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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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廢熱變黃金 追求地球與企業永續發展

撰文/劉麗惠 攝影/李庭歡

在經濟部能源局支持下,我國精密機械關鍵零組件製造商東培工業,順利導入工研院創新研發的ORC 廢熱發電機組,每年可產出約10 萬度電,節省25 萬元電費,減碳量達62 公噸,成功讓東培把廢熱變黃金之外,也顯示出我國廢熱發電技術趨於成熟,後續發展可期。



有鑑於地球暖化問題愈來愈嚴重,世界各國企業都在追求「節能減碳、永續地球」的理想,在此趨勢浪潮下,東培工業近年來也不斷在企業內部導入節能減碳的相關技術與應用,日前更藉由導入工研院創新研發的「有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle; ORC)低溫廢熱發電機組」,成功將廢熱回收再利用,不僅為公司創造環保能源,為保護地球帶來貢獻,也為臺灣廢熱發電技術的成熟,帶來見證。

導入ORC節能減廢再升級

東培工業自1966 年成立以來,一直專注於軸承製造,從設計、開發到精密製造均有極高品質,因此成為國內最大精密機械關鍵零組件專業製造商,是名符其實的隱形冠軍。東培工業總經理陳文傑表示,40 多年來東培工業都將環境保護視為公司發展永續經營的關鍵使命,因此不斷在企業內部導入節能減碳相關應用,並於2009年在內部成立節能減碳委員會,針對工廠各種機械設備進行改善,提升節能減碳的效益。

「此前東培工業已經導入太陽能、風力發電等綠色能源,為東培工業減少1,400 公噸的二氧化碳排放。」陳文傑說,近年來東培節能委員會持續尋求更多節能的方法,除於2013 年導入ISO 能源管理系統認證之外,並於2014 年在中壢廠區的4 條淬火爐產線上導入工研院的廢熱發電技術,實現廢熱回收之後轉換為電能,再應用於廠區內,達到節約能源的效益。

陳文傑解釋,軸承生產製造過程中需要燃燒天然氣進行高溫熱製程,因此產生低溫廢熱,如中壢廠區4 條產線平均溫度僅110℃,熱能回收不易,直到接觸工研院低溫熱能發電ORC 技術,發現可以做到熱能有效回收與再利用,終於成功於2014 年底實現廢熱回收再利用的節能減碳應用。

協助東培導入ORC 系統的工研院指出,東培引進的20 瓩(kw)ORC 發電機組,如果以每年6,000 小時運轉時數估計,每年估計可為東培廠區產出約10 萬度電,年省電費約25 萬元,年減碳量達62 公噸,相當於1/6 座大安森林公園碳吸收量,節能減廢的效益不小。

廢熱回收技術與能量再提升

事實上,目前高溫工業廢熱回收技術已相當普遍,但臺灣導入廢熱回收技術的工廠並不多。工研院綠能與環境研究所副所長何無忌解釋,這是因為如果採用國外廢熱回收裝置,成本遠高於導入工廠回收廢熱發電節省下來的電費,因此國內工廠導入意願並不高。

「沒有善加利用廢熱很可惜,尤其臺灣300℃ 以下的中低溫工業廢熱占比高達6成,如能盡數轉為發電,預估可達730MW的規模,極具市場規模。」何無忌強調,工研院為協助工廠降低導入廢熱回收發電系統的成本,過去幾年來一直專注於廢熱回收技術開發,並結合國內機械、電機、冷凍空調、熱交換器、控制器等領域的專業廠商,例如漢鐘精機、力菱電機、漢力科技等,共同研發關鍵零組件以及建立系統設計整合技術,成功開發出ORC 技術,為臺灣中低溫發電產業奠定基礎技術實力,也大幅降低廢熱回收裝置成本。

ORC 技術可以回收80°C~300°C 的工業廢熱,在工研院與廠商的合作之下,目前已經成功開發10 瓩、50 瓩、200 瓩螺桿機的ORC發電系統,機組性能穩定,效能亦達國際水平,更可配合產業規模客製化設計。以東培工業中壢廠區的設置為例,建置過程須依據廠區4條生產線現場作業狀況,進行客製化設計,才能做到在完全不影響生產線的情況之下,進行廢熱回收再利用。

新一代機型已進入測試階段

何無忌指出,工研院創新研發的ORC發電技術應用範圍寬廣,除了可應用於中低溫工業廢熱之外,亦可應用於地熱溫泉、太陽熱能及生質熱能等再生能源發電。因此在工研院完成ORC技術開發之後,經濟部能源局一直積極在工業界進行ORC成果宣導與技術推廣,推動國內製造業投入低溫工業廢熱發電,這次促成東培示範電廠的運轉,可謂國內低溫型工業廢熱發電重要里程碑。

由於ORC可應用於機械、化工、電子、造紙等各種產業,只要製程會產生300℃ 以下中低溫廢熱者,都可以考慮採用ORC發電,作為節能減廢又賺錢的環保利器,因此在東培導入之前,中鋼也在廠區建立10 瓩ORC機組,而繼東培之後,包括台化、唐力等企業都陸續引進ORC機組,各家公司都期望可以落實節能減碳、能源使用效率提升、溫室氣體減排的諸多效益。何無忌強調,多家廠區成功設置ORC,成功驗證國內自主技術的能量,更對國內中小型低溫工業廢熱的利用具有指標性示範意義。

展望未來,繼第一代ORC機組的創新研發,工研院已經投入開發超過200 瓩的第二代渦輪式ORC機型,目前該機型已經進入測試階段,甚至於具備更多前瞻技術的第三代穿臨界ORC機型也已經進入初步開發階段,可望進一步提升臺灣廢熱回收技術能力,為臺灣產業帶來更多的效益。

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