【作者】 劉毅弘
【重點摘述】
針對e2industry 所發布「The Top 5 Industrial Energy Efficiency Projects for Maximum Payback」內容所提及提升工業能源效率執行項目重點進行摘述。
- 執行數據分析與能源管理系統，有效增進能源效率
- 節能行動的起點為收集能源使用數據與資訊。能源查核可提供有價值的能源使用數據資訊。
- 即時資訊重要，藉由感測器獲得即時數據，分析數據了解其趨勢，發現異常值，持續監測與衡量改善的情況，完成改善而提升能效。
- 節能投資的起點是建置數據收集程序與系統。從基本程序到各種複雜系統所產出數據進行分析，可協助找出能源使用模式與訂定節能方案。
- 許多公司已實施能源管理系統，但隨著業務、軟體及實施範圍的改變，需再確認EMS的適合用途。
- 持續監測和洩漏檢測，珍貴能源不外流
- 以即時和成本有效的方式監測與檢測主要能源載體的洩漏。載體如：蒸汽、水/冷凝水、燃料及壓縮空氣。
- 感測器技術可在這個領域發揮作用，且具有競爭力。
- 能源管理系統的細節日益細化，除了識別損失並使系統更加節能之外，還具有營運效益。
- 偵測電壓和諧波的異常可以幫助預測性維護並降低停機和停機時間，從而提高生產率。
- 在測量流量時，可根據所需的精度和潛在的節省量安裝合適的儀器。
- 除了連續監測，即使是簡單的洩漏檢測查核，如蒸汽和壓縮空氣，也可以產生效果。空氣壓縮機藉由監測壓縮空氣管線，獲得效率的改進。
- 變速驅動馬達可提高節能效率
- IEA估計，電動馬達使用全球所有電力的43至46％，全球安裝了數億台工業電動馬達，它們是世界上最大用電來源。
- 電動馬達中有90％全速運轉，並使用機械手段來調節輸出。
- 變速驅動器（Variable Speed Drives, VSD）通常使用於大型工業電動馬達，其速度可藉由外部控制器進行調整。它們在程序控制中越來越普遍，並且有助於在使用許多大型電動馬達的工廠中節約能源，例如有效節省泵和風扇的用電。
- 藉由更好地匹配速度，可以節省高達30％的能源。
- 電動馬達的初設成本可低至電動馬達整個生命週期成本的8％（92％是操作運轉與維護成本），變速驅動馬達值得投資，投資回報期短於1年。
- 善用廢熱回收與熱電聯產，可提升能源效率
- 廢熱利用是一個的機會。熱交換器，熱電聯產微型燃氣輪機，都可以幫助創造有價值的節能。
- 熱顯像儀可用於量測與顯示廢熱的溫度與來源。
- 熱電廠的規模從250 KW到10 MW不等。這些發電廠可以配置為利用廢熱來加熱鍋爐的熱電聯產裝置，或者作為熱電冷三聯產發電廠，可以利用廢熱來推動吸收式冰水機，可以驅動暖通空調系統。
- 四聯產發電廠，將電、熱及冷結合在一起，同時從廢氣中回收二氧化碳。二氧化碳可以導入工業製程中，如化學工業或運用於植物生長的溫室等，以減少碳排放。
- 選擇合適燈具，工廠照明有效節能
- 照明消耗全球電力的20％。
- 螢光燈與鈉金屬鹵素燈逐漸由LED和感應式照明所替代。
- 現代照明解決方案的節電效益是可以證明。根據現場所需的照明類型、位置、使用情況及開關週期，可以提供多種選項。
- 感應式啟動是減少浪費的一種的方式，現有的燈座配件亦可以尋求LED來適用，定期清潔工廠窗戶或天窗可以容易獲得較佳的自然採光。
- 規劃照明投資時，LED具有較好的均勻效果，改善了區域照度。安全和員工健康也受益，研究顯示員工可避免受到螢光燈所發出的螢光色彩頻譜所影響。
- 考慮更換燈泡與了解溫度影響。例如， LED在較涼爽的環境中工作良好，但在攝氏35度時，它們會燃燒更亮而減少使用時數。感應式照明具有較低的總生命週期成本，但有較高的設置成本。
照明比較例：
照明類型 瓦 平均服務時間
鈉金屬鹵素燈 400W 8000小時
感應燈 200W 65,000小時
LED 150W 35,000小時
【評析】
針對e2industry 發布「The Top 5 Industrial Energy Efficiency Projects for Maximum Payback」內容所提及提升工業能源效率執行項目重點提出評析：
- 這幾年來在政府單位、廠商及研究機構共同努力，工業能源效率有所提升。文內所提能效提升項目，例如：能源管理、洩漏檢測、使用高效與變頻馬達、廢熱回收及換用高效燈具等，已有推動與執行。然而宜持續關注其執行方式、頻率及實質效果，並思考運用更進步技術方法輔助，以達到更好的能源效率提升。
- 藉由操作與行為改進可以將能源消耗降低10-20％，而投資能源效率技術則可以更進一步將能源消耗降低更多。持續推動節能對於維持工廠的競爭力重要，除了可節省能源成本，亦可對環境友善。可將節省能源成本納入購置新設備或維護設備的預算編列。提升能源效率有助於營運效率，並對操作能力與節能成效產生正面影響。
- 工廠可找出花費最多的能源使用，思考節省與解決方式。審視日常製造過程可能產生的能源損失，透過收集相關數據資訊與分析，以有限的資源，針對具有較大節能潛力項目優先執行。
- 提升能源效率亦可藉由購買更好的高效設備，改變能源的使用方式，最適操作與維護流程，進行設備改造等著手。
- 藉助能源使用的即時可見性，辨識廠內用電需求峰值模式，研究峰值產生原因，找尋降低或轉移峰值的方法。例如由於數個機械系統同時開啟，電壓驟升時會產生啟動尖峰。藉由排序規劃逐步增加機械設備啟動，可以避免過多的能源費用且不會影響生產量。
- 工廠可以使用分析技術來比較過往與現在能源使用情況，以了解其變化。在考慮能源效率策略時，獲取歷史能源需求數據並分析其模式，產生執行能效基準是關鍵考慮的因素。
- 空氣壓縮用於許多工業製程。考慮到空氣壓縮馬達所需的大量電力需求，某些行業的總電力使用量高達20％來自空氣壓縮系統。這使得空壓系統成為能效措施的重要要目標。執行洩漏檢查並處理這些洩漏是常見的措施，大部分洩漏可能發生在有配件、連接器、材料或氣動設備更換的地方，可透過聲音或觸摸來識別。於吵雜作業環境可使用超音波檢測設備來尋找洩漏，可標記出洩漏點。
- 可持續關注國外提升能效最佳實務經驗與新技術，以提供廠商與政府單位參考運用。
【資料來源】
- The Top 5 Industrial Energy Efficiency Projects for Maximum Payback, 20160315,
http://e2industry.com/the-top-5-industrial-energy-efficiency-projects-for-maximum-payback/