根據能源局統計，目前在台灣工業部門約占總用電量一半以上（56%），馬達驅動系統又占其中64%；若再加入廠區既有的廠務設備，涵括：空壓機、廢水及排氣處理的泵浦、空調系統的冰水機等驅動馬達，恐將達到70%；甫於2023年落幕的《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會（COP28），更要求實現2030年能效倍增目標，顯見透過馬達增效、節能減碳已刻不容緩！

經濟部次長曾文生近日也表示，自從歐盟CBAM去年底試行以來，廠商須申報進口產品的碳含量，台灣申報家數在全球名列前5名，顯示台灣企業對碳定價非常敏感。估計台灣全年碳排約2.7億噸，其中將近一半的碳排來自電力；若企業能少用1度電，平均碳排就會下降，提高能源效率非常重要，包含廠商設備能效提升、產業與民生使用行為的調整與改變。

加上早在2023年台灣大選前，台電便宣稱累積的巨額虧損已達到3,826億元，選後再經電價費率審議會提出今年上半年（4~9月）的最新電價費率，自4月1日起調漲平均電價約11%，民生用電採較低調幅；產業用電調幅較高，但會依經營狀況及用電量採取不同調幅方式，針對各類用戶分群電價調整。

對於2023下半年用電量正成長產業調幅為14%，用電量持平或衰退未達10%產業調幅為12%、衰退10%以上產業調幅為7%，以減緩對用電衰退產業衝擊及照顧產業弱勢。至於用電量0.5億度以上的網路資料中心（Internet Data Center；IDC）、用電量5億度以上且2年用電平均正成長的產業用電大戶，則會依用電量規模調高15%~25%漲幅。包括台鐵、高鐵、北捷等公共運輸系統用電大戶已開始醞釀調漲票價，央行也為此率先宣布預防升息；若再加入即將公布的2025年碳費，更可能加劇綠色通膨。

圖一 : 用電量0.5億度以上的網路資料中心、用電量5億度以上且2年用電平均正成長的產業用電大戶，則會依用電量規模調高15%~25%漲幅。

系統整合高能效馬達 為製造業深度節能關鍵

其實目前各家用電大戶依企業規模大小，對於提高使用能源效率都已有不同解決方案。基於各國已開始針對馬達及驅動/變頻器等變速系統開始立法制定馬達最低能效標準（MEPS），除了影響智慧城市、工廠等終端產業應用；更促使國內外馬達等傳產機電OEM設備大廠陸續投入研發高能效馬達應用，並減少使用稀土來確保產業永續發展。

包括歐盟自2023年起，要求100kW以上功率馬達皆須達到IE4等級之後，中國大陸也宣示將於2024年跟進，台灣與新加坡則訂於2025年實行。除了現已廣泛使用的超高效率感應馬達（≧IE5），還有永磁馬達（PM）及同步磁阻馬達等選項將成主流，並引進創新材料、變頻技術，再經過後段系統蒐集設備即時或長期運轉狀態的資訊，於邊緣或雲端運算分析，打造馬達智慧化聯網系統，帶來更多商機。

然而，由於目前大多數工廠及其生產設備，都是針對產能滿載或擴充而選用、設定較高安全係數（裕量），卻忽略了中小型馬達未必都要全負載運行，而必須採用變速（1200rpm~1800rpm）控制來調整節能，一旦自動化系統改變需求，就會促使馬達開始降低轉速，以達到IE2/IE3/IE4不同等級的功率輸出範圍。

進而搭配後段聯軸器和減速齒輪箱時，仍有約10%以上機械損失待排除，目前10kW以下馬達要達到IE5等級，還有許多待提升能效的空間。倘若能改由馬達直驅達到低轉速、高扭矩目的，還能利用驅動器直接控制馬達、耦合到扇葉，達到最佳速度控制和整體效能，以實現變速運轉節能、降低保養成本。

圖二 : 目前大多數工廠及其生產設備，都是針對產能滿載或擴充而選用、設定較高安全係數（裕量）。一旦自動化系統改變需求，就會促使馬達開始降低轉速，進而搭配後段聯軸器和減速齒輪箱，將造成約10%以上機械損失。（source：rockwell automation）

洛克威爾布局製造業服務 演產業鏈主導企業

美商洛克威爾自動化公司（Rockwell Automation）也順應全球增效節能的趨勢，強調在台灣將扮演「製造業服務型產業鏈主企業」的角色，滿足如今在台灣推動工業4.0和節能減碳產業都須具備的本土化特色，專注投入別人不願或不想投入的領域，挹注資源於既有系統整合商（SI）或代理/經銷通路。

