經濟暨綠能發展處

面對國內溫室氣體減量及管理法修法與國際溫室氣體排放管制趨勢，推動製造部門溫室氣體減量刻不容緩。由於製程技術或設備導入須考量之因素眾多，為協助工廠順利進行低碳生產新技術或設備導入之前期規劃，經濟部產業發展署辦理「低碳生產技術彙編」，藉由各產業專家所建議低碳生產技術設備之技術介紹及實務案例，以協助企業排除技術篩選之困擾與障礙，順利導入低碳生產製程技術。 
 
本系列內容將介紹六種不同製程動力系統節能技術，本篇說明「動能回收發電技術」，重點如下： 
 
製程動力系統節能技術：#6動能回收發電技術 
 
🎬 技術原理 
於任何系統管網中，壓力控管絕對是必要之舉，動能回收發電技術是將管網中富餘的壓力透過轉換裝置把機械能轉為電能的一種節能、創能手段，技術可應用於多種介質，最常應用於：冷卻循環水系統管末餘壓、冷卻循環水旁通系統、大型污水系統收集系統之管末餘壓、海水淡化系統管末餘壓、自來水管網餘壓、原水處理池管網餘壓及各類大型儲槽受料管線管末餘壓等。 
 
傳統管道餘壓多直接釋放或透過閥門進行調節減壓，動能回收發電技術係將此餘壓回收進行發電，說明如下： 
(1) 在量測及評估後確認管道可用餘壓以及流量具備回收發電之效益後，於該管道上進行配置旁通管接入水輪機，水輪機利用通過出口導葉閥進行餘壓調節並擷取動能後，水介質再以旁通管道再次接入主管，確保滿足後端流量與壓力需求。改造保留原管路配置，在緊急狀況時可透過旁通管閥切換確保系統仍可正常運行。 
(2) 水輪發電機組由水輪機、發電機、四合一控制櫃、主機(Host Computer)所組成，再加上相關位置電動閥門來實現整體併網( 電網) 控制。 
(3) 系統透過聯合控制方式，串接入水閥門、旁通閥門以及水輪機導葉閥門來執行系統安全保護，在發生異常狀況時透過聯動方式切換以避免系統產生水垂效應。 
(4) 完善的設備控制與自檢系統，實現開停車保護、發電機保護、供水保護、發電機負功率保護等。 
 
🎬 技術特點 
製程動力系統運用動能回收發電技術具備以下特點： 
1. 利用水輪機回收管道餘壓動能發電； 
2. 取代原系統作為減壓消能之設備，透過簡單管路改造除了額外創能，更減少該位置的維護保養成本； 
3. 若案場符合「再生能源發電設備設置管理辦法」並經審查通過認定為再生能源發電設備，則可根據「再生能源憑證實施辦法」規定申請再生能源憑證，將對於企業減碳以及ESG 報告有相當助益。 
 
🎬 注意事項 
技術規劃設計應考慮因素包括： 
1. 依「可利用的餘壓」，以及「水介質流量」大小，兩因素直接關係到投資報酬及應用可行性，一般而言蘊藏餘壓動能最小建議達50 kW 以上且可用揚程大於0.8 kg/cm2 則較具有可行性； 
2. 現場管道改造可行性與成本評估； 
3. 若案場符合「再生能源發電設備設置管理辦法」並經審查通過認定為再生能源發電設備，發出的電力可評估併入廠內電網自用或躉售電能予公用售電業者。 
 
🎬 建議應用場域 
各類大型儲槽受料管線管末餘壓，或是具備大型冷卻水塔、輸水專管，也就是用水量大的產業都具有應用潛力均可評估改善，建議應用產業包含石化業、鋼鐵業、化纖業、半導體業等。 
 
🎬 應用案例 
1. 國內某家石化廠，生產主要產品包含塑膠原料製品、塑膠加工製品、纖維製品及特用化學品等，原設有1 台揚程40 m、流量1,500 m3/h 之水泵，提供非連續之特定製程給水需求，於製程無需給水或使用較小水量時直接排放入冷卻水塔水池中，經量測及評估，當該製程未完全使用該水泵供給之水量時，於排放口處仍具備37~40 m 的水頭壓力、800~1,500 m3/h 的過流量，蘊藏的最大水能高達163.5 kW。因此，評估規劃於原排水管路上配置旁通管連結至水輪發電機組( 因安裝位置與空間考量，機組設置處距離原排水處較遠)，並於擷取其動能後再行排入水池中，利用水輪發電機組進行餘壓發電為該廠額外創能，發出之電力供給廠內設備使用。