工廠節能管理

台灣是一個高度工業化的國家,工業部門是最主要的能源耗用者。而在所有產業中,電動馬達為最主要動力來源,且其消耗電力龐大。根據2012年統計資料[2013台灣電力公司永續報告書],全國年發電量約有2117億度電,其中54.9%為工業部門所消耗,住宅及商業部門合計消耗36.3%。而工業用電中約70%為馬達所使用,再加上住商等其他用電,馬達共消耗近50%之全國總發電量。而全球用電情形亦然,2006年全球馬達所耗電能約占總電發電量之46% [International Energy Agency: http://www.iea.org/]。未來因應產業持續發展,能源需求勢必與日俱增,節能已成為眾所關切之重要課題,亦凸顯發展高效率馬達之必要性。

台灣地區天然資源匱乏,近98%能源仰賴進口。而電力約有四分之三來自碳排放量高之石化能源,可謂高發電量等同於高汙染。既然工業發展與用電需求密不可分,若欲落實減碳成效,最佳方法即是節能,而節能最直接的作為就是使用高效率馬達,以降低馬達能耗,期能減緩電廠建置之需求,並有效降低碳排放量。

隨著全球能源與環保問題日趨嚴重,各國除加緊腳步研究替代能源技術之外,無不極力追求馬達效率之提升。而國際間亦相繼制定各種能效標準並逐步提高,以期降低能源需求。最具代表性的即是國際電工委員會(IEC)所制定推動的馬達能效規範,亦即所謂的IE1至IE5。其針對各種功率的馬達訂定效率標準,並從IE1到IE5逐步提高。目前IE4已制定完成,IE5標準則尚在制定中。許多國家已經或即將實施IE3能效標準(例如10馬力以上馬達效率須超過90%),而IE4將更為嚴苛。台灣因法規尚未完全跟上嚴苛的國際趨勢,仍停留於IE1等級,明顯落後許多,而無法規之鞭策,亦造成台灣產業停滯不前,對於產業發展有莫大危機。因此,積極推動國際能效規範實為當務之急。

全球馬達產值估計每年約8,000 億元,台灣亦有約400 億元的年產值,雖為目前世界主要馬達生產國之一,然廠商多為中小企業,自主研發能力不足,相關人才亦極為短缺,如此勢必影響馬達產業發展。而馬達是高度機電系統整合的產品,提升馬達系統效率之方法不外乎:精進馬達磁路設計、使用高品級材料、改善製程技術、變頻驅動以及系統整合匹配等。台灣馬達產業上中下游廠商為數眾多,然而具備馬達設計、組裝、驅動器開發製作等能力之廠商極為少數。大多數廠商只鎖定馬達系統之一小部份進行製造或開發,例如轉、定子鐵蕊製造、繞線設備、線材製造等單一程序技術,故整體技術難以整合與突破,而這往往也是高效率馬達之關鍵。

綜上所述,為落實工業節能,提升馬達效率是重要關鍵,而此包含了高效率馬達應用以及產業技術升級。政府除了須積極推動高效率馬達能效標準之外,並藉由關鍵技術與人才培育,提升國內馬達產業之國際競爭力。誠如李家同資政所指出:馬達實為基礎產業,非傳統產業也!

作者介紹

謝旻甫
成功大學系統系教授 專長:電機(馬達或發電機)設計、馬達驅動控制、機電整合、再生能源(風力、波浪與海流發電)