2017年7月27日 星期四

缺電之夏系列八:看不見的節能秘訣—電力回生系統

"只要懂得運用電力回生系統或綠色電梯這種「自動化」的智慧節能科技,大可不必為了環保理念逼自己當苦行僧!"
搭載電力回生系統的台達桃三廠電梯,每年可藉此節能近40%!(圖片提供:台達電子文教基金會)
文/王振益台達電子文教基金會氣候與能源專員)
 前面刊登的「缺電之夏」系列文章,多在盤點台灣用電現況、或分析哪些部門耗電最兇,相信不少讀者都看得蠻焦慮的。這回,就讓筆者來提供一個非常實用、卻又經濟實惠的日常節能解決方案,就是你我每天都在搭的「電梯」!

煞車回生電力,坐電梯不再有罪惡感
 長期收看《低碳生活部落格》的讀者們應該都知道,降低建築耗能一直是我們的呼籲,也是平民百姓最能做出貢獻的節能領域。經過多年宣導,現在一般人聊到綠建築,大概都知道可以從改善隔熱、通風、照明、使用更省電的家電等處著手,殊不知,大家每天上上下下都得搭好幾趟的電梯,其實就是最好的自動化建築節能管道。
傳統的制動煞車電阻運作情形。(截圖自台達電梯電力回生裝置簡報)
 怎麼做呢?傳統上,電梯減速煞車時多半使用「煞車電阻」(又稱「制動單元」),不僅消耗電力、還會產生額外的熱能,導致許多電梯機房(通常在頂樓)必須加裝空調,才能避免機房過熱。

 隨著科技進步,現在有「電力回生系統」可解決上述問題。它利用電子元件蒐集電梯減速所產生的「動能」,透過馬達的發電機轉換為「電能」,再送回電源(市電),讓電梯一邊運作、還能一邊回生電力。如果電梯採用「永磁馬達」,不僅體積和發熱量更小,還可幫助節約電梯機房的空調用量,以後再也不用為了節能減碳而拚命揮汗爬樓梯。

 依住商大用戶 104 年統計資料,電梯(含電扶梯)用電占建築整體用電平均約 4.5%(約 6.8 億度電),僅次於空調、照明及事務設備用電,節能改善時不能忽略掉電梯這塊,尤其是公寓大樓電梯用電,節省下來很有感。
電梯電力回生系統運作原理(資料來自《跟著台達蓋出綠建築》一書)

上下都行,滿載下樓、空車上樓最好

 看到這,有人應該會好奇:究竟電梯是往上、還是往下才能回生電力呢?這個問題乍看下好像很簡單(應該是往下吧,因為要煞車啊~)。其實只答對了一半,因為還得考慮電梯的「載重」因素。

 一般電梯都有「配重塊」(對重)的設計機制,藉此減少升降所需能量。當電梯滿載(載客多),車廂本身比配重塊還重,下樓停止必須減速煞車,這時便有動能經煞車電阻轉為熱量,再透過電力回生系統變成電力。同理,當電梯空車(載客少)上樓,換成配重塊比車廂重,也必須煞車才會停止配重塊往下,因此也有能量可以回生。

 由下圖可知,電梯滿載(載客多)下樓跟空車(載客少)上樓,這兩種情況皆可回生電力,另兩種情形(滿載上行、空車下行)則無法回生電力,因為須消耗電力去推動較重的部分(車廂或配重塊)。
電梯運行按承重和升降情況,可分為4種情形(截圖自台達電梯電力回生裝置簡報)
 台達桃三廠的4座客用電梯,除安裝主動式電力回生單元,還搭配永磁同步馬達,整體節能效率超過40%,電梯下行的負載越重、回生的電力越多,該廠同仁們都養成默契,大家下樓盡量呼朋引伴、把電梯「塞滿」,一起賺取更多回生電力。很多人常以昂貴為由拒絕節能設備,可是,台達桃三廠四部客梯的電力回生裝置只花了18萬元,按全廠約700名員工的使用量,不到四年即可回收成本。

 多年推廣下來,如今在社區住宅、辦公大樓、百貨公司等各式建築,都看得到安裝電力回生系統的綠色電梯,經實測均有1040%的節能成效,而且還不包括機房省下的空調電費喔。
位於台達瑞光大樓的電梯電力回生即時畫面。(王振益攝)
 除了電梯,我們生活周遭還有許多可應用電力回生概念的地方。比方位於港口、負責搬運貨櫃的「天車」,如英國Softstart UK起重系統已採用電力回生裝置,不少油電混合動力車或純電動車廠商,也常以煞車回生動能作為節能科技的展示,以此優化能源使用效率與單位里程數,甚至連火車都可以用。

 最近這陣子,很多人都為了「缺電」議題辯得你死我活,以為必須熄燈、關冷氣、不洗澡、不出門,才能幫台灣擺脫能源危機。事實上,只要懂得運用電力回生系統或綠色電梯這種「自動化」的智慧節能科技,大可不必為了環保理念逼自己當苦行僧!


【參考資料】

【延伸閱讀】

沒有留言: