馬達驅動永續運行不止

2023-11-19 10:07 聯合新聞網／智動化

圖一 : :根據IEA對於2050淨零排放路徑規劃，包括高效率馬達在內的的能源效率提升，將是最先被導入的措施。（source：ABB）

[作者陳念舜]

面對2026年歐盟將正式上路的碳關稅機制（CBAM），與台灣已成立的碳權交易所、2025年的碳費制度勢在必行。對於在工業用電佔比舉足輕重的馬達和相關設備、系統等廠商，也必須思考該如何協助客戶引進創新材料、變頻技術，實踐增效低碳生產，兼顧效能和品質，以確保企業永續營運。

根據國際能源總署（International Energy Agency；IEA）2050淨零排放路徑規劃（Net-Zero Emissions by 2050 Scenario；NZE），工業部門的排碳量在2030年必須下降20%，2050年下降93%。未來30年達成全球能源系統脫碳的主要支柱為：能源效率提升、行為改變、電氣化、再生能源、氫及氫基燃料、生質能源、碳捕獲再利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage；CCUS）等。

包括高效率馬達在內的能源效率提升也是最先被導入的措施，促成各國陸續訂定馬達最低能效標準（MEPS），台灣也在2016年將馬達最低能效提升至IE3等級；並隨著歐盟自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，台灣與新加坡則訂於2025年實行。國際上主流馬達製造商因此紛紛致力於開發更高效率馬達，除了現已廣泛使用的感應馬達之外，還有永磁馬達及同步磁阻馬達等選項。

其中感應馬達常被認為已達到瓶頸，難以達到更高能效，卻可透過先進的電腦輔助設計優化磁路、高度自動化設備提升品質穩定性，以及低鐵損與薄型矽鋼片的發展。永磁馬達則因毋須通電就帶有磁場且磁通密度高，所以馬達高效且體積小於感應馬達，可在短時間內即達到高轉速、出力更快、耗能更少。

由於永久磁鐵需要使用釹鐵硼等稀土金屬打造，導致製造成本及供應鏈風險較高，早期以低轉速直驅應用場域為主，差別在於磁鐵擺放位置、來源，以及量產的品質、效率，還要考慮變頻技術。問世已有30年以上的同步磁阻馬達，則經過最佳化的磁障層設計、與驅動器間搭配的優化後，可在無磁石輔助的條件下達到IE5能效，又因近年來成功量產而普及。

台灣市場上大多數馬達雖然均已達到IE3能效等級，或跟進日本以採用永磁馬達居多，但因為執行並不嚴格，還有不少業者因為主要是搭配OEM設備出口東南亞等地，所以經常只提供IE1/IE2馬達。