根據(jù)能源局統(tǒng)計，目前在臺灣工業(yè)部門約占總用電量一半以上（56%），馬達驅(qū)動系統(tǒng)又占其中64%；若再加入廠區(qū)既有的廠務(wù)設(shè)備，涵括：空壓機、廢水及排氣處理的泵浦、空調(diào)系統(tǒng)的冰水機等驅(qū)動馬達，恐將達到70%；甫於2023年落幕的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會（COP28），更要求實現(xiàn)2030年能效倍增目標(biāo)，顯見透過馬達增效、節(jié)能減碳已刻不容緩！

經(jīng)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(chǎn)品的碳含量，臺灣申報家數(shù)在全球名列前5名，顯示臺灣企業(yè)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(yè)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(shè)備能效提升、產(chǎn)業(yè)與民生使用行為的調(diào)整與改變。

加上早在2023年臺灣大選前，臺電便宣稱累積的巨額虧損已達到3,826億元，選後再經(jīng)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(diào)漲平均電價約11%，民生用電採較低調(diào)幅；產(chǎn)業(yè)用電調(diào)幅較高，但會依經(jīng)營狀況及用電量採取不同調(diào)幅方式，針對各類用戶分群電價調(diào)整。

對於2023下半年用電量正成長產(chǎn)業(yè)調(diào)幅為14%，用電量持平或衰退未達10%產(chǎn)業(yè)調(diào)幅為12%、衰退10%以上產(chǎn)業(yè)調(diào)幅為7%，以減緩對用電衰退產(chǎn)業(yè)衝擊及照顧產(chǎn)業(yè)弱勢。至於用電量0.5億度以上的網(wǎng)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(chǎn)業(yè)用電大戶，則會依用電量規(guī)模調(diào)高15%~25%漲幅。包括臺鐵、高鐵、北捷等公共運輸系統(tǒng)用電大戶已開始醞釀?wù){(diào)漲票價，央行也為此率先宣布預(yù)防升息；若再加入即將公布的2025年碳費，更可能加劇綠色通膨。

圖一 : 用電量0.5億度以上的網(wǎng)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(chǎn)業(yè)用電大戶，則會依用電量規(guī)模調(diào)高15%~25%漲幅。

系統(tǒng)整合高能效馬達 為製造業(yè)深度節(jié)能關(guān)鍵

其實目前各家用電大戶依企業(yè)規(guī)模大小，對於提高使用能源效率都已有不同解決方案?；陡鲊验_始針對馬達及驅(qū)動/變頻器等變速系統(tǒng)開始立法制定馬達最低能效標(biāo)準(zhǔn)（MEPS），除了影響智慧城市、工廠等終端產(chǎn)業(yè)應(yīng)用；更促使國內(nèi)外馬達等傳產(chǎn)機電OEM設(shè)備大廠陸續(xù)投入研發(fā)高能效馬達應(yīng)用，並減少使用稀土來確保產(chǎn)業(yè)永續(xù)發(fā)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(xiàn)已廣泛使用的超高效率感應(yīng)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(chuàng)新材料、變頻技術(shù)，再經(jīng)過後段系統(tǒng)蒐集設(shè)備即時或長期運轉(zhuǎn)狀態(tài)的資訊，於邊緣或雲(yún)端運算分析，打造馬達智慧化聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，帶來更多商機。

然而，由於目前大多數(shù)工廠及其生產(chǎn)設(shè)備，都是針對產(chǎn)能滿載或擴充而選用、設(shè)定較高安全係數(shù)（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(diào)整節(jié)能，一旦自動化系統(tǒng)改變需求，就會促使馬達開始降低轉(zhuǎn)速，以達到IE2/IE3/IE4不同等級的功率輸出範(fàn)圍。

進而搭配後段聯(lián)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(qū)達到低轉(zhuǎn)速、高扭矩目的，還能利用驅(qū)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(xiàn)變速運轉(zhuǎn)節(jié)能、降低保養(yǎng)成本。

圖二 : 目前大多數(shù)工廠及其生產(chǎn)設(shè)備，都是針對產(chǎn)能滿載或擴充而選用、設(shè)定較高安全係數(shù)（裕量）。一旦自動化系統(tǒng)改變需求，就會促使馬達開始降低轉(zhuǎn)速，進而搭配後段聯(lián)軸器和減速齒輪箱，將造成約10%以上機械損失。（source：rockwell automation）

