步合作細節,目前可知 Anthropic 會採用 AWS 的 Trainium 及 Inferentia 晶片,建構、訓練及部署其 AI 模型,而 AWS 也會在 Amazon Bedrock 開放、存取 Anthropic 最先進的 AI 模型權限。
而 Anthropic 打造的 Claude 3 Opus ,除了登上 Amazon Bedrock 供更多人使用之外, Claude 3 Opus 之所以備受矚目,另一原因是 Claude 3 Opus 在今年 3 月在專門盲測大型語言模型( LLM )能力的 LMSYS Chatbot Arena 排行榜上(資料來源:https://www.ithome.com.tw/news/162023),成功「篡位」拿下冠軍寶座。
根據 Anthropic 測試,處理複雜的開放式問題, Claude 3 Opus 的準確率比 Claude 2.1 提高約兩倍,而且跟其他模型進行特殊知識表現比較,像是研究生水準專家推理、基礎數學等,理解力和熟練度都更為優異。除了有 Claude 3 Opus 的加持, Amazon Bedrock 持續受到歡迎的因素, Mark 給了另一個角度的詮釋。
「我們發現越來越多企業在不同的 AI 模型之間切換,例如用一個模型做文字檔案摘要,接著需要用另一個模型做問題推理及解決,所以他們傾向把模型『串連』在一起,來解決複雜的業務問題。 Amazon Bedrock 正可滿足這樣情境的基礎建設環境,秉持以客戶為中心並從解決問題的角度出發,也是為什麼 Amazon Bedrock 引起客戶共鳴的關鍵,」 Mark 補充道。
除了建置好用的雲端平台環境,從 2023 年開始, AWS 還成立「生成式 AI 創新中心」投入一億美元預算,用來聯結 AWS 平台上的 AI 和機器學習專家與全球客戶,協助構想、設計和推出新的生成式 AI 產品、服務和流程。 AWS 與 Anthropic 內部的合作,也是透過生成式 AI 創新中心的資源,讓更多客戶受惠 Claude 3 系列模型,將 AI 真正普及到各行各業。
把通才 AI 變成公司的專才秘書,負責任 AI 確保企業數據足夠安全
不論是潛力新創公司、領先的成功企業、或是政府組織,前仆後繼成為 Amazon Bedrock 的用戶, AWS 也看到不同產業的生成式 AI 使用情境實際落地。 Mark 提到幾個案例,例如客服部門有 Claude 3 加持,讓人與人的對話過程即時掌握顧客需求,客服同仁可以從 AI 工具獲得文字提示,當下就能完整歸納出給客戶的解答,不僅可減少通話時間又提升對話價值。
除此之外,生成式 AI 還可以在製造業(例如:分析維修手冊提供下次機台需要進修時間)、醫療業(例如:提供該位顧客返家後用藥須注意事項)、金融業(例如:針對該客戶的貸款狀況、提交的財務文件快速指出下一階段業務內容)等領域有所貢獻。
但從上述的情境當中可發現,這類回答往往需要更專業、更適合的答案,而且不能輕易「糊弄」提問者。對此, Cathy Lai, Lead, Service Specialist Team, AWS Taiwan 就提到, Amazon Bedrock 內建負責任 AI(responsible AI) 及 RAG(Retrieval-Augmented Generation) 檢索增強生成功能,可以把大型語言模型從「通才」訓練成「專才」。
不過要把 AI 訓練成專才,當然需要企業內部的知識資料庫內容,包含訓練手冊、技術文件、關鍵數據等資料,藉此讓 RAG 模型內的資訊擷取元件,從新資料來源提取資訊。從而提供給 LLM 使用新的知識及其訓練資料來建立更好的回應,將資料轉換為數值表示並將其儲存在向量資料庫中。此程序建立一個生成式 AI 模型可以理解的知識庫,並使用數學向量計算和表示來計算及確立相關性。因此大語言模型就能更具專業內容和具邏輯性的回答。但企業內部重要資料攸關營業機密,要放到 AI 平台進行模型訓練當然更關注安全性。
對此, Mark 以嚴肅口吻回答,「隱私和安全性。始終是 AWS 最關注也最在意的項目。」目前 Amazon Bedrock 導入防護機制,可設定閾值的內容篩選條件,以篩選涉及仇恨、辱罵、犯罪活動以及提示攻擊等有害內容。同時 Amazon Bedrock 也提供 Guardrails 功能有效實施客製化的安全措施,可以限制大語言模型不提供可能造成財物損失的投資建議等訊息。另外防護機制也會偵測使用者輸入內容和 FM 回應中的個人身分識別資訊(PII)等敏感內容,以保護隱私權。「最後要強調,每家企業的資料不會傳回給 AI 模型供應商,同時 AWS 也絕對不會隨意拿取客戶的資料。」 Cathy 補充道。
展望未來, AWS 會努力尋找用更簡單的方式,給非資工背景的人享受到 AI 效益,甚至自主創建專屬的 AI 應用。 Mark 提到他們有一個「PartyRock」網站(https://partyrock.aws/),底層就是由 Amazon Bedrock 驅動,讓一般大眾在網站根據自身需求(例如希望幫自己的 YouTube 頻道寫腳本)來客製化自己的 AI 應用程式。「可以肯定的是, AWS 將確保提供最好的 AI 工具給我們的客戶,這是永遠不變的承諾!」 Mark 表示。
爲了提供大衆體驗 Claude 3 及其他部分 Amazon Bedrock 平台大語言模型(LLM)的機會,現在就邀請大家限時免費體驗,每一個在本 AWS 網頁開設的測試帳戶現在不需要綁定信用卡、且享有 24 小時內完全免費,讓你輕鬆一鍵創造實驗環境!