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致更好的未來:「捷能」之道──北捷榮獲節能標竿銀獎的秘密

2018/10/02 |採訪撰文:謝宇程(特約撰稿人) 點閱人次: 435

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北捷人潮圖
圖片提供╱台北捷運公司

2017年12月31日,跨年夜人潮洶湧,台北捷運當日載客量將近260萬人次!來聽聽台北捷運公司分享,如何兼顧服務品質又能降低用電量的「捷能」之道!


這幾年,台北捷運正在發生不合常理的事?!

依照常理想像,夏季日益高溫炎熱,搭捷運的人愈多,服務人次愈多,整體耗電量應該往上增加,電費也應該隨之提高,但台北捷運卻沒有照這個劇本演出!

攤開台北捷運的營運報表,2015 年總旅次量約為 7.24 億人次,到 2016 年成長至 7.46 億人次,增加大約2,200萬人次。不可思議的是,在此同時運輸用電量竟然減少了!再說一遍,不是平均量用電量減少,而是總用電量減少。2015 年捷運系統整體用電約為 7.59 億度,到了 2016 年竟然下降為 7.48 億度,足足減少了近 1,100 萬度,節能成效相當可觀。更令人訝異的是,在這段期間,捷運路線與站體數增加了不少,例如2014 年底松山線通車,2015 年土城線延伸至頂埔站,總共增加了7個車站;但是整體捷運系統的耗電費用卻相對減少了。在 2014 年,系統營運的電費約22.1 億元,到了 2017 年,該項電費支出減至 18.8 億元,大約減 3.3 億元。

台北捷運公司到底變了什麼魔術?這麼神奇!


計畫之始:用得好,用得妙,自然就可以用得少

所有的耗電減少,當然不是魔術,而是來自經營團隊多年的努力。

台北捷運公司自 2006 年開始,設立「節約能源委員會」,並且制定「節約能源實施要點」,將節能視為重要的營運方針。對整體耗能全盤檢視,找尋可以減少能耗的施力點以及有效措施。

北捷經過反複精算與研討,找到合適的評估標準,以每「延車公里(車-公里)」平均耗電量為指標,其算法是:整個台北捷運系統的年耗電量,除以全年所有列車營運行駛里程數的總和。在 2006 年,每「延車公里」耗電量為 39.2 度/車公里。

然而,北捷也擔心,在後續的10年間,台北捷運系統陸續完成二期路網,包括新莊線、蘆洲線、內湖線、南港線東延段、信義線和松山線等。這些地區的居民原本無搭乘捷運的習慣,在開通初期,載客量很可能低於已經營十餘年的既有線路,在算式上,勢必將推升平均耗能,而顯得節能效果不彰。

戰戰兢兢的操作之下,台北捷運的節能團隊從以下4個面向著手,啟動多種具體措施:


改善照明,照度不打折

為了照亮捷運站的每個角落,捷運常耗用大量的能源在照明系統上。在 2006 年時,捷運系統的耗電總量中,照明占了大約 17%。於是,節能小組依據 CNS 照度標準,檢核場站各區域的照度,採用了以下方式減少照明耗電:

一、減少低效益照明
捷運站內原設計中,不少燈具的設計方式並不夠有效益,例如間接照明、燈具隱藏在天花板內或金屬燈片後。於是將上述設計改成直接照明之後,不但具有相同的照明功能,同時達到節能、也更容易維護。另外,捷運站中也常見一個燈架上裝設3支燈管,如果減少成1支燈管,耗電量只有原本的三分之一,但對乘客而言已有充足的照明效果。

圖片提供╱台北捷運公司

二、精準控制照明時間與空間迴路
在原本的設計中,捷運站樓梯間與地面出口的燈往往在同一個開關迴路上,打開樓梯間的照明時,地面出口的燈也同時開啟。其實在白天的時候,地面出口並不需要開燈,自然光源就已經達到非常好的照明效果了。因此,節能小組將所有這類的燈具改成兩個迴路,地面出口的照明在清晨與夜間才開啟。

