何謂能量回收？ 在資源效率日益受到重視的當代社會中，能量回收技術正扮演著至關重要的角色。這項技術的核心概念，在於將原本會以廢熱、摩擦或動能形式散失的能量，轉化為可再次利用的寶貴資源。
摘要
能量回收（回充制動）是指將系統中產生卻未被利用的能量，轉換為可使用的形式並重新導入循環過程的技術。無論是來自工業設備的廢熱、車輛煞車時產生的動能，或是氣體管路中的壓力差，其核心目標均在於將這些能量轉化供其他用途使用。
基本原理與技術
能量回收的運作原理基於一項物理事實：能量既不能無中生有，也不會憑空消失，只能從一種形式轉換為另一種形式。能量回收的核心在於，將效率低下或無法直接利用的能量形式（例如運動物體的動能，或作為廢熱的熱能），轉換為可利用的能量形式。通常會將其轉換為電能，儲存於蓄電池或電池儲能系統中，或直接饋入電網。
在熱能回收過程中，熱泵會將熱能提升至更高溫度等級，使其達到可實際應用的標準
能量轉換簡介
在許多製程中，會產生無法用於原始目的或作為副產物存在的能量。例如，車輛煞車時會以熱能形式向煞車系統和周邊環境散失動能； 工廠在生產過程中則會產生大量廢熱。能量回收技術便是針對這些能量進行轉化。
常用設備包括發電機：當馬達將電能轉換為動能時，發電機則執行相反過程，將動能轉換回電能， 這個原理在車輛回充制動系統中至關重要。在熱能回收領域，通常採用熱交換器將熱能從一種介質傳遞到另一種介質，或使用熱泵將熱能提升至更高溫度等級以供利用。工業直流電網的應用也使得能量回收成為可能，例如能回收動力煞車或負載降低時產生的能量。典型範例是工業機器人：當機器人向下移動重箱時，其馬達會將動能轉換為電能。
能量回收的關鍵技術
為從各類能源來源回收能量，能量回收技術需運用多種技術方法。主要技術途徑包括：
回充制動：動能回收
回充制動是能量回收的常見形式，廣泛應用於電動汽車、電動自行車及工業設備中。其原理是透過電動馬達在煞車時扮演發電機角色，將動能轉換為電能並回充至電池。此技術不僅能增加續航力，還能減少煞車系統的磨損。在直流電網中，例如機器人或自動倉儲系統的負載下降過程，也能實現能量回收。回收的能量可直接提供給其他用電設備使用，從而提升整體系統效率、延長設備壽命，並降低熱負荷壓力。
熱回收：廢熱利用
熱回收技術利用的是製程中原本會廢棄的餘熱 – 例如工業廠房、發電廠或建築物所產生的廢熱。此技術在通風系統或生產製程中特別有效。透過熱交換器，熱量從高溫介質（如廢氣、排煙）轉移至低溫介質（如新鮮空氣、水）。所回收的熱能可用於供暖、製備熱水或製程預熱， 從而節約能源、降低成本並減少化石燃料的消耗。
壓力回收
在需輸送高壓介質並於流程末端進行減壓的系統中，可同步回收減壓過程中所釋出的能量。天然氣配氣管網的減壓過程即為一例。與其透過節流閥降低壓力並使能量以熱能形式耗散，不如採用擴張機或渦輪機將壓力能轉換為電能。此技術在需克服大幅壓差的情境中尤具效率。
其他形式與應用領域
除了上述主要技術外，還有其他專門的能量回收方法， 例如：
- 化學能量回收：在特定工業製程中，可將作為廢棄副產物的化學物質進行回收，並使其化學能量重新轉為可利用能源。
- 滲透壓發電廠：此項尚處於開發階段的技術，可利用淡水與鹽水間的濃度差獲取能量。
- 熱電發電機：可將溫差直接轉換為電能的裝置，常於利基應用中用於回收低溫廢熱。
能量回收的優勢
能量回收的優勢具多元性，涵蓋生態、經濟與操作等多重面向。作為高效能工具，它能優化整體能源平衡，並降低對初級能源的依賴。
配備回充制動系統的電動車，行駛特定距離所需充電電流較少
提升能源效率