洛克威爾布局製造業(yè)服務(wù) 演產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)企業(yè)

美商洛克威爾自動化公司（Rockwell Automation）也順應(yīng)全球增效節(jié)能的趨勢，強調(diào)在臺灣將扮演「製造業(yè)服務(wù)型產(chǎn)業(yè)鏈主企業(yè)」的角色，滿足如今在臺灣推動工業(yè)4.0和節(jié)能減碳產(chǎn)業(yè)都須具備的本土化特色，專注投入別人不願或不想投入的領(lǐng)域，挹注資源於既有系統(tǒng)整合商（SI）或代理/經(jīng)銷通路。

尤其是因為洛克威爾產(chǎn)品以泛用型居多，較不適合搭配一般專用OEM產(chǎn)業(yè)機械開發(fā)特殊功能，強項反而是在協(xié)助客戶整合軟、硬體及服務(wù)，目前占業(yè)務(wù)比重已從20：80逐步提升至50：50，提供不同產(chǎn)業(yè)的「端到端智慧維運Rockii解決方案」。更須要鏈結(jié)國內(nèi)外多方資源，甚至是同業(yè)合作，共享高難度或指標(biāo)大案；同時透過定期舉行自動化大學(xué)賦能，持續(xù)更新技術(shù)資訊，也吸收來自市場反饋資訊。

例如在過去IE3馬達時代，洛克威爾就曾使用永磁馬達取代鼠籠式感應(yīng)馬達，解決了後者當(dāng)定子感應(yīng)轉(zhuǎn)子造成的一次性轉(zhuǎn)換損失，且效率更佳。近年來在IE4等級產(chǎn)品，則非所有鼠籠式感應(yīng)馬達皆可直接起動，而必須透過變頻器/驅(qū)動器完成；洛克威爾變頻器現(xiàn)也搭配東元、ABB、工研院等不同品牌的IE3~IE5高能效馬達測試，還協(xié)助開發(fā)帶有弱磁性的IE5同步磁阻馬達，減少了對於稀土磁鐵的依賴。

「在進入節(jié)能減碳領(lǐng)域之後，將更能利用所掌握的OEM設(shè)備和End user客戶需求橫向整合，加快找出其中影響的關(guān)鍵。」有別於傳統(tǒng)國內(nèi)外同業(yè)的裝置構(gòu)造簡單、故障率低，卻僅具備單機資訊，需要連網(wǎng)時容易受阻，或須橋接Gateway、加價解鎖才能共享數(shù)據(jù)。洛克威爾的變頻器很早就具備連網(wǎng)功能，可透過開放式通訊協(xié)定EtherCAT及相同軟體、介面，與不同品牌裝置或上層PLC顯示互通資訊，一目瞭然用電及排碳最多環(huán)節(jié)，支援更完善的碳盤查。

接下來深度節(jié)能還須與更多系統(tǒng)訊息整合，控制將更為複雜。例如傳統(tǒng)水泵從單純?nèi)_/關(guān)（ON/OFF），到更精準(zhǔn)管控閥門及通過的流量，甚至是串聯(lián)多泵來增加壓力，但流量不變；以及並聯(lián)多泵後壓力不變，卻須提高流量，從而透過多重考量來達到最佳化。

洛克威爾指出，現(xiàn)今「準(zhǔn)確、效率、穩(wěn)定」三者在自動化系統(tǒng)中其實相輔相成，例如增加變頻器、濾波器等電力系統(tǒng)的污染源，將更為複雜而不利穩(wěn)定性，恐影響其效率、準(zhǔn)確率及耗能，須妥善考量加入時機。

對於許多馬達、變頻器單體廠商而言，可能就不會過度顧慮後段系統(tǒng)如何匹配。洛克威爾則主張納入各家品牌馬達、變頻器、泵，也比較會有議價空間；清楚客戶開出特殊規(guī)格的目的，甚至?xí)懈玫慕ㄗh，而從終端需求、系統(tǒng)整合等更廣泛面向考量。

符合未來節(jié)能減碳將進入深水區(qū)，更要求複雜系統(tǒng)也須兼顧精準(zhǔn)控制、穩(wěn)定性及效率，才能彈性應(yīng)變。例如與馬達、SI合作，推出共同實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的運算工具，且符合於2023年推出IEC61800-9-2定義的驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)依IE4馬達＋變頻器MOTOR+VFD等現(xiàn)場條件的系統(tǒng)效益。

