技術專題主編前言｜機械淨零碳排技術專輯主編前言

近幾年來國際社會面臨各項經濟、社會與環境問題，地緣政治也發生巨大變化，全球化貿易、新冠疫情、俄烏戰爭及通貨膨脹等，再再都考驗企業的應變能力及韌性。企業推動ESG (環境 Environmental、社會 Social、治理 Governance)的行動力，不僅蓄集永續經營的能力，更可為環境及社會挹注正向能量，產生與創造利潤不同面向的新公司價值。

國際大型企業帶動全球ESG的浪潮，也啟動了一連串排放規範、產業標準及對供應鏈的要求，使得不只由大企業要負起帶頭減碳的責任，也直接衝擊下游中小企業的營運策略改變。舉例如Apple公司，近年帶頭綠色轉型，2018年即宣布辦公室、資料中心與零售店等使用100%再生能源，也承諾2030年所有產品實現碳中和，企圖透過本身的綠色設計能力，以及下游廠商的低碳生產製造與回收再生原料，使未來產品達此一減碳目標。如此高標準且短時間的承諾，也同步促成蘋果供應鏈的壓力，短時間不僅要量化產品零件的排碳數據給上游，自身生產製造的節能減碳，以及使用清潔能源也同步要達到，企業必須快速跟上，加緊腳步才足以確保大客戶訂單無虞。

除此以外，歐盟「碳邊境調整機制」（Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM）將在2023年10月正式上路，依照其產品製造的碳排放量，規定進口商需申報並採購相對應的CBAM憑證，產品才能進入歐盟。也明訂進口產品碳排放量等標準，若超過限額，進口商要購買碳權，且面臨產品被課徵碳關稅。此舉也會同步驅使美國、中國、日本等貿易大國開始考慮研擬類似的「碳關稅」規範。對於以出口導向為主的臺灣，碳稅無疑是企業額外增加的成本，使得碳盤查與減碳將是企業的當務之急。政府針對CBAM衝擊國內產業，其涉及WTO規範與歐盟自由貿易等經貿協定，故經濟部由國貿局協助該機制的談判與協商，爭取我國轉型期與貿易協商與調整的措施，並由工業局建立國內的碳定價機制，並輔導國內企業低碳生產。標準局則釐清碳含量計算標準，建立或參與國際認證機制，並委能源局推動能源轉型政策，降低電力排放係數，推動各項產品低碳製造。由於CBAM以表列的高碳排產業，鋼鐵、水泥、化肥、鋁、電力等五大產業優先實施，對國內機械產業短時間衝擊不大，但機械業負責了各產業產品製造過程，也難免會被客戶要求碳計算以及提出減碳計畫及實質效益，為值得關注地方。

除政府推動政策來因應外，臺灣工具機暨零組件工業同業公會(TMBA)也發表【工具機產業因應減碳永續經營參考手冊】，指出減碳規範對工具機產業的衝擊與挑戰，包含必須提高工具機能源效率、減少耗用材料及智慧化的技術轉型，以及碳稅立即產生的財務及業務風險。這是危機也是轉機，同步產生的機會在於大規模的能源設備需求，如儲能設備、氫能系統以及新型態的綠電設備等，將是未來因碳稅衝擊下所創造的新產品商機。臺灣電力需求在工業電氣化轉型下將會繼續升高，在難以新增火力電廠下，臺電將規劃於2025年電網端建置1,000 MW儲能設備，其中160 MW由臺電自建，其餘840 MW則將由民間協助。因為國家2050年淨零碳排目標，未來再生能源的數量勢必大幅增加，預計達三成以上，因為再生能源的不穩定，儲能設備可穩定併網，且可儲存離峰電力在尖峰時釋出，以減少電力設置容量。此一趨勢也為機械業創造商機。面對此一波節能減碳浪潮，將會帶動機械產業技術提升的需求，本專輯也持續發表儲電領域技術提供業界參考使用。

本期機械淨零碳排技術專輯，共收錄10篇文章，包含如工廠節能的關鍵機械設備等5篇文章，以及儲能技術、智慧網路的新發展等，提供讀者參考研習。

本期的第1篇文章【全球變頻器市場規模及發展趨勢解析】，馬達是目前使用上電能轉動能最廣泛使用的元件，消耗電力以驅動各項設備運轉，所以其占用電量達46%，工業用電占比達70%，採用變頻器節電可達50%，所以通常為節能投資的第一選項，工廠節能浪潮下也帶動變頻器的市場成長，文章將探討國際變頻器市場的驅動力與阻力，以及未來的產業動向。

【再生能源電池與超級電容混合儲能系統之應用與發展】一文，將對再生能源的電池與超級電容混合儲能系統發展，以及在離網與併網系統的應用進行探討。因應不同需求的儲能應用，其能量密度及功率輸出等參數，須配合各項應用發展不同的配套以及電能管理的策略，使儲能系統可發揮最優化功效。儲能電池的發展，現今以鋰電池為主，已有多國針對未來可能取代鋰電的固態電容投入大量研究經費，其具備安全性與儲能可靠度，為下一階段電池的發展方向。【石墨烯鋰離子電容器技術研究】說明一種非對稱型超級電容器，兼具電容器的高功率密度與鋰離子電池 (Lithium ion batteries, LIB)高能量密度特性的鋰離子電容器(Lithium ion capacitors, LIC)。其優勢在於充電時間短、放電功率大、循環壽命長、不會自漏電，可廣泛應用於電子設備與電動車等各領域中，為未來不可忽視的新形態電池。而作為電動車儲能電池系統朝向高功率、高電壓電流發展，以增加續航里程及減少充放電速度，其發熱的解決方案極為重要，【電動車石墨烯浸潤式冷卻電池熱管理系統技術】一文，探討添加石墨烯的奈米流體，可以增加浸潤式冷卻液體的熱傳能力，達到很好的熱交換功效，可使電池健康壽命提升，作為雲端或AI伺服器、電動車電池散熱應用。

減碳的另一大領域為加熱製造及動力生產，採化石燃料的燃燒占全球二氧化碳排放量的73%，所以汽油引擎汽車改電動車，燃燒製程改電氣化皆為全球政府減碳的重要布局。【低碳工業熱製程-高功率精密電漿加熱系統模擬研究】探討高溫工業製程的一個潛在最佳替代方案，其使用微波電離技術將石化燃料燃燒器轉換為由電力產生的熱電漿加熱，其不僅提高加熱速率及溫度均衡性，更可將能源中的二氧化碳排放量減少超過90%，為工業高溫熱製造提供一節能解決方案。減碳動力技術的文章包含【雲端智慧空壓機能源管理系統建置與效益】、【空壓系統開放式能效分析平台】，空壓系統一般占工廠用電10~18%左右，為工廠節能廠務端較為容易導入的措施，若空壓機能源管理系統採用雲端智慧化，則可以由第三方協助監視系統運轉效率、分析耗能原因來提供有效改善方案，使空壓系統運轉達到最佳化。工廠另可採用空壓開放式平台，透過接收工廠廠務監控系統上傳的空壓系統監測數值，透過雲端平台進行相關參數分析與運算，產出節能決策供作廠務工程師執行節能措施的參考依據。【精密泵浦於流動化學系統之應用】一文說明採用感測器或分析儀等控制元件的跨系統整合，來實現泵浦流體隨選組合、監測和自動調節等新技術，使得泵浦增加效率並更大幅度精確流量控制。最後無線感測也是節能監控重要的手段，【達成高可靠度的多頻段工業級無線網絡冗餘設計】一文探討在現有智慧製造場域中，無線通訊因傳輸可靠度表現不佳，無法被大量導入遠距工業控制應用。該技術透過應用層執行多頻段及多時序的傳輸冗餘配置，來提高傳輸可靠度及效率，對於各項需要進行無線感測溫度、流量、效率之監控系統，提出一項節能可靠的方案。