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活用能源查核技巧,創造節能省電成效

2015/09/05 經濟部能源局 點閱人次: 914

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撰文/詹益亮(工研院綠能所資深研究員)圖片提供/經濟部能源局、工研院綠能所

我國能源供應約98% 來自進口能源,能源消費在過去20 年間成長十分快速,自民國83 年至103 年國內能源總消費年平均成長率為3.09%;我國工業部門歷年來都是最主要的能源消費部門,103 年其能源消費占國內能源消費的37.73%,過去20 年間的能源消費年平均成長率亦達2.94%。由於國內能源資源缺乏,新能源與電源開發不易,政府持續推動工業能源大用戶建立能源查核制度,成立節能服務團,赴廠實地能源查核,協助用戶發掘節能潛力,並追蹤其執行成果。經過多年的努力,我國工業部門整體能源使用效率及節能成效已逐步顯現。

依據能源管理法之規定,契約用電容量大於800kW(瓩)之能源用戶應建立能源查核制度,訂定節能目標及執行計畫。能源查核是能源管理方法之一,是能源管理過程的第一步,能源購入、輸送、分配、使用,均需建立完整資料,並做有系統的分析,以選取損失最少、效率最高、最經濟和最安全的措施。103年工業部門大用戶共3,268家,總耗能347.95萬公秉油當量,占國內能源消費量30.42%,占工業部門能源消費434.92萬公秉油當量之80%。因此,從能源大用戶實施節約能源易收宏效。103年工業部門大用戶申報之節約電力14.4億度,燃料油8萬公秉,燃料煤8.47萬公噸,天然氣937.7萬立方公尺,液化石油氣93.8萬公斤,總計節約48.4萬公秉油當量,平均節約率1.11%,節能效益超過96億元。既然能源大用戶實施能源查核能產生那麼大的效益,其他沒執行能源查核的用戶或中小企業要如何做呢?

能源查核:確認能源已合理使用,同時找出節能潛力

能源查核能幫助業者更瞭解公司的能源使用情形,進而控制能源成本。能源查核制度不可或缺,它是一個有系統、有計畫的方法,針對能源的使用進行記錄、評估、分析、檢討與改善。一般能源查核之分類,概分3種:走動或巡視式的能源查核(Walk-Through)、小型能源查核(Mini-Audit)、以及細部或製程之能源查核(Maxi-Audit)。走動式的能源查核主要在工廠以目視判別其管理、操作、保養狀況,藉以發現節約能源機會,並收集相關資料以供進一步分析。小型能源查核則需以儀器測試,明瞭能源使用效率及損失,以便找出必須或值得改善之項目。細部或製程之能源查核則更進一步進行能源消耗率的評估,以年或月為單位,評估每一製程之能源使用是否合理。投入的時間與人力越多,所能發掘的節能潛力與效益就越大。

如何建立能源查核制度?

1.設立能源查核組織

將能源查核納入生產管理體系,由全體員工共同參與,配合工廠既有之管理體系編組能源查核組織,在健全制度的實施下,激發員工自發性的檢測 製程上的節能點,提高能源的利用效益,增加產出。這是許多國內、外工廠將能源查核納入生產管理體系所共同得到的寶貴經驗。工廠能源查核組 織架構,可參考圖2。

比較上軌道的公司,其能源查核制度運作的方式包括:(1)訂定能源節約方針與目標(短、中、長期);(2)每月統計單位產品能耗實績,並分析檢討差異原因;(3) 每兩月召開一次能源節省檢討會議,每半年召開一次能源節省委員會議;(4)協調及配合研討能源節約改進措施;(5)設置能源稽查小組,訂定能源稽查作業規範及執行稽查(例如:104年進行照明及蒸汽系統稽查);(6)能源節約宣導及教育。

2.實施能源查核的4步驟

(1)從哪裡開始
能源查核工作應由能源供應部門會同能源查核人員,先建立工廠內的能源供應與使用資料,並繪製能源使用流程圖,然後從能源使用流程圖上來分析製程中重要的耗能處,定為查核點,並製作能源查核要項檢查表,作為能源查核之重點依據。