現(xiàn)在使用者只要先得知所需完整製程和加工條件、應(yīng)用情境後，即可根據(jù)後段減速齒輪箱（Gear Box）的慣量來選配合適的馬達、變頻器/驅(qū)動器等，準(zhǔn)確決定最終馬達的最大瞬間輸出功率。讓客戶不必再像過去，為了增加系統(tǒng)裕量，僅憑經(jīng)驗就選取最大規(guī)格、全功率輸出的產(chǎn)品，造成不必要浪費。只要選擇較小輸出功率的馬達，就能達到相同流量。

結(jié)合自動化 構(gòu)建AI數(shù)位分身模型

值得一提的是，洛克威爾現(xiàn)還利用數(shù)位分身（Digital twins）模擬分析，在選型時分別提供Motion Analyzer（單機構(gòu)）、Emulate3D（系統(tǒng)）等最佳化設(shè)計軟體，可讓使用者除了輸入一般所需變頻器/驅(qū)動器規(guī)格、電壓/電流等參數(shù)之外，還能依搭配的驅(qū)動機構(gòu)、變頻器/驅(qū)動器再進化，並納入後段系統(tǒng)共同考量，達到目前更難達到的精準(zhǔn)調(diào)控要求。

但在讓客戶導(dǎo)入Motion Analyzer的最大障礙，便在於初期建模最為困難，必須先提供機械結(jié)構(gòu)足夠的真實數(shù)據(jù)，之後再依各種應(yīng)用方式改變參數(shù)調(diào)整即可，深水區(qū)節(jié)能的紅利也可能更大，不只是變頻器減速節(jié)能，還可能省下燃燒的油、氣（瓦斯）、水（空調(diào)系統(tǒng)水塔）。目前Motion Analyzer也已從單機進化為線上版本，持續(xù)更新資料，會讓此預(yù)診保養(yǎng)軟體變得越來越聰明，未來加入AI發(fā)展也指日可待。

目前洛克威爾透過Emulate3D應(yīng)用數(shù)位分身，不再只是模擬單一機構(gòu)、系統(tǒng)和動力源，而是納入多個動力源，使之產(chǎn)線模擬更為繁複，已可直接導(dǎo)入來突破多站瓶頸，串聯(lián)上層PLC、MES，改善生產(chǎn)效率最佳化，以達到最準(zhǔn)確的效能評估。

圖三 : 洛克威爾利用Emulate3D等最佳化設(shè)計軟體，可讓使用者納入後段系統(tǒng)共同考量，達到目前更難達到的精準(zhǔn)調(diào)控需求。（source：Rockwell Automation）

洛克威爾所提供的健康預(yù)診服務(wù)又分為單機，記錄馬達、變頻器運轉(zhuǎn)時間以定期排修、保養(yǎng)，並在預(yù)測馬達電流異常時切斷?，F(xiàn)已建立異常狀態(tài)資料庫、將3D模型內(nèi)建在變頻器晶片，未來只要不斷加入外在變數(shù)，即可由本機產(chǎn)出預(yù)知壽命結(jié)果。

另因為目前進行「分散式健康預(yù)診（Predictive analytics for maintenance）」的每次取樣時間較短，比起說明書或系統(tǒng)預(yù)測時間更為精準(zhǔn)。洛克威爾還會針對重要關(guān)鍵元件提供預(yù)診維運服務(wù)，善用累積超過10年的數(shù)據(jù)，可在系統(tǒng)面將資料上傳，延長使用壽命。再透過集中式監(jiān)測運行狀態(tài)GuardianAI分析，整合系統(tǒng)面的製程與數(shù)學(xué)專家的不同意見；同時利用現(xiàn)有變頻器充當(dāng)感測器，來監(jiān)控馬達電壓/電流、溫度變化是否正確及調(diào)整，一次性輸出結(jié)果。

近期還將發(fā)表2023年新併購的OTTO公司，主要提供自主移動機器人AMR等產(chǎn)品主要價值，與上層MES連結(jié)各機臺、關(guān)鍵元件，讓現(xiàn)今工廠與OEM設(shè)備分開更有助節(jié)能。另由CUBIC提供依IEC 61439規(guī)範(fàn)設(shè)計的「ODI（Overseas Direct Investment）」，標(biāo)準(zhǔn)框架、箱體符合歐美規(guī)範(fàn)；且方便與既有配電盤廠商合作，只要是採取1600A以下設(shè)計，就不必再額外認(rèn)證，方便臺灣製造業(yè)全球設(shè)廠布局。

