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整廠系統建模節能評估技術

生機系    施武陽副教授 

NMP 廢棄物的回收再利用是降低生產成本的途徑之一。蒸餾是將 NMP/水 /PR（镨）混合物廢料提取為純 NMP 的技術之一，但它需要大量的能量，因此建議採用熱集成來減少所需的能量。除了降低營運成本外，還建議將鄰近公司的熱蒸汽廢物作為再沸器和預熱的燃料。本技術之一可使用 Aspen Plus 模擬蒸餾，並分析總能耗、年度總成本和氣體排放。單塔蒸餾過程中的熱整合系統在 NMP/水/PR 分離過程中表現出最佳性能。此方案產量為658.025 kg/h，NMP 含量為 99.99%。與常規設計相比，該方案可節省61.83%的能源、58%的 TAC，並減少 61.84%的氣體排放和排放成本。另一個例子是污水處理廠的節能分析，使用曝氣系統的生物過程對能源的使用有很大貢獻，在本技術中可使用 GPS-X 7.0 穩態建模。每年測量的 BOD、 COD、總 N、N–NH4+ 和總 P 等參數的月度數據作為輸入數據，透過監控和數據採集 (SCADA) 系統，用於監控案例工廠的曝氣系統。選定的與生物處理相關的溶解氧和用電量的即時數據記錄在雲端伺服器中，並用於驗證和補償工廠內測量的現有數據。根據工廠2018 年月度能耗數據，利用GPS-X模型預測的節能率約為 20%，與全球工廠營運值（18%~21%）一致在50,000–10,000 CMD 範圍內。此外，每調整 1 mg/L DO 以適應污水排放標準，節能率約 5%~7%。

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薄膜水處理技術節能管理

生機系    施武陽副教授  施奈妮  江益賢 

水資源和能源是永續社會發展的關鍵，開發水資源和降低水處理能源消耗同樣成為聯合國 SDG 目標之一。目前海水淡化和再生水都廣泛使用膜處理程序，然而，膜結垢會導致跨膜壓力升高並降低膜的使用壽命，因此，訂定節能控制策略並估測膜系統中使用的膜壽命，對於確保這些系統的充分維護和長期運行至關重要。藉助搭配不同水質水量之膜最佳操作壓力建膜預測技術，可大大降低結垢風險、延長膜壽命並減少處理水所需之電能。具體來說，導入適應性控制演算法(ACA)，根據膜流量數據及生命周期敏感的膜滲透通量為基礎，即時估測關鍵膜參數，並通過監控與數據採集系統(SCADA)即時更新膜參數，同時回饋計算即時水質水量條件下最佳化之操作壓力與純水或是稀有金屬回收率。本技術可與綠色能源結合開發整合於水處理系統之節能模組。

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多元電池管理軟硬體

生機系    施武陽副教授  羅宇連  江益賢 

對應國內電動農機市場的急速成長需求，本研究開發多源電池電能管理技術研究針對最重要的壽命安全性估測與降低放電深度延長壽命兩大課題，規劃電池整合超級電容設計串並聯電路架構由超級電容提供大電流充放降低放電深度延長壽命，滿足中大型電動農機之能量與功率需求並即時偵測循環壽命參數與熱係數確保安全性。其中，本團隊研究提出一種新型的雙源儲能架構比較以往的混合儲能系統可以更有效的利用超級電容的能量，透過本研究建立數種使用情境的想定切換超級電容器與回收電池的串聯或併聯之可能性，高效率的運用電池與超級電容的電能，本研究實現電能管理系統硬體電路架構之可行方式，針對數種不同中大型農用載具發展相應之雙源儲能系統。

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