此外,辦公室、維修機廠等職員使用之廁所及茶水間,照明原本設計為恆常開啟,改為感應式控制後,也省下不少電。

三、更換高效率燈具
北捷逐年淘汰效能較低的白熾燈、鹵素燈、水銀燈、T8 螢光燈、車站廣告燈箱光源,皆更換為功率較佳的 LED 燈。光是在公館站調整照明配置以及更換 884 組燈具之後,每年就節約了大約 21 萬度電力。


調整空調系統,節能之外舒適度仍在

捷運站體中的另一個主要耗電項目是空調系統,占57%用電量。近年來,夏季溫度屢創新高,導致每日高溫時段、每年高溫時期都愈來愈長。溫室效應的影響下,在夏日要維持站體內合宜舒適的氣溫,是極大的挑戰。北捷運用以下方式,有效節約空調的耗電:

一、離峰節電模式
在週間一般上班日,捷運有相當穩定的運載尖峰與離峰。在下午 1到4點,以及晚間 10點 之後,乘客明顯少於上午以及傍晚。在載運的離峰,透過關閉部分冰水主機,配合控制風機開啟數量,在不降低服務品質的前提下,有效減少空調的耗電。
北捷經現場實驗及不斷修正,考量各站人潮特性不同,劃分為不同的節電模式,依不同車站特性,區分平日與假日,甚至細分不同時段進行調整。經實測,節電措施對於站內溫度改變影響不大,車站溫度約可維持在28℃左右。

二、調整參數優化效率
由於各站之間的旅客量不同、尖/離峰時段各異,例如,附近有數間高中的車站,傍晚的人潮可能出現在5點前後,之後搭車乘客隨之減少;而在辦公區附近的捷運站,下班人潮尖峰會落在7點前後。
原本各站空調開啟的時間與強度,都是套用相同的控制模式,這種齊頭式的做法並不實際。經過逐一調查與調整,依各站實際的旅運人潮分配,設定空調開啟的強度與模式,有效達到節能的效果。

三、更新設備優化效能
空調系統的機種決定其能源效能。因此,北捷亦在近年汰換效能不佳的機種,改採冷房效率更高的分離式冷氣機,以及多壓縮機併聯運轉型式的冰水主機,也替節能的目標加分不少。

北捷新空調圖
圖片提供╱台北捷運公司

讓電扶梯休息一下!

除了空調與照明之外,捷運站體內第3個耗能項目即是電扶梯。電扶梯的節能重點在於:無人、少人使用的時候,如何減少沒必要的運轉耗電。北捷採用了兩個方法:

一、無人使用時的怠速功能
在電扶梯的入口段設置感應器,當系統偵測到連續1分鐘無人使用,則轉換為怠速模式,速度由每秒 0.5 公尺降為 0.2 公尺;當有人進入時,可在 5 秒內回復正常速度,使用者的便利性完全不受影響。

二、暫停電扶梯使用
在離峰時段(13:00~16:00)、進出人潮較少的出入口,同一方向有2部以上電扶梯運轉時,暫時關閉部分電扶梯,等到人潮較多之後再行開啟,如此的彈性調度,對節能也很有幫助。

手扶梯圖
圖片提供╱台北捷運公司

列車的動能也可以回收成為電能!

