技術專題主編前言｜機械淨零碳排技術專輯主編前言

綠色競爭力是企業永續經營的關鍵課題，這個競爭力是基於一種淨零碳排、環保貿易體制和企業持續發展下衍生出來的概念。透過發展綠色製造的優質產品與服務，促成高度的競爭力，使企業發展和盈利，並可持續協調企業與環境及社會共同友好，使企業發展可以長期立於優勢地位。

雖然在日益嚴峻的市場競爭環境下，企業整個生命週期的過程都伴隨著競爭，然而彼此企業的競爭更加需要相對稱且共同的目標，來培育及提升企業的實質競爭實力。淨零碳排的目標強調了企業發展與環境保護之間，原本存在的對立關係獲得轉換，使得環境與經濟發展呈現共贏態勢，讓綠色環保持續發展成為全球的廣泛共識，代表能與環境和諧相處的企業，其擁有的綠色競爭力成為衡量企業管理能力的重要指標，關係著企業自身在新形勢下競爭、生存的能量，也保障著企業經營在世界潮流的碳中和時代可以持續發展和運作。近年企業推動ESG(環境 Environmental、社會 Social、治理 Governance）的行動力，就是一種蓄集永續經營的能力，為環境及社會挹注正向能量，創造與純利潤不同面向的新公司價值。

減碳是從國際的要求到國家，乃至大小企業共同承載的責任，上下游供應鏈中的每個企業必須保持綠色競爭力快速跟上，加緊腳步才足以確保上游客戶訂單無虞。不僅如此，歐盟碳邊境調整機制(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM）已經於2023上路，規定表列的高碳排產業，鋼鐵、水泥、化肥、鋁、電力進口歐盟需申報並採購相對應的CBAM憑證。機械業雖無表列，但機械負責了各大產業生產製造設備，也必將與上游客戶共同面對減碳計畫以及減碳效益。機械業因應方法除了納入碳盤查能力，協助客戶設備的綠電電能管理，對生產設備提升能源效率，發展減少生產時材料的使用與時間的科技，強化自身的綠色競爭力。並且，若能從根源上協助客戶達成綠色製造將是最良好的途徑之一。

綠色製造包含協助客戶從綠色產品設計出發，從設計端即同步的協助客戶將產品及服務持續改良，使之納入環保、節能與減廢的需求，力求對環境影響達到最小化，並盡量使得產品可以被再利用並容易回收。這部分的商機包含對於客戶製程設備改良、模具變更、材料更新以及再製造或回收的設備需求。另外，在製程中持續陪同客戶發展綠色生產製程，讓能源使用、材料以及廢棄物均降至最低。包含提供節能設備，開發和提供高效率元件，例如高效率的動力馬達及傳動設備、省電的空氣壓縮機、能源回收系統等。這些設備能夠降低工廠的能源消耗。另外，協助優化生產流程，提高設備的運行效率和利用率，可減少不必要的能源浪費。通過智慧的優化技術、改進設備配置等方式，降低能源消耗和碳排放。

近年AI的發展對於機械業衍生良好契機，機械搭配AI的減碳賦能將可持續創造新商機。減碳技術如一種AI預測性維護技術，透過AI分析設備的運行數據，識別設備的故障模式和趨勢，預測設備可能出現的問題，並提出建議的維修時間表，來減少不必要的設備停機時間，提高生產效率，同時減少因設備故障而導致的能源浪費和碳排放。或是利用AI建立該段製程的能源消耗分析模型，透過AI分析大量的能源消耗數據，識別能源浪費和效率低下的領域，並提出改進建議。通過識別和解決能源消耗的瓶頸，可以減少不必要的能源浪費。其次，AI也可以應用於生產過程的智能控制系統中，根據實時數據調整設備的運行參數，以最佳化生產過程。例如，AI可以根據生產需求和能源成本自動調整設備的運行速度和功率，以實現最大的設備運轉效益。其次在控制系統面，採精進AI智慧化控制系統，開發智慧化的控制系統，由物聯網技術和大數據分析，用於監測和控制生產過程中的材料及設備使用情況，通過即時監測和調整，可以實現材料消耗的最優化。AI還可以提供企業能源管理解決方案，幫助企業制定節能減排計劃，設置綠能能源管理系統，定期監測能源消耗和碳排放，並提供相應的優化建議和措施。最後轉化為可推動供應鏈的綠色化轉型，例如與供應商合作開發綠色材料和零組件，優化物流和運輸系統，提供智慧碳盤查，甚至是能源管理人力培育等，都是機械業可持續發展的綠色競爭能力。

