案例說明

電梯以往視為重大能耗設備，而就電梯設置原理而言，電梯為維持穩定性，在煞車運轉過程中會產生多餘電能，除了容易造成機櫃溫度升高，更造成電能耗損之情形。為了回收多餘電能再利用，透過電梯運轉時數紀錄，推估各電梯節能效益後，該校研議節能措施為選定學生二舍及學生三舍共4部走行時數較高之電梯，利用電梯電能回收系統，將電能循環至機櫃供電梯再運用，此外，可減少電梯熱當機之次數，並可移除原本電梯機房內獨立空調系統設置。此項節能措施具備以下幾點效能： 1.利用學生宿舍電梯電能回收再利用，深具節能推廣教育 2.統計電梯走行時數，投資回收效益佳 3.降低機房溫度，減少散熱裝置功耗

設計理念或改善流程

大樓電梯系統皆採用交流三相感應電動機(或稱捲揚機)負責電梯車箱之升降如圖109-F01-108-UT01-1，電梯車箱對向吊著配重鐵以平衡電梯運行。當電梯車箱滿載且由高樓層往低樓層下降時，因車箱重量大於配重鐵故捲揚機處於剎車運轉狀態以平衡電梯運行。另電梯車箱空載且由低樓層往高樓層上升時，因配重鐵大於車箱重量，故捲揚機亦處於剎車運轉狀態以平衡電梯運行。然捲揚機在剎車運轉時會變成發電機產生多餘電能，惟電梯多採用電阻性負載消耗多餘電能，故造成控制機櫃工作溫度很高。本案設計理念為透過普查校園各電梯運轉時數，優先選擇高樓層及使用頻率高之電梯施作回收多餘電能並回送至電網，不但可以減少電量使用，更可以降低控制機櫃工作溫度。

圖109-F01-108-UT01-1電梯運轉時能量消耗及回生情形
一般而言，電梯電能回收裝置價格不斐，若只是單純安裝，不做事先電梯運轉時數紀錄並評估回收電力狀況，將會使節能效益大打折扣。經讀取控制機板內每日平均運行時數，詳如表109-F01-108-UT01-1所示，該校學生二舍1號梯、學生二舍2號梯、學生三舍1號梯及學生三舍2號梯之運行平均時數最高，本案採用台達電子所設計之電梯電能回收系統，利用三相逆變器轉換為交流電回送至市電，電梯電能回收再利用之節電量測基準點係以併網交流側加裝計量計並回傳能源監控系統，並將電梯耗能量安裝電表並回傳，兩者比值換算可得電能回收率。透過電梯運轉時數紀錄，推估各電梯節能效益後，再挑選適合標的予以施作，將可有效縮短投資成本之回收年限。

表109-F01-108-UT01-1該校電梯運轉時數
本案設計準則在於需確認樓層是否達到10樓以上(位能轉換電能效益較高)，且每日時數可達到12小時以上(電能可回收頻率高)，此外亦需考量新增電能回收系統相容性，若電能回收器廠商與電梯廠商不一時，宜確認責任分界點(包含直流匯流排二次漣波及是否會有諧振頻率問題) 。倘若電梯主體已達汰換年限，可同步更換高效IE3馬達或節能永磁同步馬達以達較佳電梯節能效率。透過電梯運轉時數紀錄，推估各電梯節能效益後，再挑選適合標的予以施作，將可有效縮短投資成本之回收年限。
選定學生二舍及學生三舍共4部走行時數較高之電梯，利用電梯電能回收系統，將再生電能重新回送至市電，不但可以減少大樓用電量，更可減少電梯機房空調散熱需求，一般而言，平均回收率可達15%，大專院校或集合式大型社區動輒數十台電梯，未來若將此節能構思有效推廣，其節電減碳潛力自然不在話下。本案創新處即是透過事先調研各大樓電梯運行狀況，電梯回升系統很適合用於運轉時數長且低載運轉率高的場所，最後選定該校宿舍作為應用場域。目前該校能源監控系統已將電梯回升資料做長時間雲端紀錄，希望歷經寒假與暑假的一年份運轉資料，可提供其他場域改善之參考。
109年1月至4月每月電能回收電量，如圖109-F01-108-UT01-2所示，經計算每台每月平均回收電度為122kWh，每月每台平均回收率約15%左右，每年回收電度約為5,856kWh (122 kWh×4台×12月)，若以每度電2.8元計算，每年節省電費約16,397元 (5,856kWh×2.8元/kWh)。因應肺炎疫情關係，寒假宿舍電梯使用量偏低，回收電量數據皆以現場電表或能源監控數據統計而得。

圖109-F01-108-UT01-2 109年1月至4月每月電能回收電量(kWh)
本案電梯機房因安裝電梯電能回收系統，原電梯控制盤內直流電阻所消耗電能已有效回收至市電，因此直流電阻溫度極高造成電梯經常性熱當機也不再發生，故該校亦拆除原本安裝於兩棟大樓電梯機房5kW的窗型冷氣機。前述2台窗型冷氣機每天運轉24小時，若以負載率為50%估計，每年消耗用電度為43,800kWh(2台×5kW×24小時×0.5×365天/年)。本案每年總節能電度為49,656kWh(43800kWh +5856kWh)，若以每度電2.8元計算，每年節省約新臺幣139,037元(49,656kWh×2.8元/kWh)，回收年限5.75年(800,000元/139,037元)。以能源局108年電力排碳係數0.509 kgCO2e/度計算，本案減碳量約為25.27公噸CO2e/度(49,656度*0.509kgCO2e/度)。本案節能效益詳如下說明：
1.節能效益
年節省用電量
(122 kWh ×4台 × 12月)+(2台× 5kW × 24小時× 0.5 × 365天/年)
= 49,656kWh/年
2.節費效益
年節省電費49,656 kWh/年×2.8元/kWh=139,037元/年
(以電力單價2.8元/kWh計算)
3.減碳效益
49,656 kWh/年 × 0.509kgCO2e/kWh ÷ 1,000t/kg＝25.27公噸CO2e/年
(依據經濟部能源局公告108年電力排放係數0.509kg/ kWh)
電梯電能回收機箱內僅包含一台達直交流轉換器及相關通訊模組，耐用年限可達八年以上，且日常已交付電梯廠商做平時保養，理應故障率低，倘若要估算年度維護費用可以購得價金0.1%估計。若要達成3年回收，要經由輔導電梯廠商將電能回收器標配於電梯控制機箱內，將系統設置成本降為原本50%，屆時價格才能廣泛為大眾所能接受，也不會有安全保固責任歸屬問題發生。
學生二舍兩台15HP電梯安裝電能回收器、學生三舍兩台7.5HP電梯安裝電能回收器，本案採用台達電子電梯電能回收系統共4套(含設計施工與2年維護保養)，所需經費約為新臺幣80萬元整。若以電力單價2.8元/kWh計算，平均回收年限約為800,000元/139,037元/年=5.75年。
投資報酬
1.經濟效益：49,656 kWh/年×2.8元/kWh=139,037元/年
2.投資費用：800,000元。
3.回收年限：5.75年(800,000/139,037元/年)