能量回收最顯著的優勢在於大幅提升能源效率。透過回收並再利用原本會損失的能量，特定性能或製程所需的總能耗得以降低。舉例來說，這表示配備回充制動系統的電動車行駛特定距離所需充電電流更少，或配備熱回收系統的工業廠房在加熱製程中所需燃料更少。此種對既有能源的高效運用，可優化整體價值鏈，並顯著減少能源需求量， 使系統運作更高效率且更節能。
為氣候保護和能源轉型做出貢獻
能量回收是對抗氣候變遷的強效利器。透過能量回收每節省一度電，便能直接減少一度電的新能源開發需求。這直接降低了化石燃料的消耗量，進而減少如二氧化碳等溫室氣體的排放。在能源轉型（從化石燃料過渡到再生能源）備受關注的時代，能量回收成為理想的輔助方案。它不僅能大幅減少整體能源消耗，還有助於減輕電網負載，從而支持再生能源的發展部署， 使整體能源供應體系更趨永續性與韌性。
經濟效益與成本節約
降低能源需求可直接減少營運開支。企業與家庭採用能量回收系統後，由於減少了電力、瓦斯或其他燃料的消耗，因而能節省可觀的費用。以電動車為例，此技術不僅能增加續航里程，也因減少了機械磨損而延長了煞車系統的使用壽命。投資能量回收技術所帶來的節約效益，往往能使其成本在短時間內回收，這使得該技術成為工業、商業乃至家庭應用領域中極具吸引力的選擇。長遠來看，高效率的能量回收有助於穩定能源成本。
能量回收的應用領域
能量回收並非小眾技術，而是廣泛應用於我們生活與經濟的各個領域。其大規模實施正彰顯了此技術的巨大效益。
電動車
回充制動系統是電動車的核心元件。為了在煞車或下坡時將動能轉換為電能並回充至電池，電動汽車、電動自行車與電動滑板車均採用再生煞車系統。此技術不僅能增加車輛續航里程，還能提升行車效率。這項關鍵技術大幅增強了電動車相較於傳統燃油車的吸引力與永續性優勢。若缺乏這項能量回收能力，電動車的整體效率將會顯著降低。
工業與生產
工業製程常產生大量未被利用的廢熱。熱能回收在此具備極大的節能潛力：來自熔爐、冷卻流程或伺服器的廢熱，可用於預熱空氣與水、供暖或發電 – 例如應用於鋼鐵廠、資料中心或化學設備中。此外，壓力回收技術亦廣泛應用於油氣產業。另一方面，煞車能量亦可透過直流電網進行回收，並直接供給其他用電設備。這些技術不僅優化能源平衡，還能全面提升運作效率。
建築技術
為大幅降低能耗，現代建築日益廣泛地採用能量回收技術。尤其在通風系統中，熱回收技術已成為標準配置。該技術能將廢氣中的熱能有效保留，而非直接向外排放，並運用這些能量對新鮮的送風進行預熱或預冷處理。這項措施大幅降低了冬季供暖與夏季製冷的能源需求。對於被動式建築與低能耗建築而言，熱回收技術更是達成高效節能標準的關鍵要素。
大眾運輸系統
在都會區的大眾運輸系統中，特別是火車、地鐵與有軌電車，能量回收技術扮演著至關重要的角色。當這些車輛煞車時，其電動馬達會切換為發電機模式，將電能回饋至架空線網或固定的儲能系統中。這些回收得來的電力可供同一供電網路中的其他列車加速使用，從而顯著降低整個系統的總能耗。此技術不僅提升大眾運輸的永續性，還有助於降低營運成本。
挑戰與未來前景
儘管能量回收具有明顯優勢，但仍面臨諸多挑戰：高昂的初始投資成本、需配合製程進行技術調整，以及儲存能力的限制 – 尤其在能源供給不穩定的情況下，此一限制更顯棘手。儘管如此，此技術的發展前景依然樂觀：隨著技術研發持續進步，結合智慧型控制系統與智慧型電網的應用，不僅能提升能源效率，還能降低營運成本。隨著氣候意識日益增強，能量回收將成為能源轉型與我們能源基礎設施的核心要素。
總結
能量回收遠不僅是一個技術細節，而是永續、有效利用能源的基本原則。透過有意識地回收並再利用原本會流失的能量，我們不僅能顯著提升能源效率、節省成本，還能為氣候保護與能源轉型的成功推進作出關鍵貢獻。為克服現代能源供應的挑戰並鋪設永續未來之路，持續開發並廣泛應用這些技術實屬必要。
