馬達自動化系統加速節能

圖一 : 用電量0.5億度以上的網路資料中心、用電量5億度以上且2年用電平均正成長的產業用電大戶，則會依用電量規模調高15%~25%漲幅。

[作者 陳念舜]

根據能源局統計，目前在臺灣工業部門約佔總用電量一半以上（56%），馬達驅動系統又佔其中64%；若再加入廠區既有的廠務設備，涵括：空壓機、廢水及排氣處理的泵浦、空調系統的冰水機等驅動馬達，恐將達到70%；甫於2023年落幕的《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會（COP28），更要求實現2030年能效倍增目標，顯見透過馬達增效、節能減碳已刻不容緩！

經濟部次長曾文生近日也表示，自從歐盟CBAM去年底試行以來，廠商須申報進口產品的碳含量，臺灣申報家數在全球名列前5名，顯示臺灣企業對碳定價非常敏感。估計臺灣全年碳排約2.7億噸，其中將近一半的碳排來自電力；若企業能少用1度電，平均碳排就會下降，提高能源效率非常重要，包含廠商設備能效提升、產業與民生使用行爲的調整與改變。

加上早在2023年臺灣大選前，臺電便宣稱累積的鉅額虧損已達到3,826億元，選後再經電價費率審議會提出今年上半年（4~9月）的最新電價費率，自4月1日起調漲平均電價約11%，民生用電採較低調幅；產業用電調幅較高，但會依經營狀況及用電量採取不同調幅方式，針對各類用戶分羣電價調整。

對於2023下半年用電量正成長產業調幅爲14%，用電量持平或衰退未達10%產業調幅爲12%、衰退10%以上產業調幅爲7%，以減緩對用電衰退產業衝擊及照顧產業弱勢。至於用電量0.5億度以上的網路資料中心（Internet Data Center；IDC）、用電量5億度以上且2年用電平均正成長的產業用電大戶，則會依用電量規模調高15%~25%漲幅。包括臺鐵、高鐵、北捷等公共運輸系統用電大戶已開始醞釀調漲票價，央行也爲此率先宣佈預防升息；若再加入即將公佈的2025年碳費，更可能加劇綠色通膨。

系統整合高能效馬達 爲製造業深度節能關鍵

其實目前各家用電大戶依企業規模大小，對於提高使用能源效率都已有不同解決方案。基於各國已開始針對馬達及驅動/變頻器等變速系統開始立法制定馬達最低能效標準（MEPS），除了影響智慧城市、工廠等終端產業應用；更促使國內外馬達等傳產機電OEM設備大廠陸續投入研發高能效馬達應用，並減少使用稀土來確保產業永續發展。

包括歐盟自2023年起，要求100kW以上功率馬達皆須達到IE4等級之後，中國大陸也宣示將於2024年跟進，臺灣與新加坡則訂於2025年實行。除了現已廣泛使用的超高效率感應馬達（≧IE5），還有永磁馬達（PM）及同步磁阻馬達等選項將成主流，並引進創新材料、變頻技術，再經過後段系統蒐集設備即時或長期運轉狀態的資訊，於邊緣或雲端運算分析，打造馬達智慧化聯網系統，帶來更多商機。

然而，由於目前大多數工廠及其生產設備，都是針對產能滿載或擴充而選用、設定較高安全係數（裕量），卻忽略了中小型馬達未必都要全負載運行，而必須採用變速（1200rpm~1800rpm）控制來調整節能，一旦自動化系統改變需求，就會促使馬達開始降低轉速，以達到IE2/IE3/IE4不同等級的功率輸出範圍。

進而搭配後段聯軸器和減速齒輪箱時，仍有約10%以上機械損失待排除，目前10kW以下馬達要達到IE5等級，還有許多待提升能效的空間。倘若能改由馬達直驅達到低轉速、高扭矩目的，還能利用驅動器直接控制馬達、耦合到扇葉，達到最佳速度控制和整體效能，以實現變速運轉節能、降低保養成本。

【欲閱讀更豐富的內容，請參閱2024.4月(第101期)IPC增智慧保安全智動化Smart Auto雜誌】

2024.4月(第101期)IPC增智慧保安全