打造軟硬體「一條龍」解決方案 東元聚焦三大領域拚永續

作者 : Ryan Tsai,EE Times Taiwan

東元電機近年來聚焦機電、能源、空調等三大領域,協同東捷資訊、東訊等集團旗下子公司的軟硬體實力,共同打造低碳工廠、微電網等綠色解決方案。

創立超過60年的老字號電機大廠東元電機,近年來聚焦機電、能源、空調等三大領域,協同東捷資訊、東訊等集團旗下子公司的軟硬體實力,共同打造低碳工廠、微電網等綠色解決方案,並參與離岸風電、太陽能等再生能源新設施的建置。在全球產業界因應淨零碳排的大方向,積極展開綠色轉型之際,要扮演業界邁向綠色永續目標的最佳夥伴。

 

 

全球暖化議題,讓業界開始重視節能減碳;在此之前,東元就喊出以「節能、減排、智能、自動」為四大發展主軸,近年來以馬達核心技術為基礎,精實營銷及生產自動化,並且積極健全商業智能管理系統(BI),利用數位化平台有效掌握全球各地營銷據點之營運狀況。去年(2021)實現十年減排20%碳排放的目標,並連續兩年入選道瓊永續指數(DJSI),為台灣「機電業」類別唯一入選的企業。

馬達是工廠能耗的主要來源之一,舉凡風扇、發電機、空調等應用,都得仰賴馬達做為動力來源。據國際能源總署(IEA)的統計資料,全球終端用電有超過40%來自馬達驅動系統;經濟部能源局的統計資料,更顯示馬達驅動系統佔工業用電的70%;兩項資料雙雙凸顯馬達技術的進步,在節能減碳過程中不可或缺的重要角色。

「大家都在整廠節能,但在談這塊屬於馬達製造商的很少,東元是這少數族群中的其中一員,」東元機電系統暨自動化事業群系統行銷處處長孫健榮直言,「馬達等於所有設備的動力來源」,這也就是東元可以發揮優勢的部分,「我們從馬達、變頻器等產品跟技術起家,工廠節能不外乎就是高效率馬達跟變速控制,甚至我們也可以做到直驅系統,這些都是透過關鍵技術衍生出的創新想法。」

馬達本業結合軟體平台 擘劃全面綠色方案

特別的是,東元不只專精於研發符合IE4、IE5等高效率馬達,也針對特定領域打造專用解決方案,今年在台北國際自動化工業大展備受關注的「超高能效冷卻水塔智慧型驅控系統」即是一例。孫健榮表示,該方案以永磁直驅馬達搭配專用變頻器,以特殊的電機設計,以及依照客戶需求跟特性建立演算法,因此可依據負載進行轉速調整,藉以提升效能,經內部實測,對比用一般通用型的變頻器,節能效益可再提升約40%。

 

東元以永磁馬達技術搭配變頻器,開發出冷卻水塔專用的永磁直驅系統。

(來源:東元)

 

 

孫健榮指出,這對客戶來說不僅提高效率,同時也省下電費和維護成本,初期導入成本雖高,但長期來看整體擁有成本是低的。他也強調,在台灣,東元是獨家推出,國際上也只有少數馬達供應商有類似產品,除了冷卻水塔,東元也針對如恆壓泵浦、風扇、空壓機等應用做專用規劃,「想做到比通用產品更節能就是目標,現在看到節能的趨勢,也想更進一步把方案做得更精緻,幫助客戶更節能。」

除了節能,東元低碳工廠方案中的廢熱回收發電系統,也是其核心技術的延伸。該技術能將80度以上、250度以下的廢熱透過熱交換器回收,進行熱轉熱、熱轉冷或熱轉電等再利用;以熱轉電來說,轉換率約10%。孫健榮強調,這是把原本要排到大氣中的廢熱撿回來,「而且是其他公司不容易做到的。」

孫健榮進一步解釋,熱轉電首先需要高速發電機,這仰賴馬達的關鍵技術,高速發電後併網並把高頻轉低頻,就需要中壓變頻器,「只要你的關鍵技術不在馬達跟變頻器,很難擴大做到廢熱回收,這是我們的優勢。若要做其他廢熱回收,如冷凍空調的逆循環,集團有空調事業部,系統循環的設計跟設備我們也都有。」

 

東元以馬達核心技術延伸,發展出廢熱回收發電系統。

(來源:東元)

 

東元的核心技術馬達驅動系統,結合軟體端能源管理系統、東捷資訊的碳資產管理系統、東訊的機電健康管理系統等軟體工具,使其解決方案涵蓋了前端節能、監控工廠能耗、到碳盤查及碳權交易,為業界少見「一條龍」式解決方案。孫健榮直言,在台灣要做到那麼全面,東元之外很難找到第二個,除了鋼鐵、石化、造紙、水泥、電子等屬於高耗能產業的業者,近期紡織業者也找上門。

融入「智慧」元素 東元投入能源事業鎖定三領域

協助工廠節能之外,近年創能和儲能也受到業界熱議,這也是東元智慧能源事業群的主力業務。東元結合「智慧」元素,以太陽能、儲能系統、離岸風電等三大核心發展綠色能源業務,打造馬達節能、空調節能、全廠能源管理系統等解決方案,並連續三年取得台灣離岸風電陸上變電站的統包工程,並與台灣幾間離岸風電開發商及國際知名永磁風力發電機製造廠合作,成為台灣第一家取得發電機國產化的公司。

包括蘋果、Google、微軟等國際大廠,由於淨零碳排的議題開始嚴格管控供應鏈的減碳策略,其中包括再生能源的導入;品牌大廠的動作,推動台積電、鴻海等蘋果供應鏈大廠積極採購綠電,無奈發展多年的太陽能等取得再生能源的管道,供給量顯著不足,讓企業為此傷透腦筋。近年政府大力推動的離岸風電,則是業界眼下能看到的唯一希望。

