環盟拜訪台積電,力促提升綠電比例

環盟拜訪台積電,力促提升綠電比例

作者:學術委員會召集人  吳明全 2018年8月31日

                              編輯:吳冠廷

 

台灣第一大用電大戶

 

2018年5月8日總會志工餐會上,台灣環境保護聯盟學術委員會能源組在經過半年的蒐集分析資料後,首次進行台灣離岸風電需求與現況的報告。會後劉志堅會長和廖彬良副會長表示對此議題的重視,學術委員會於是在6月13日中餐會報中再度擴展內容到百頁投影片,進行台灣用電需求、再生能源取代核能與空污的報告,會後大家都同意台積電已經遠遠拋開過去最大用電戶鋼鐵業而成為台灣第一大用電大戶是一件重要的議題,所以責成學術委員會準備更多資料因應。之後7月3日學術委員會召開會議並由學術委員─也是行政院能源及減碳辦公室副執行長─林子倫教授演講台灣能源轉型的政策願景及挑戰,並由學術委員會召集人吳明全以之前學委會中餐會報百頁簡報進行與談,會後更確定台灣環保聯盟必須與台積電接觸討論此議題,後續責成秘書處開始和台積電接洽拜訪事宜。

真誠討論督促進步

 

幾經協商後約定台灣環保聯盟於8月13日赴新竹科學園區參訪台積電。8月13日原本約定上午10點在會議室報告及討論一個小時,預計11點進行一個半小時的現場參訪,但是為了有機會充分討論,台灣環保聯盟由劉志堅會長帶隊,連同賴佩茹副秘書長和學術委員會召集人吳明全一行人9點半就到了會議地點台積電企業總部大樓(在今年7月10日後命名為張忠謀大樓)。在門口換證後車就開入地下室停車場,走入停車場通往內部大門,一打開內部大門左手邊就是會議室,若沒左轉進會議室直直走一小段,往上爬一層樓梯就到一樓大廳直接出去了。台積電安檢非常森嚴,連上廁所都必須保管手機與隨身碟並換磁卡一人一張過門禁,完全無法在內部隨意走動。

 

這次台積電對台灣環保聯盟的拜會並不敢忽視,一次派出了3位資深處長帶領6位經理級員工與會,在交換名片上完洗手間之後會議就提早開始了。主席是由300mm FABs廠務處資深處長莊子壽博士擔任,由台大化工系畢業、中鼎工作後又到台積電工作二十年的陳鏘澤副處長負責簡報,如圖一所示。

 

圖一、8月13日台積電及環保聯盟討論之相關簡報.png

圖一、8月13日台積電及環保聯盟討論之相關簡報

 

台積電首先依據IRDS在2016年的「 More Moore White Paper 」預測三奈米廠N3的電子元件相較於N16元件,能效將提升3~5倍以上,在相同的經濟貢獻下,台積電的能源使用需求(能源密集度)為全國產業的40%,即能源使用效益為全國產業2.5倍,如圖二所示。

 

圖二、台積電表示其能源密集度為全國產業的四成.png

圖二、台積電表示其能源密集度為全國產業的四成

 

台積電接著表示以2015年生產能耗當做基準,2025年新增節能措施將共計節電量28 億度,當年度可減少碳排放量達14.8 億公斤,相較未實施節能措施,總節省用電量約13%。而目前2016~2017年已共採行513項節能措施,累計節能效益達5.9億度。同時台積電已設置太陽能裝置量達4.229MWp,過去3年已向台電購置4億度綠電,佔全國認購6.3億度綠電之64%。規劃中的N3產線將在再生能源市場成熟後,量產3年內購買100 MWp之再生能源裝置量。

 

除了能源使用的優異成果,台積電還表示他們已進化到循環經濟 2.0─廢棄物增值再利用,首創薄膜硫酸銨法,藉由回收硫酸吸收廢水中氨氮後製成30%硫酸銨,再轉製成工業氨水或工業硫酸銨粉末,循環再利用,而且硫酸銨資源化已朝向電子級氨水(朝循環經濟 3.0─電子級產業循環使用)邁進。除此之外,台積電已建置電鍍系統,將廢硫酸銅取得純銅,2017年產出35噸,這樣先在廠內精煉,後續廢水至廢水廠再處理,避免不當棄置之風險。