尤其是因為洛克威爾產品以泛用型居多，較不適合搭配一般專用OEM產業機械開發特殊功能，強項反而是在協助客戶整合軟、硬體及服務，目前占業務比重已從20：80逐步提升至50：50，提供不同產業的「端到端智慧維運Rockii解決方案」。更須要鏈結國內外多方資源，甚至是同業合作，共享高難度或指標大案；同時透過定期舉行自動化大學賦能，持續更新技術資訊，也吸收來自市場反饋資訊。

例如在過去IE3馬達時代，洛克威爾就曾使用永磁馬達取代鼠籠式感應馬達，解決了後者當定子感應轉子造成的一次性轉換損失，且效率更佳。近年來在IE4等級產品，則非所有鼠籠式感應馬達皆可直接起動，而必須透過變頻器/驅動器完成；洛克威爾變頻器現也搭配東元、ABB、工研院等不同品牌的IE3~IE5高能效馬達測試，還協助開發帶有弱磁性的IE5同步磁阻馬達，減少了對於稀土磁鐵的依賴。

「在進入節能減碳領域之後，將更能利用所掌握的OEM設備和End user客戶需求橫向整合，加快找出其中影響的關鍵。」有別於傳統國內外同業的裝置構造簡單、故障率低，卻僅具備單機資訊，需要連網時容易受阻，或須橋接Gateway、加價解鎖才能共享數據。洛克威爾的變頻器很早就具備連網功能，可透過開放式通訊協定EtherCAT及相同軟體、介面，與不同品牌裝置或上層PLC顯示互通資訊，一目瞭然用電及排碳最多環節，支援更完善的碳盤查。

接下來深度節能還須與更多系統訊息整合，控制將更為複雜。例如傳統水泵從單純全開/關（ON/OFF），到更精準管控閥門及通過的流量，甚至是串聯多泵來增加壓力，但流量不變；以及並聯多泵後壓力不變，卻須提高流量，從而透過多重考量來達到最佳化。

洛克威爾指出，現今「準確、效率、穩定」三者在自動化系統中其實相輔相成，例如增加變頻器、濾波器等電力系統的污染源，將更為複雜而不利穩定性，恐影響其效率、準確率及耗能，須妥善考量加入時機。

對於許多馬達、變頻器單體廠商而言，可能就不會過度顧慮後段系統如何匹配。洛克威爾則主張納入各家品牌馬達、變頻器、泵，也比較會有議價空間；清楚客戶開出特殊規格的目的，甚至會有更好的建議，而從終端需求、系統整合等更廣泛面向考量。

符合未來節能減碳將進入深水區，更要求複雜系統也須兼顧精準控制、穩定性及效率，才能彈性應變。例如與馬達、SI合作，推出共同實現系統節能的運算工具，且符合於2023年推出IEC61800-9-2定義的驅動系統，實現依IE4馬達＋變頻器MOTOR+VFD等現場條件的系統效益。

現在使用者只要先得知所需完整製程和加工條件、應用情境後，即可根據後段減速齒輪箱（Gear Box）的慣量來選配合適的馬達、變頻器/驅動器等，準確決定最終馬達的最大瞬間輸出功率。讓客戶不必再像過去，為了增加系統裕量，僅憑經驗就選取最大規格、全功率輸出的產品，造成不必要浪費。只要選擇較小輸出功率的馬達，就能達到相同流量。

結合自動化 構建AI數位分身模型

值得一提的是，洛克威爾現還利用數位分身（Digital twins）模擬分析，在選型時分別提供Motion Analyzer（單機構）、Emulate3D（系統）等最佳化設計軟體，可讓使用者除了輸入一般所需變頻器/驅動器規格、電壓/電流等參數之外，還能依搭配的驅動機構、變頻器/驅動器再進化，並納入後段系統共同考量，達到目前更難達到的精準調控要求。

但在讓客戶導入Motion Analyzer的最大障礙，便在於初期建模最為困難，必須先提供機械結構足夠的真實數據，之後再依各種應用方式改變參數調整即可，深水區節能的紅利也可能更大，不只是變頻器減速節能，還可能省下燃燒的油、氣（瓦斯）、水（空調系統水塔）。目前Motion Analyzer也已從單機進化為線上版本，持續更新資料，會讓此預診保養軟體變得越來越聰明，未來加入AI發展也指日可待。

目前洛克威爾透過Emulate3D應用數位分身，不再只是模擬單一機構、系統和動力源，而是納入多個動力源，使之產線模擬更為繁複，已可直接導入來突破多站瓶頸，串聯上層PLC、MES，改善生產效率最佳化，以達到最準確的效能評估。