大同公司扮演電力與智慧能源先驅(qū)

在今年智慧減碳城市展期間，大同也以電力整合專家之姿，強調(diào)從更新高耗能設(shè)備著手往往節(jié)電效果顯著，已有多項已實際應(yīng)用到客戶端的高效節(jié)能設(shè)備。其中在馬達本體方面，大同既利用電磁模擬分析、轉(zhuǎn)子動態(tài)、散熱（冷卻）流場分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)用3D分析等軟體，達成最少材料、最低成本的開發(fā)設(shè)計，最新生產(chǎn)銷售的永磁、非稀土鐵氧體及無磁鐵磁阻馬達，已可達到IE5、IE6等級的實績。

圖四 : 在今年智慧減碳城市展期間，大同以電力整合專家之姿，強調(diào)從更新高耗能設(shè)備著手往往節(jié)電效果顯著，已有多項已實際應(yīng)用到客戶端的高效節(jié)能設(shè)備。（攝影：陳念舜）

大同公司電力事業(yè)群馬達事業(yè)部廠長藍啟華表示，早在2010年大同便與中鋼合作開發(fā)全臺首具碳足跡驗證馬達，宣示正式跨入節(jié)能產(chǎn)業(yè)，目前則正進行EMS（Energy Management System），透過大同能源智慧管理系統(tǒng)確實掌握各耗能設(shè)備狀態(tài)，並經(jīng)由數(shù)據(jù)分析加以改善達節(jié)能目的。由大同自行開發(fā)的TiMS是專為馬達產(chǎn)品研發(fā)的IoT智慧感測器，採遠端監(jiān)控方式並記錄馬達溫度、震動來協(xié)助客戶維運保養(yǎng)。

加上大同長期代理銷售日本東芝與技術(shù)合作的變頻器/驅(qū)動器，挾累積數(shù)十年優(yōu)化客戶系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗，於近期自行開發(fā)銷售；並結(jié)合EV動力及變頻馬達系統(tǒng)，協(xié)助客戶發(fā)展綠色節(jié)能的永續(xù)設(shè)計產(chǎn)業(yè)擴展商機。

目前大同馬達IE4 1HP~200HP全系列已開發(fā)上市，可供工廠或設(shè)備廠商提高能效、降低排碳，正式進軍歐美、臺灣、日本及東南亞市場。現(xiàn)正積極開發(fā)IE5、IE6永磁馬達及磁鐵輔助型磁組馬達，更積極與各種產(chǎn)業(yè)合作開發(fā)高效率專用馬達。因為該系列產(chǎn)品符合國際IEC 60034-1 IE4效率標(biāo)準(zhǔn)，已取得半導(dǎo)體等電子業(yè)、石化鋼鐵業(yè)、風(fēng)機水泵業(yè)等廠商使用。

在系統(tǒng)面節(jié)能減碳方面，大同也積極與國內(nèi)外大型冷凍空調(diào)系統(tǒng)廠商合作，開發(fā)生產(chǎn)高效率驅(qū)動馬達，搭配變頻節(jié)能，發(fā)展高效率綠能產(chǎn)業(yè)。例如大同直流變頻箱型機年度運轉(zhuǎn)可節(jié)省33.7%的耗電量，即相當(dāng)於減少1,755kg/年的碳排放量。變頻高顯熱箱型機由交流導(dǎo)入直流的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的交流機組相比耗電量將減少24.5%，年排碳量更是減少12.2%以上，完全滿足伺服器機房、交換機房等空調(diào)所需。食品、醫(yī)藥、電子業(yè)以高溫?zé)岜脵C替代鍋爐加熱耗能，節(jié)能效益比傳統(tǒng)鍋爐節(jié)能38%，且維護成本低，易於保養(yǎng)。

且由於大同早期承包臺電清流、水簾、高屏、社寮等地水力發(fā)電系統(tǒng)，2023年再與日本工營（NK）技術(shù)合作生產(chǎn)，外銷日本最大額定5450KVA、近億臺幣的中大型水力發(fā)電機陸續(xù)出貨；另加入臺灣小水力聯(lián)盟發(fā)展，配合各家業(yè)者的場域需求，開發(fā)生產(chǎn)專用的高效直驅(qū)永磁馬達。

**刊頭圖（source：rockwell automation）