 

最後台積電引以為傲的是空氣污染防制採全面納管收集:專管全面收集,避免廢氣未經處理直接排放。並且採多段處理:強化現址式設施(Local Scrubber)及中央多段式處理(Central Scrubber)架構。

 

接下來是台灣環境保護聯盟的簡報,由於資安關係簡報室不能下載檔案,所以是以紙本投射方式進行(台積電設備是很齊全的)。台灣環保聯盟首先肯定台積電的改進用心,但是目前的公開數據都顯示台積電是台灣第一大用電大戶。2017年台灣全國總用電量中工業用電佔55.82%(不計電廠自用電),而其中電子零組件製造業就佔了全國總用電的15.95%,依據台積電2017年企業社會責任報告所揭露台積電(含子公司)2017年總用電量為113.9億度,佔全國總售電量的5.24%,如圖三所示,台積電自詡為低碳企業,卻因為用電量大依電力排放係數計算而成為全台第七大排碳企業,如圖四所示。

 

圖三、全國用電分析.png

圖三、全國用電分析

 

圖四、台灣十大排碳企業.png

圖四、台灣十大排碳企業

 

台灣環保聯盟引用報章數據表示未來10年內台積電新增用電需求約210萬瓩,其中2020年南科5奈米製程量產時預計還會再增加72萬瓩一年約63.07億度,2022年南科3奈米製程量產時預計還會再增加125萬瓩一年約109.5億度。也就是說預計未來五年內(至2022年)台積電總用電需求為307萬瓩一年約269億度,未來十年內(至2028年)台積電總用電需求為320萬瓩一年約281億度。這樣的用電增加量是很恐怖的,台積電必須對台灣能源做出更多貢獻才行,至少台積電本於企業社會責任,應該對台灣綠能發展多盡一份心力,如圖五所示。

 

圖五、台灣環保聯盟對台積電簡報的意見

 

台積電最後也同意其產品雖然能耗較小但多銷國外,製造能耗很大是用台灣國內的能源,所以台積電已和風能投資公司簽署合作備忘錄,並和國發會討論在屏東1000公頃農地上設立1GW地面型太陽能電廠(年產電13億度)的可行性,希望將5%的再生能源使用提升到20%,減小台積電的用電量對台灣造成的負擔。

 

除了台積電的簡報之外,台灣環保聯盟也向台積電詢問了幾處CSR報告說明不清楚的問題。有關全氟辛酸(PFOA)於2010年領先台日各廠開始換成替代品,台積電企業環保安全衛生處許芳銘處長表示,原來禁用8碳鏈氟化物,台積電連5、6、7碳鏈氟化物也不用,直接用5以下碳鏈氟化物以避免對全球氣候產生衝擊,到2017年已完全替代。而用量大的NMP溶劑國際上並未要求禁用,但台積電也開始嘗試用其他高極性物質替代。至於台灣環保聯盟所關心台積電用電、用水、GHG排放所換來對台灣經濟貢獻,以及台積電對廢棄物處理的盡職調查和監督管理等資料,企業訊息處資深處長孫又文博士於會後第3天均以補充說明簡報方式提供給台灣環保聯盟。

 

本來預計11點結束的會議,雖然會議提早開始但由於討論熱烈幾乎延長了45分鐘到11點半,莊子壽資深處長必須與台積電副總進行簡報所以由陳鏘澤副處長帶領台灣環保聯盟一行人參訪FAB十二廠,我們將手機及隨身碟放在張忠謀大樓,只帶著身分證件沿著力行六路徒步到300公尺外園區二路的台積電F12。

 

到了台積電FAB十二廠安檢就更嚴了,除了大門口換證之外,整個行程來回總共過了4次安檢門(口袋物品都要掏出否則會響)。首先我們來到地下室待機近零能耗之不斷電系統,過去不斷電系統UPS平常時期也都要經過交直流轉換所以有5%損耗,後來台積電派員赴美取得關鍵技術,能在千分之三秒內自動切換的ATS(其ATS價格和全不斷電系統價格相比是九牛一毛),所以平時繞過UPS直接用交流電,非常時期在千分之三秒內切換到UPS供電,而台積電非常精密的產線並不會發覺電源切換,這樣一來就能將5%的待機耗電降到近乎0%。陳鏘澤副處長代我們詢問負責員工,得知該區有13套UPS,功率介於500~700kVA,總功率約7.8MW(忘了問鋰鐵電池總容量為多少Ah,也許是機密)。

