節能科技發展趨勢
能源消費可區分為三大領域:住商建築、運輸、與工業,大約各占全球能耗三分之一。這裡要談的重點是住商建築節能,又可以區分為三個層次,首先是耗能產品的能源效率提升,例如提升冷氣機效率(每單位的耗電可以提供的冷卻能力),或提升照明燈具發光效率(通常以lm/W表示,亦即每單位耗電可以提供的流明數)等。政府針對產品效率提升有多種相對應的法規搭配,例如規定最低能源效率基準,特定產品的能源效率必須達到基準以上,否則不准製造販售。近年來節能產品的重要趨勢是使用永磁直流變頻馬達與驅控技術,因為成本逐漸下降,因此開始廣泛地使用在各類電器產品,例如冷氣、冰箱、洗衣機、風扇等等。甚至大型的冰水機,也開始出現使用永磁直流馬達的磁浮軸承冰水機。相對於交流馬達,永磁直流馬達的效率更高,尤其是在部分負載低轉速的情況下可以提高效率。
第二個層次的節能來自於系統整合與最佳化控制,通過各類用電設備產品彼此之間整合與最佳化達到節能,例如中央式空調系統,使用的設備包含冰水機、冰水泵、冷卻水塔、送風機等,透過各設備的整合運轉,在滿足舒適前提下,求取整體系統耗電最小化。此外透過建築能源管理系統與家庭能源管理系統,讓用電設備的操作合理化,也是屬於這個層次的節能。近年來在物聯網的大趨勢之下,智慧化技術發展迅速,透過感測網路進行系統智慧化控制達到節能,也可提升能源管理系統效能,此外物聯網的應用也讓智慧家電產品的效益更高,更加方便使用。
第三個層次的節能來自於行為改變與降低需求並減少浪費,例如隨手關燈、穿著涼爽衣物提高空調設定溫度;建築物採用良好隔熱,設計時避免空調超量設計等均屬於這個層次的節能。但在鼓勵行為面節能的同時,也要兼顧使用便利、滿足環境舒適健康、設計美學等等,換言之,要考量人性化需求。例如人因照明的研究,藉由LED照明方便調控的特性,可以根據使用者的需求調整照明色溫與亮度,在節能的同時達到舒適與健康。
全球暖化與氣候變遷是21世紀人類面臨的嚴重問題,造成暖化的溫室氣體有70%是因為人類使用石化燃料的結果,其中絕大部分與能源相關。根據國際能源總署的評估資料,溫室氣體減量的貢獻中,節能將佔有38%的比重,甚至高於再生能源的17%。由此可見,節能科技在未來人類對抗全球暖化的重要性。主要工業國家與國際大廠莫不投入心力發展節能科技,台灣能源匱乏,自產能源有限,更應該大力投入推廣節能科技,對我國的能源安全與減碳工作都將產生關鍵影響。
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