(2)什麼時候實施
能源查核之時機,依各工廠性質之不同而異,一般可分為每批、每時、每日、每月、每年等,查核時機之訂定,可由能源查核人員配合製程、設備等實際狀況加以規定,並應按時實施,以便適時掌握能源之有效利用。

(3)什麼人執行
能源查核工作之執行,需要全體員工共同配合,因為使用能源的機械設備,掌握在現場操作人員手上,分布在工廠各個角落,並非少數幾位管理人員就可以處埋得很好,能源查核工作之執行,仍需要全體員工群策群力,才能貫徹到底。

(4)如何落實
能源查核工作之執行,需教導員工節能之觀念,明訂獎懲辦法,及明確劃分每個人的責任範圍,讓員工瞭解能源查核的實質功能,唯有如此才能落實工廠內的能源查核工作。

3.能源查核工具與量測儀表

所謂「沒有數據,就沒有管理」,要做好能源管理,要線上連續監測或定期量測設備的操作狀況,包括鍋爐或加熱爐等排氣之O2、CO、CO2、設備和管線之表面溫度、氣體和液體之流量等,用以計算燃燒效率、爐子的效率或能源損失量;另外,量測用電設備之電壓、電流、功因、kW 、kWh等, 用以計算用電設備之消耗功率與用電度數。透過各類監測儀表的指示,能源查核人員可據以瞭解設備的運轉是否正常,並計算其效率;另外各類量測儀表,一定要定期校驗,才能確保量測數據的準確性。

4.節能潛力與經濟效益分析

要進行節能潛力分析,首先要進行全廠能源平衡分析,依據定期的能源使用記錄,分別繪製全廠的電能使用平衡圖及熱能使用平衡圖,以瞭解各生產部門的單機設備能源使用比率,隨時尋找節約能源的機會。可針對能源消費較大處,進行能源節約機會的調查。根據調查結果, 研討改進方案, 例如加強保養、設備汰舊換新、採用省能措施等。最後針對所提節能方案,進行經濟效益評估,並提報節約能源改善措施方案表,可在2年內回收者,應可即刻進行改善。

5.發掘節能機會

(1) 無需資本投資者:即在保養和操作上可解決事項,例如:蒸汽漏損、壓縮空氣漏損、水漏損、保溫損壞或缺少、過量照明、不用設備的空轉、排氣或排水溫度過高、鍋爐燃燒條件不良、熱交換器傳熱不良,蒸汽壓力過高等。

(2) 需要資本投資者:裝設電腦監視系統、裝設自動化儀器設備、裝置鍋爐預熱器、增加蒸汽管路保溫設施,增設廢熱回收裝置,更換高效率設備,修改製程等。

6. 耗能指標訂定與節能成效追蹤

效率與績效經常是透過比較而產生的,能源管理員可參照原始設計資料或試車及操作記錄,每年訂定各單位產品能源使用指標,當做節能目標。或者參考國內外的單位產品耗能標竿值(benchmark),當做自我改善的目標,並抱著「向標竿學習,努力讓自己成為別人學習的標竿」心態持續進行改善。表1是訂定耗能指標與節能目標的案例。

實地能源查核成效

根據以上能源查核準則,工研院綠能所執行赴廠實地能源查核,協助能源大用戶訂定節能目標及執行計畫,98 ∼ 103年共輔導2,775家,節約電力15億度,節約熱能超過24萬公秉油當量,總計節約61.6萬公秉油當量,減少排放二氧化碳超過170萬公噸。平均每家能源大用戶發掘節電潛力54.4萬度,104年度將輔導400家大用戶,預估發掘節電潛力2億度。

集團企業成立節能服務團,節能成為企業文化

為加速推動節能減碳,落實施政願景,工研院綠能所於96年開始協助經濟部能源局規劃推動集團企業成立內部節能服務團,以培訓種子節能專家及建立能源管理體系為手段,建構企業集團產業內部自發性節能之能量蓄積,強化業界自我能源查核及發掘節能機會的能力,並形成企業文化,藉以擴大節能之廣度與深度,提升能源使用效率。自96年起已輔導中鋼、台塑、台積電、聯電、友達、力晶、台糖、台酒、大同、裕隆及燁輝等合計52個集團企業成立節能服務團,合計實際執行節能量186.7萬公秉油當量,年平均節約率2.3%,節省能源支出新臺幣190億元,相當於減少排放二氧化碳594.8萬公噸或15,290座大安森林公園一年的碳吸附量。