 

接著我們沿樓梯上樓參訪台積電空污防制設備。全面納管收集讓我們既使在廠區內也聞不到溢散的揮發性有機物VOC,而多段處理讓我們看到每個機台都有自己的現址空污防制設施,並經由專用管路集中到中央多段式處理,陳鏘澤副處長向我們解釋要達到嚴格的排放標準,台積電幾乎都用電漿燃燒的方式處理空污,整個架構如圖六所示。

 

圖六、台積電空氣污染防制架構.png

圖六、台積電空氣污染防制架構

 

接著我們又像走迷宮式地來到氨水廢水及硫酸銨回收處理的機台,為了朝向電子級氨水邁進,陳鏘澤副處長向我們傾吐工程師們一再測試改進的辛苦。最後我們走到將廢硫酸銅電鍍取得純銅的區域,完成整個台積電廠區參訪行程,如圖七所示。

 

圖七、台積電循環經濟2.0.png

圖七、台積電循環經濟2.0

 

之前會議上賴佩茹副秘書長曾詢問台積電是否曾和環保團體接觸過,陳鏘澤副處長表示今年也曾接待過環保署詹順貴副署長領軍的40幾個NGO進行參訪,顯然沒有遇過台灣環保聯盟這麼有挑戰性的團體。參訪當晚台灣環境保護聯盟學術委員會將早上簡報檔寄給孫旭輝技術經理,表示簡報其中一個疑義點是台積電用電佔全台用電之比例,台積電認為2017年全台用電量是2614億度,但台灣環保聯盟查詢台電公開資訊2017年全台發購電量2310.8億度,售電量2172.1億度,用電佔比應是以台積電用電量/全台售電量為宜。次日孫旭輝技術經理回信表示台積電是依2018年5月15日經濟部統計處發布的產業經濟統計簡訊我國2017年用電量為2614億度,所以堅持台積電用電是佔台灣總用電量的4.36%而非台灣環保聯盟所算的5.24%,但是不論5.24%或是4.36%都不能改變台積電是台灣第一大用電大戶的事實。

 

相信台積電對於引領台灣產業界與能源轉型早已有相當大的企圖心與規劃。2天後,為了台積電案,南科局於8月15日提出南科二期基地開發案環境差異評估案,雖然用電跟用水都大幅增加,但在台積電承諾未來用電20%將用綠電,每日使用再生水7.3萬噸,因此環評專案小組初審就做成建議通過決議,也創下重大投資開發案,一次就通過環評的紀錄。記者追去台積電進一步採訪,台積電莊子壽資深處長還不知道N3環差已通過,他說台積電態度是支持政府綠能政策,也是重承諾的公司,允諾20%用綠電,如何把綠電接到廠內使用,自己不會做,也會找別人來做,現在已經跟風能投資公司簽署備忘錄,如果太陽能電廠有大型電廠,也會積極合作,克服技術將綠電接到自己家來用,避免台積電的用電量,對台電調度造成困難,報導如圖八所示。N3未來每年用電約百億度,20%購買直供綠電離岸風電以每度5元計算,台積電每年就省去台電躉購電價百億元支出。雖然有些環保團體還是表示疑慮,但台灣環保聯盟肯定台積電對台灣綠能所做的努力,希望台積電能重承諾並持續加油。

 

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圖八、台積電對N3廠使用20%綠電承諾的報導

 

農電共生的重要性

 

台灣環境保護聯盟在台日綠能社區創生論壇上也造成意想不到的影響。8月24日上午9點在立法院紅樓201室舉辦類似辦公聽會的台日綠能社區創生論壇,由日方ARC計劃研究所所長也是一級建築士洞澤正敏(Masatoshi Horasawa)、Studio Puntina代表取締役綿貫行夫(Yukio Watanuki)以及Sigma Engineering專務池田勇司(Yuji Ikeda)博士等三位專家分享透過再生能源促進社區發展與氣候防災經驗,同時由國發會、文化部、能源局、農委會、環保署及綠能業者進行與談。