細分捷運系統的耗電可分為兩大部分,第一是車站與廠辦運作的耗電,另一個則是列車系統上的耗電。而列車系統上的耗電,除了提供動力的機電設備外,其餘的耗電項目與車站也相似,無非是照明與空調。因此,在列車系統的節能努力方面,措施如下:

一、燈具
將車廂照明更換為節能效率更好的 LED燈具。

二、空調
對車廂內空調的強度進行更為嚴密的控制,例如設定四季不同的空調強度,以及在離峰時將車廂內的溫度調升1℃。此外,若列車停靠室外的月台,每次開門不免會有冷氣流失散逸。因此,透過調整開車門的時間,在旅客少的車站、離峰時段,將開車門時間予以縮減,有效降低能耗。

三、電源與動力
每當列車的機電系統需要更新時,北捷就會引進較為節能的設備,像是將推進系統改為變頻式,以減少電力耗損。特別的是,還把列車進站煞車減速時原本會變成熱能散失的動能,利用動力回收技術來節能。亦即當有列車煞車減速時,若在同一供應電力的區間有另一輛車正在啟動加速,減速列車的部分動能則可轉成電能,用於推進另一輛啟動中的列車,就節約了部分用於啟動列車的電能,非常巧妙的轉化可用能源。


以太陽能「開源」

除了節流之外,北捷亦嘗試以太陽能發電的方式來「開源」。由於大台北地區地狹人稠,考量高樓遮蔭與反光挑戰,要全面運用太陽能系統並不容易,於是先於北投機廠建物頂樓裝置小規模發電設備評估使用效能。

自 2010 年7 月10 日裝置太陽能板以及發電運作後,至2016 年底為止,總發電量已近 25 萬度,提供辦公室部分照明及插座等低壓設備使用,並可減少 131 公噸二氧化碳排放量。

另外也在 2018 年完成規劃將北投機廠維修廠區屋頂出租給民營太陽能公司,以供太陽能發電之用。預計在建成後,鋪設面積大約1萬7千平方公尺,裝量容量3.8 MW,年發電量達430萬度,足以供應1,100戶家庭1年的用電量,每年減碳量達2,200公噸,相當於6座台北市大安森林公園吸附的二氧化碳量,屆時將成為大台北地區第1個電業等級的太陽光電廠。

北投機廠太陽光電電廠示意圖
圖片提供╱台北捷運公司

兼具「捷能」與服務品質,好還要更好

整體而言,北捷過去十餘年來,以維持服務品質為前提下,依搭車人潮與使用實況,不斷嘗試減少不必要的耗電,並且提升設備效率。這些努力,已有相當顯著的成效。

論及自 2006 年以來的節能成效,台北捷運公司顏邦傑總經理說:「捷運系統運轉能源來自電力,我們透過各項節能措施減少能源消耗,2016 年總節電量約1,335 萬度,合計減少約7,062 公噸二氣化碳排放量。」

以計畫初始時選擇的指標來衡量,平均延車公里耗能,從2006 年的39.2 度/車-公里,至 2017 年已降至31.65 度/車-公里,降幅約19.3%,成效斐然。若換算成碳排放的減量,也有很好的成績表現, 2015 年,北捷的溫室氣體總排放量約為 4 億公斤,考量這一年的服務人次增加了2,000餘萬,總排放量卻反而下降了,每人次的溫室氣體排放強度從 0.558 公斤減少至 0.535 公斤。


表/台北捷運近兩年減少碳排成效表
  2015年 2016年
溫室氣體排放量(kgCO2e) 400,500,589 396,073,559
服務人次(人次) 717,511,809 739,990,166
溫室氣體排放強度(kgCO2e/人次) 0.558 0.535
資料來源/台北捷運公司 2016 年 CSR 報告書

其實捷運本質上已是較為節能的交通工具,只要市民願意多多搭乘,替代機車、小客車運輸,就已經達到一定程度的節能減碳意義。即便近幾年北捷的節能及減排成果相當亮眼,但捷運的使用密度預期會持續上升,目前的節能手段也有固定的極限,大家都非常期待日後有新科技帶來突破性的節能方法,讓節能成效可以不斷提升。

台北捷運能成為台灣的驕傲,不僅在於做到便利、舒適的服務,更在於追求完美、注意細節的企業文化。北捷能再變出什麼魔術呢?我們不妨拭目以待。


關鍵字:台北捷運公司,節能

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