今(104)年7月28日,經濟部能源局於經濟部大禮堂舉辦「104年集團企業成立節約能源服務團授旗大會」,授旗予今年成立節能服務團之6個集團企業,並頒獎予101年度成立節能服務團,且全程3年執行績效卓著之6個集團企業。未來將持續廣邀集團企業響應節能減碳,除了節省企業能源支出、提升競爭力,更可為我國奠定永續發展基礎提供最有力的支撐,使企業發展與自然環境和諧共存,達到經濟、能源、環保三贏。

表1、訂定耗能指標與節能目標的案例

耗能指標

節能目標

2013 2014 2015
目標 節約率 目標 節約率 目標 節約率
單位耗能 用電度數/單位重 518度電/噸鋼 -- 505度電/噸鋼 2.51% 495度電/噸鋼 1.98%
用電度數或熱量/數量 488度電/片晶圓 -- 475度電/片晶圓 2.66% 460度電/片晶圓 3.16%
用電度數/面積 470度電/m2.年 -- 430度電/m2.年 8.51% 400度電/m2.年 6.98%
總耗能 度電/年 2,532萬度電/年 -- 2,456萬度電/年 3% 2,407萬度電/年 2%
公秉油/年 5,800公秉油/年 -- 5,550公秉油/年 4.31% 5,300公秉油/年 4.5%
能源費用 元/年電費 3,220萬元/年 -- 3,059萬元/年 5% 2,906萬元/年 5%
元/年油費 1,620萬元/年 -- 1,560萬元/年 3.7% 1,480度萬元/年 5.1%

表2 98 ∼ 103 年的輔導成效記錄

年度 輔導家 節約電能(千度) 節能(公秉油當量) 合計(公秉油當量) CO2抑低量(公噸)
98 600 167,127 16,230 57,752 164,102
99 600 150,899 17,048 54,538 139,617
100 600 196,475 34,802 83,615 221,315
101 600 196,475 34,802 83,615 221,315
102 130 220,008 46,013 100,841 280,353
103 245 557,789 83,564 220,427 624,596
合計 2,775 1,508,575 242,970 616,219 1,701,283
平均(每家) 544 88 222 613

尋找節約能源機會的小撇步:

① 生產:
減少廢料的產生或增加產品的產量,往往就是節約能源的重要途徑。

② 找出洩漏:
冷卻水、蒸汽、鈍氣或壓縮空氣的洩漏,看來似乎損失不多,但日積月累,卻十分可觀。

③ 保溫:
如果發現熱能散失之處,則只要設備上加裝保溫設施,即可降低熱能損失。

④ 廢熱回收:
由冷卻水或煙道氣所散失的熱能,有時可用來預熱進料或代替設備加熱之熱源,以節省能源。

⑤ 廢料處理:
將廢料加以處理,則廢料所含能源可能全部或部份收回利用。

⑥ 高級能源避免用於加熱:
由於生產1 度電力約消耗2,070 Kcal,而1度電力所產生的熱能,則不超過860Kcal,可知應儘量避免以電力作為加熱之用。

⑦ 製程一貫作業:
若在製造過程中有若干階段均須再加熱後始能處理,則應設法一併處理,避免中途冷卻,減少重新加熱所消耗的能源。

⑧ 能質分析法(exergy analysis):
即以熱力學第二定律為基礎,用來決定能源轉換系統能量損失的部位、形式及大小,以及選擇適宜品質或種類的能源。

⑨ 壓力流體:
儘量使用較低壓力之蒸汽和壓縮空氣。

⑩ 避免過度負荷或低載:
各項設備之效率以接近滿載之效率為最高,應避免超過負荷或低負荷之操作,如必要可更換設備,或加裝變頻/變速控制。


關鍵字:能源查核,節約能源,耗能指標,發掘節能潛力

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