 

會中台灣環境保護聯盟發言表示,很感謝日方提供相關知識與實做經驗告訴我們農電是可以共生的。我們也都知道植物綠色是因為反射綠光,而沒反射的紅光和藍紫光因為是光合作用需要而被吸收了。更精確地說葉綠素是有行光合作用的普林(porphyrin)色素,其基本結構為四個一氮二烯伍圜的比咯(pyrrole)環連接而成中間含有鎂的有機錯合物,而葉綠素鎂錯合物吸收光譜顏色是藍紫光和紅光,其中藍紫光頻率對應電子能階的躍遷,紅光對應著錯合分子振動能階的躍遷,紅光和藍紫光被吸收後剩下綠光,葉綠素結構及吸收頻譜如圖九所示。所以我們也知道農電共生要透射紅光和藍紫光以行光合作用而讓綠光拿來做太陽光能發電的詳細波長頻譜。

 

圖九、葉綠素結構及吸收頻譜.png

圖九、葉綠素結構及吸收頻譜

 

真正困難的是如洞澤所長所言:如何將可透射紅光和藍紫光的太陽光電薄膜降低生產成本,以便讓農電共生產業達到經濟可行。台灣也算是太陽光電生產大國,國發會應該要儘速協調能源局和工業局和日本技術合作,最快時間在台灣生產可以農電共生的太陽光電薄膜(洞澤所長回應時有說太陽光電薄膜是使用東京大學研發的技術,太陽能板設置的遮蔽率是50%,在日本是以春天到秋天的太陽角度設計太陽能板的位置,主要遮陰處可生產菇類,未遮陰處可生產葡萄等水果)。

 

其次據悉台積電有與國發會討論在屏東1000公頃農地上設立1GW地面型太陽能電廠的可行性,這麼大型的農地設置地面型太陽能電廠絕對要注意農電共生的議題,請國發會務必協調農委會及能源局讓農電共生在台灣成真。

 

最後據了解今年度農委會舉辦了第一屆的金牌農村競賽,8月中農委會李退之副主委才剛率領得獎農村代表赴德農村參訪並帶回超過15件台德農村合作意願書,希望農委會下一屆金牌農村競賽可以考慮將農電共生建立再生能源農村列為競賽評比項目,並持續和德、日等國農村進行交流學習。

 

結論─環盟會持續督促砥礪台積電

 

根據《彭博社》今年8月報導,目前全球市占率排名第 2 的晶圓代工大廠格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)宣布將無限期暫停先進製程發展,退出先進製程發展競賽。此宣布也將使全球半導體產業更依賴目前市占率超過一半以上的台積電。有關各家晶圓代工廠製程演進及2018年上半年全球前十大晶圓代工業者排名如圖十所示。

 

圖十、各家晶圓代工廠製程演進及2018年上半年全球前十大晶圓代工業者排名.png

圖十、各家晶圓代工廠製程演進及2018年上半年全球前十大晶圓代工業者排名

 

台灣環保聯盟相信未來台積電還是會代表台灣在全球半導體業中扮演相當關鍵的角色(同時美中貿易中興事件凸顯中國沒有高科技基礎生產的能力),所以台灣環保聯盟期許台積電除了安定台灣的產業,本於其自詡的企業社會責任,應該對台灣綠能發展多盡一份心力,讓台積電與台灣能夠共存共榮。而半導體先進製程的耗電、耗水是很恐怖的,我們知道台積電已經盡力回收再製讓每一滴水用3.5次(總用水量/自來水供水量,因為要達電子級用水純度所以並不容易),而用電成本也只佔台積電總成本1/10不到,是有能力盡量使用綠電的,所以台灣環保聯盟未來會持續監督台積電,因為台積電企業優秀能力可及,所以應該為台灣擔負更多環境責任,也希望台積電與台灣環境保護聯盟雙方為了台灣,未來能當成伙伴盟友般彼此督促砥礪共同進步。

延伸閱讀:

1-台積公司民國 106 年度企業社會責任報告書:
http://www.tsmc.com/download/csr/2018_tsmc_csr/chinese/pdf/c_all.pdf

2-報導:台積電承諾 3奈米廠20%用綠電(聯合新聞網)
https://udn.com/news/story/11316/3311657