工廠能源管理應使用專屬系統

半導體產業生產晶圓過程為24小時連續運轉，能源管理尤其重要，才不會因為瞬間或長時間的電壓驟降，造成廠務設備或製程機台自動跳機，進而蒙受損失。DIGITIMES攝

台灣高科技產業近年來的蓬勃發展，雖然產值、創造就業機會、研發支出等，都已是製造業領域的翹楚，更是台灣經濟成長的主要驅動力，但在此同時，高科技產業耗用的能源，也是全台製造業之冠，對能源資源短缺的台灣而言，即使先把價格節節上揚的能源價格放到一邊，光是供電吃緊的問題，可能就會讓高科技產業的神經繃緊，高科技產業的能源使用管理，自然值得大家認識與關注。

高科技產業絕大部分都是24小時連續生產，主要能源使用設備包括製程設備、空調設備及空壓設備等廠務設備，相較於石化、機械等工業，高科技產業屬於能源密集度較低的產業，每單位產能所耗能源較低，相對地能源使用成本佔整體生產成比的比例並不高，也造成許多高科技產業對於能源管理監控等應用興趣缺缺。

但由於歐美等台灣出口主要市場，近年來都在考慮針對其他國家商品，進行二氧化碳排放量的管制，高科技產業若不力行節能減碳，不僅要面對節節上揚的電費外，還可能遭到貿易制裁。

廠務監控應加入能源管理

一般而言，高科技產業的廠務系統，包括潔淨室及空調、電力、廠用空氣及真空、純水及飲水、廢水及廢氣、特殊氣體、化學品供應等7大系統。由於高科技產業多半採用連續生產流程，即使是離峰用電量也相當高，也使得廠商難以透過移轉尖峰用電量的方式來管制能源費用。

此外，由於許多生產設備都已做到完全自動化，生產過程更是採24小時連續運轉，一旦在生產流程中，出現瞬間或長時間的電壓驟降，就可能會造成廠務設備或製程機台自動跳機，而在復電後，製程機台的環境參數往往都需要重新設定，從設定到整個製程穩定運轉，可能費時數十分鐘到數十小時不等，可能因此蒙受的損失不容小覷。

因此，廠務監控系統(Facility Monitoring & Control System；FMCS)勢必得加入能源管理系統(Energy Management System；EMS)，包括廠務管理系統需為全自動化管理、以數位電錶來區隔及記錄全廠的用電量，有計畫性地降低契約用電量等，更重要的是，廠務人員也必須要具備能源管理的觀念與能力。

如目前的高科技產業雖然已普遍裝設數位電錶，顯示業者已有用電管制的觀念，取得用電數據也比過去來得方便，但這些用電數據對許多業者而言，只是用來方便計算各系統的用電成本，卻沒有想到如何進一步的執行節能規劃。換句話說，許多業者雖然早已擁有累計用電的資料庫，卻沒有轉為能源消費控管及使用效率分析的依據。

此外，基於能源成本上揚，以及未來可能會遭致碳交易管制的風險，許多廠務管理人員已經被企業高層要求，必須持續降低運轉成本及執行節能措施。但許多廠務管理人員其實並不瞭解自己工廠的契約容量，自然很難建立用電的總量控管觀念，如果不能做好全盤考量，能源管理的效應就難以呈現。

除了設備保養及耗品更換，節能可能是最直接、最節省也最快能降低廠務運轉成本的方式。除了透過控制電力及照明等方式，節省電費及免於違反契約用電量外，透過改善功率因數，降低無效電流，還可能帶來許多有利於降低成本的優點。

如改善功率因數，不但可以因此減少線路總電流，進而降低變壓器、開關等機器設備和線路容量的溫度，進而增加使用壽命外，電力公司為鼓勵用戶提高功率因數，其實在電價表中都會訂有功率因數折扣，讓電費更進一步的降低。

此外，一般工廠動力配電線的電力損失約2.5？7.5%，一旦功率提高，即可減少電力損失，相對也可增加供電能力，更可減少負載總電量，降低電壓驟降的可能性。

應善用變頻全自動控制

至於照明等小電力的管理，過去多半都是設法影響使用人養成良好的用電習慣，如隨手關燈、關閉電腦等，但現在除了可以運用兩線式照明控制系統，以自動化方式進行照明用電管理外，企業更應善用能源管理系統所蒐集的數據進行分析，如根據時程或出勤人數，長期追蹤照明用電量，找出最適當的照明用電控制方式。

至於會用到風車、泵浦或風扇過濾單元的設備(如空調設備)，可以考慮使用變頻馬達，將固定的電源電壓和頻率轉變為可變量，實現對三相交流馬達無段調速的目的，不但可以達到節能的功效，而且因為馬達可低速運轉減少摩擦，可以降低不必要的噪音，進而改善工作環境。

使用變頻馬達除了可以達到節能效果外，因為變頻器具有緩啟動(soft start)功能，會降低瞬間啟動轉矩，可避免對機器零件產生衝擊和震動，而且維護簡單，系統控制也較傳統方式穩定，有助於延長設備壽命。

此外，其他的節能方式，還包括視負載需要，以不同的冰水主機來提供不同溫度之一次冰水，而不是固定為5℃或7℃。設備的保養維護以及管線的定期測漏，更是徹底落實，維持設備的高效率，才能降低無效功率，就不會消耗無謂的電能。

空調設備管理方面，則是要透過能源管理監控，掌握設定溫度是否需要提高、那些空調區域在特定時段可以關閉的資訊，這也是能源管理系統非常重要的應用。

建立能源查核機制落實管理

值得注意的是，建築能源管理系統(Building Energy Management System；BEMS)，看似與具備能源管理功能的FMCS相當類似，但前者多半適用於商辦大樓，後者才是應用於製造工廠，因此對於軟硬體及儀控設備的要求，其實有相當程度的差異，因此整體系統的建置費用也不能一概而論，如就整體系統的反應速度來看，FMCS的要求一定會比BEMS來得高，容許發生錯誤的比率，FMC也一定會比BEMS來得低，因此直接用BEMS來作為FMCS的能源管理功能，可能會不適用的問題。

此外，工廠管理也應該建立一套能源查核機制，如建立能源查核專責組織，由廠務管理單位，結合行政管理單位及製程管理單位，定期開會檢討，訂出節能對策的PDCA法則，從Plan(計畫)、Do(實施)、Check(檢驗)到Action(修正後行動)的過程，反覆討論及改善能源管理的做法。

而要有效執行能源管理政策，除了需要建立儀表監視及測試系統，以取得各系統或生產設備的耗能資料，做為訂定耗能效率標準的參考，同時還要定期檢查各使用能源設備的效率，更重要的是，一定要進一步分析生產流程及生產部門的使用效率，從點到面，才能完全掌握投入的能源種類、數量及損耗狀況，分析比較所選定的節能策略，也才更能顧及生產需要的各個層面。

節能計畫是一項沒有期限的工作，企業要有長期抗戰的心理準備，任何可能改善的節能措施，都應該予以正視並全力進行。每一年的節能目標都應該要隨時檢討，除了執行單位的努力外，經營者一定要給予最大的支持，工廠能源管理的目標才能夠具體落實。