雲端智慧空壓機能源管理系統建置與效益

摘要：節能已經是現代工業必須面對的議題，工廠內常見的空壓機耗電量占工業用電的18%，建立空壓機能源管理系統可以提升其運轉效率。若空壓機能源管理系統採用雲端智慧化，則可以由第3方協助監視系統運轉效率、分析耗能原因、並提供有效改善方案，使空壓站運轉單位耗能(kWh/m3)最佳化，達到節能減碳目的。本文說明空壓站種類、空壓機能源管理系統建置需求及實際建置與改善節能案例。
Abstract：Energy saving has become a pressing issue in modern industry. The power consumption of air compressors, commonly found in factories, accounts for 18% of industrial electricity usage. Establishing an air compressor energy management system can enhance its operational efficiency. If the air compressor energy management system adopts cloud-based intelligence, it can benefit from third-party assistance in monitoring system efficiency, analyzing energy consumption factors, and providing effective improvement solutions. This optimization aims to minimize the energy consumption per unit of compressed air (kWh/m3) in the operation of the air compressor station, thus achieving energy-saving and carbon reduction goals. This article provides an overview of different types of air compressor stations, the requirements for implementing an air compressor energy management system, and practical case studies on energy-saving initiatives and their successful implementation.

關鍵詞：空壓系統、空壓站、節能、比功率、單位耗能
Keywords：Air compressor system, Air compressor station, Energy saving, Specific power, Unit energy consumption

前言
馬達動力設備為工廠主要耗電設備，節電潛力高，依據美國馬達動力系統省能方案研究資料指出，如圖1所示，工業用電中泵浦占22 %、空壓機占18 %、通風機占16 %，是工廠主要的馬達用電設備，因此要提高工業能源效益，於空壓機等馬達系統中使用高效率設備、讓高效率設備操作在高效率區、負載合理化、維持系統在高效率狀態，為非常具有節能潛力的因素，更是能源管理法管制的重點。

圖1 工業用電中馬達動力設備之耗能比例

能源局於中華民國110年11月23日經能字第11004605550號已經公告修正「能源用戶應申報使用能源之種類、數量、項目、效率、申報期間及方式」[1]，並自即日生效。其中，針對能源大用戶主要使用能源設備之壓縮空氣系統(包含空壓機、冷凍式乾燥機及吸附式乾燥機)總功率達五百馬力以上者，要求應於 112 年起逐年申報前一年度壓縮空氣系統之能源效率如表1。壓縮空氣系統(空壓系統)：指由空壓機一台(含)或多台並聯，其後連接穩壓空氣桶、精密過濾器、冷凍式或吸附式乾燥機及儲氣桶等設備所組成。

圖2 壓縮空氣系統電力計及空氣流量計裝置點示意圖[1]

針對能源局以上規定，能源大用戶必須建置適當的量測與資料擷取裝置，以符合能源局申報要求，主要遭遇問題有工廠安裝意願、安裝費用、空壓系統管路難易度、資訊安全、工廠時間配合度、工廠人員配合度等問題、工廠現有監控系統配合度等問題，部分還有須仰賴節電意識的提升，以逐漸克服：
‧安裝意願：有些能源用戶對填報與稽核制度，持觀望與消極態度。
‧安裝費用：簡單的空壓機管理系統建置成本，包含控制軟體、擷取記錄硬體、感測器、安裝工程等，約需20~30萬臺幣，複雜的壓縮空氣系統建置，控制軟體複雜度增加，使用電腦與雲端成本，感測器數量增多，安裝工程難度增加，修改管路等，約需50萬以上台幣，部分能源用戶尚待編列預算。