馬達自動化系統加速節能

图一 : 用电量0.5亿度以上的网路资料中心、用电量5亿度以上且2年用电平均正成长的产业用电大户，则会依用电量规模调高15%~25%涨幅。

[作者 陈念舜]

根据能源局统计，目前在台湾工业部门约占总用电量一半以上（56%），马达驱动系统又占其中64%；若再加入厂区既有的厂务设备，涵括：空压机、废水及排气处理的泵浦、空调系统的冰水机等驱动马达，恐将达到70%；甫于2023年落幕的《联合国气候变化框架公约》第28次缔约方大会（COP28），更要求实现2030年能效倍增目标，显见透过马达增效、节能减碳已刻不容缓！

经济部次长曾文生近日也表示，自从欧盟CBAM去年底试行以来，厂商须申报进口产品的碳含量，台湾申报家数在全球名列前5名，显示台湾企业对碳定价非常敏感。估计台湾全年碳排约2.7亿吨，其中将近一半的碳排来自电力；若企业能少用1度电，平均碳排就会下降，提高能源效率非常重要，包含厂商设备能效提升、产业与民生使用行为的调整与改变。

加上早在2023年台湾大选前，台电便宣称累积的巨额亏损已达到3,826亿元，选后再经电价费率审议会提出今年上半年（4~9月）的最新电价费率，自4月1日起调涨平均电价约11%，民生用电采较低调幅；产业用电调幅较高，但会依经营状况及用电量采取不同调幅方式，针对各类用户分群电价调整。

对于2023下半年用电量正成长产业调幅为14%，用电量持平或衰退未达10%产业调幅为12%、衰退10%以上产业调幅为7%，以减缓对用电衰退产业冲击及照顾产业弱势。至于用电量0.5亿度以上的网路资料中心（Internet Data Center；IDC）、用电量5亿度以上且2年用电平均正成长的产业用电大户，则会依用电量规模调高15%~25%涨幅。包括台铁、高铁、北捷等公共运输系统用电大户已开始酝酿调涨票价，央行也为此率先宣布预防升息；若再加入即将公布的2025年碳费，更可能加剧绿色通膨。

系统整合高能效马达 为制造业深度节能关键

其实目前各家用电大户依企业规模大小，对于提高使用能源效率都已有不同解决方案。基于各国已开始针对马达及驱动/变频器等变速系统开始立法制定马达最低能效标准（MEPS），除了影响智慧城市、工厂等终端产业应用；更促使国内外马达等传产机电OEM设备大厂陆续投入研发高能效马达应用，并减少使用稀土来确保产业永续发展。

包括欧盟自2023年起，要求100kW以上功率马达皆须达到IE4等级之后，中国大陆也宣示将于2024年跟进，台湾与新加坡则订于2025年实行。除了现已广泛使用的超高效率感应马达（≧IE5），还有永磁马达（PM）及同步磁阻马达等选项将成主流，并引进创新材料、变频技术，再经过后段系统搜集设备即时或长期运转状态的资讯，于边缘或云端运算分析，打造马达智慧化联网系统，带来更多商机。

然而，由于目前大多数工厂及其生产设备，都是针对产能满载或扩充而选用、设定较高安全系数（裕量），却忽略了中小型马达未必都要全负载运行，而必须采用变速（1200rpm~1800rpm）控制来调整节能，一旦自动化系统改变需求，就会促使马达开始降低转速，以达到IE2/IE3/IE4不同等级的功率输出范围。

进而搭配后段联轴器和减速齿轮箱时，仍有约10%以上机械损失待排除，目前10kW以下马达要达到IE5等级，还有许多待提升能效的空间。倘若能改由马达直驱达到低转速、高扭矩目的，还能利用驱动器直接控制马达、耦合到扇叶，达到最佳速度控制和整体效能，以实现变速运转节能、降低保养成本。

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