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、能效測試系統以及儲能技術、AI智慧應用的新發展等，提供讀者研習。

本期兩篇值得關注的產業脈動文章，第一篇文章【全球儲能系統與產業發展趨勢】，協助讀者全面了解國內外儲能產業的發展現況，除了抽蓄水力是儲能系統中容量最大外，電池儲能系統則是發展最快的也是商機最大的。此外，氫能也是各國關注的焦點。我國亦制定了相應目標和措施，以加速儲能發展，提升電力供應穩定性，與世界先進國家的綠色能源發展同步。【節能馬達全球市場趨勢觀察】一文，分析國際龍頭廠商的市場競爭策略。須注意在國際電工協會(IEC)定義的IE1至IE5馬達效率標準中，臺灣也即將實施IE4效率標準，成為亞洲第一個實施的國家，彰顯臺灣節能減碳決心，以及產業的綠色競爭力。

AI智慧應用的新發展方面，【基於物理資訊的人工神經網路優化無人機電池熱管理系統】一文利用人工神經網路優化無人機電池熱管理系統，為使得在飛行時保持電池溫度不超過50 ℃的散熱能力，傳統使用有限差分法的數值模擬時間較長且模擬工作量大，本文將機器學習與熱傳相關的物理特性融合，進行AI訓練一個具有快速且高效預測能力的神經網路來尋找最適解，於實際工程應用具有重要的價值。【雲端智慧空壓能源管理系統開發研究】一文，針對工研院機械所已開發的空氣壓縮機雲端智慧能源管理系統，進行技術說明與實場測試驗證，推估節能效益包括提升耗能評估準確性、發掘設備節能空間、改善節能評估時效性及偵測系統洩漏率，達到空壓能效資料視覺化、分析自動化目標。

【石墨烯奈米流體於可視化脈動式熱管研究】一文說明散熱與熱交換的重要工具熱管(heat pipe)的新技術進程，採用石墨烯奈米流體的可視化脈動式熱管，配合高速攝影機和熱電偶，進行相關的性能測試，以調整出合適的石墨烯奈米流體配方。【無陽極鋰金屬之石墨烯鋰電池技術研究】一文以CVD直接成長奈米石墨烯壁(GNW)來修飾鋰電池電極銅箔，GNW增加電極界面的潤濕性和增強均勻鋰離子流通量，可使鋰形成平滑電鍍鋰(Plated-Li)的樣貌，不會產生鋰枝晶(Li Dendrite)結構，有效解決鋰電池壽命難題，經測試可提高電池壽命約34%。

【水泵性能測試能力試驗活動介紹】動力機械實驗室建置須符合ISO標準，以水泵測試實驗室能力試驗活動為例，介紹符合ISO/IEC 17043標準的能力試驗活動所應遵循的作為，以及最終對於參加者試驗結果的分析與表現評估，可作為辦理其他馬達動力設備測試實驗室間能力試驗運作的參考依據。【應用弱磁控制提高SPM馬達轉速極限】使用市售的永磁同步馬達馬達，搭配德州儀器DSP進行馬達反電動勢確認，突破原本馬達的轉速極限，觀察運轉特性，此技術可使業界擁有自行確認馬達參數的能力。【射出成型設備節能改善研究】在射出成型機所中採用的定量式驅動泵浦存在不必要的電力浪費、油壓管路溫度高與控制精度低等問題。本文針對傳統定量驅動泵浦之大型射出成型機進行優化，經對比分析在生產相同規格工件時的用電量表現，射出機進行油電伺服控制改善前後，機台可節省80%之用電消耗。【MRAM MTJ結構之微波退火優勢】本文將節能減碳技術應用至半導體製程中，其中磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)製程需要在外加磁場下進行退火來形成或加大垂直磁各向異性，通常的磁退火溫度高時間久，另須真空且外加磁場電力，本技術透過微波退火的方式，建立一免外加磁場、低溫、常壓並短時間即可達成傳統微波退火之功效，溫度僅需原來1/3且時間減少90%以上，節約大量電能。