圖三 : 洛克威爾利用Emulate3D等最佳化設計軟體，可讓使用者納入後段系統共同考量，達到目前更難達到的精準調控需求。（source：Rockwell Automation）

洛克威爾所提供的健康預診服務又分為單機，記錄馬達、變頻器運轉時間以定期排修、保養，並在預測馬達電流異常時切斷。現已建立異常狀態資料庫、將3D模型內建在變頻器晶片，未來只要不斷加入外在變數，即可由本機產出預知壽命結果。

另因為目前進行「分散式健康預診（Predictive analytics for maintenance）」的每次取樣時間較短，比起說明書或系統預測時間更為精準。洛克威爾還會針對重要關鍵元件提供預診維運服務，善用累積超過10年的數據，可在系統面將資料上傳，延長使用壽命。再透過集中式監測運行狀態GuardianAI分析，整合系統面的製程與數學專家的不同意見；同時利用現有變頻器充當感測器，來監控馬達電壓/電流、溫度變化是否正確及調整，一次性輸出結果。

近期還將發表2023年新併購的OTTO公司，主要提供自主移動機器人AMR等產品主要價值，與上層MES連結各機台、關鍵元件，讓現今工廠與OEM設備分開更有助節能。另由CUBIC提供依IEC 61439規範設計的「ODI（Overseas Direct Investment）」，標準框架、箱體符合歐美規範；且方便與既有配電盤廠商合作，只要是採取1600A以下設計，就不必再額外認證，方便台灣製造業全球設廠布局。

大同公司扮演電力與智慧能源先驅

在今年智慧減碳城市展期間，大同也以電力整合專家之姿，強調從更新高耗能設備著手往往節電效果顯著，已有多項已實際應用到客戶端的高效節能設備。其中在馬達本體方面，大同既利用電磁模擬分析、轉子動態、散熱（冷卻）流場分析、結構應用3D分析等軟體，達成最少材料、最低成本的開發設計，最新生產銷售的永磁、非稀土鐵氧體及無磁鐵磁阻馬達，已可達到IE5、IE6等級的實績。

圖四 : 在今年智慧減碳城市展期間，大同以電力整合專家之姿，強調從更新高耗能設備著手往往節電效果顯著，已有多項已實際應用到客戶端的高效節能設備。（攝影：陳念舜）

大同公司電力事業群馬達事業部廠長藍啟華表示，早在2010年大同便與中鋼合作開發全台首具碳足跡驗證馬達，宣示正式跨入節能產業，目前則正進行EMS（Energy Management System），透過大同能源智慧管理系統確實掌握各耗能設備狀態，並經由數據分析加以改善達節能目的。由大同自行開發的TiMS是專為馬達產品研發的IoT智慧感測器，採遠端監控方式並記錄馬達溫度、震動來協助客戶維運保養。

加上大同長期代理銷售日本東芝與技術合作的變頻器/驅動器，挾累積數十年優化客戶系統節能經驗，於近期自行開發銷售；並結合EV動力及變頻馬達系統，協助客戶發展綠色節能的永續設計產業擴展商機。

目前大同馬達IE4 1HP~200HP全系列已開發上市，可供工廠或設備廠商提高能效、降低排碳，正式進軍歐美、台灣、日本及東南亞市場。現正積極開發IE5、IE6永磁馬達及磁鐵輔助型磁組馬達，更積極與各種產業合作開發高效率專用馬達。因為該系列產品符合國際IEC 60034-1 IE4效率標準，已取得半導體等電子業、石化鋼鐵業、風機水泵業等廠商使用。

在系統面節能減碳方面，大同也積極與國內外大型冷凍空調系統廠商合作，開發生產高效率驅動馬達，搭配變頻節能，發展高效率綠能產業。例如大同直流變頻箱型機年度運轉可節省33.7%的耗電量，即相當於減少1,755kg/年的碳排放量。變頻高顯熱箱型機由交流導入直流的新技術，與傳統的交流機組相比耗電量將減少24.5%，年排碳量更是減少12.2%以上，完全滿足伺服器機房、交換機房等空調所需。食品、醫藥、電子業以高溫熱泵機替代鍋爐加熱耗能，節能效益比傳統鍋爐節能38%，且維護成本低，易於保養。

且由於大同早期承包台電清流、水簾、高屏、社寮等地水力發電系統，2023年再與日本工營（NK）技術合作生產，外銷日本最大額定5450KVA、近億台幣的中大型水力發電機陸續出貨；另加入台灣小水力聯盟發展，配合各家業者的場域需求，開發生產專用的高效直驅永磁馬達。

**刊頭圖（source：rockwell automation）