東元智慧能源事業群特助葉耀仁表示,太陽能受限有日照才能發電,發電效率相對受限,台灣的風場發電效率比照國外是穩定可靠的,且日夜都能發電,佔用相同單位面積,離岸風電能發的電更遠大於太陽能,加上成本有優勢,經過前兩階段,在離岸邊50公尺以內的風場設置基樁式風機,目前看來符合經濟效益,現在第三階段也觀察到比先前有更多開發商願意進場。

以東元來說,目前以承接陸上變電站統包工程為主,投入電力設施、傳統開關設備、配電盤、變壓器、電纜等設置,風機主體部分也有部分零組件導入。葉耀仁認為,2025年對再生能源來說,會是一個重要的時間點,那時離岸風電第一和第二階段陸續完成並啟用後,對電網會有幫助。

追求再生能源供給量提升同時,如何解決棄風棄光量(指未被利用的風能及太陽能)及調峰調頻(調峰指改變電量,平衡發電和用電量;調頻指改變電質,穩定用電頻率)需求,儲能被認為有效的途徑,在節能減碳趨勢下市場規模逐步擴大,連帶激勵技術發展增速。研調單位TrendForce去年的研究報告指出,全球儲能市場保持高成長態勢,預估未來5~10年全球儲能市場將迎來飛速發展。

東元在儲能部分以功率轉換系統(PCS)為發展主軸,該技術主要做直流電和交流電的轉換,一般搭配電池模組進行儲能。葉耀仁舉電動車的充電樁為例,電動車現在是直流電,若要為電網所用就要轉為交流電,就需要PCS,一般市面上的PCS系統功率大概落在500~1,000kW,東元的方案則可以做到1,500kW,聚焦在PCS串接及跟電網的並聯。

東元去年也攜手合作夥伴寶佳集團、全球儲能技術解決方案和服務公司Fluence,共同搶進台電電力交易平台調頻輔助服務(AFC)商機。東元旗下安華機電負責儲能系統建置,Fluence提供模組化儲能設備,寶佳旗下寶晶能源則擁有太陽能案場的營運經驗,第一階段電池儲能總容量將達6MW/6MWh (百萬瓦小時) ,該案場最快今年11月並聯運轉。

東元儲能部分以研發PCS為發展主軸。(來源:東元)

東元儲能部分以研發PCS為發展主軸。(來源:東元)

AFC為電力交易平台難度較高、要求反應速度快的儲能項目,當台電電網需要支援時,儲能系統需在1~10秒內響應、持續15分鐘以上,協助維持電網頻率穩定,避免電網潰堤。不過,葉耀仁透露,東元的解決方案現在從接到頻率掉下來的訊號到儲能系統響應,僅需150毫秒(ms),提供更好的轉換效能,也因為這樣的技術實力,今年初爭取到台電龍潭超高壓變電所(E/S) 60MW (百萬瓦)儲能設備系統標案。

另外,東元近年在智慧電網解決方案也著墨甚多,並經常將方案帶到智慧城市展等展會展出,目前較多集中在社區型的智慧電網應用。不過他們在微電網解決方案部分也陸續有實績,較近期的案例,是解決西太平洋島國密克羅尼埃西亞(Federated States of Micronesia)的電力系統不穩問題。

葉耀仁指出,密克羅尼埃西亞原本只有太陽能跟柴油發電機,他們整合儲能、發電機跟太陽能,解決其原有的問題,「台灣其實也有很多類似需求,整合儲能變成微電網。」他進一步表示,智慧電網未來需要整合型的解決方案,將電動車充電樁、配電系統、電錶跟電網打造成整合智慧能源管理系統,東元現在主力擺在配電系統,正在開發直流電用的配電盤開關,並繼續投入開發相關的能源管理系統等軟體。

東元目標再減排50% 以技術力助攻產業綠色轉型

溫室效應加劇全球都有感,據美國太空總署(NASA)的研究調查,去年全球平均溫度較20世紀均溫上升約0.84℃,已連續第45年氣溫上升;全球氣候研究機構《United in Science》更是嚴正警告,2022~2026年將有48%的機率突破1.5℃的警戒線。全球各國無一不繃緊神經發表減碳路徑圖,對企業來說,減碳如今更是非做不可的「必考題」。

東元在2020年達成減排目標後,自然也沒有停下腳步,2020~2030年要再減排50%碳排放,積極佈局綠電、再生能源等相關事業,推動海內外廠區各項生產製程改造改善及節能減排措施,並全面實施永續KPI,力求將永續管理轉化為企業文化的一環,期望在2050年全集團實現「碳中和」目標。

在馬達相關技術部分,孫健榮表示在直驅系統部分,會朝取代減速跟增速齒輪兩方向發展,目前永磁直驅系統支援100多轉以上跟400轉以下的應用,未來會讓轉速可應用的範圍擴大;馬達則會朝更高效率發展,並針對特定產業應用佈局,發展「一體式」的馬達跟變頻器結合的產品,以支應某些佈線跟空間相對受限的產業需求。軟體部分,能源管理系統則會在現有基礎上增加新功能,實現空壓跟空調最佳化操作。

看到能源事業,葉耀仁表示短期內會繼續在綠能工程相關領域發展,著重離岸風電相關電力設施,其中包括海上機電設備等;另外儲能系統也會發展得更完善,並計畫拓展到海外市場,特別是東南亞如泰國電價上漲超過20%,柬埔寨尖峰離峰電價相差數倍,都是很好的儲能市場,長遠來看會關注如燃氫發電、氫能車等應用,儲氫跟運送氫氣相關的設備,會是未來發展方向。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年11月號

 

 

 

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