March 3, 2009

* 什麼叫 生質能源 *

                          




生質能源?

    生質能就是利用生質物經轉換所獲得的電與熱等可用的能源。生質能是一種新能源,與風能、太陽能一樣具有取之不盡、用之不竭的特性。與其他新能源比較,生質能因使用材料為廢棄物,故兼具廢棄物的回收處理與能源生產的雙重效益。 

    生質能是目前最廣泛使用的一種再生能源,約佔世界所有再生能源應用的三分之二。

    生質﹝Biomass﹞是指所有行光合作用的生物物質﹝不論是否仍為生物﹞,生質能則是指運用各種轉化程序,從生質中提取有用的能源。

 

生質能源:化學能→熱能→動能→電能。

 

換言之,生質能就是把各種農林漁牧的產品或廢料,包括人類生活產生的有機廢棄物﹝垃圾、污水﹞,予以轉化。使變成有用的燃料,化工原料及熱能。

其實,人類自古就在運用「生質能」,例如燃燒油膏、木材以獲得光能、熱能,只不過這個名詞是新創的,而且直到能源危機發生後才受到世人重視。

生質能的價值也可以由下面的研究報告看出來:欲生產煉製乙烷類燃料時,採用玉米比採用重油便宜6倍,採用垃圾比用重油便宜28. 5倍。

生質能是人類運用科技所自製的唯一再生能源,也可以說是最具有潛力的新能源(即能取代舊有能源的所謂“代替能源”﹝Altefnative Energy﹞;人類開發生質能時,經過轉化處理,不但產生生質能,還同時幫了大自然的忙,把人類製造的廢物予以消化掉。

「再生能源」是指人們可利用生生不息的大自然資源,如:太陽能、風力、水力、生質能、地熱及海洋能等,再經過儀器轉換成為電能,或是加工處理、或直接利用產生熱能。依據「經濟部能源委員會」所發佈之「國內能源供需情勢:九十二年一至九月國內能源供需概況」,文中提到我國「水力發電」佔我國「能源供給總額」之1.45%。比例雖少,但從「台灣電力公司」所提供之資料,可知道政府及民間企業正設法提高「水力」、「風力」、「太陽能」等「再生能源」運用之比例。民國926月底再生能源(含慣常水力、風力、太陽光電、海洋溫差以及波浪發電)裝置容量為191.1萬瓩,佔系統裝置容量5.9%。政府在民國875月召開全國能源會議,宣布了在公元2020年,新能源規劃要達到13%的目標。行政院918月通過「再生能源發展條例(草案)」,訂定再生能源發電容量獎勵總量為650萬瓩,宣示加強推動再生能源發電之政策。

生質能源有哪些種類?

生質物泛指由生物產生的有機物質,例如木材與林業廢棄物如木屑等;農作物與農業廢棄物如黃豆莢、玉米穗軸、稻殼、蔗渣等;畜牧業廢棄物如動物屍體;廢水處理所產生的沼氣;都市垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產生的沼氣;工業有機廢棄物如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙、造紙黑液等。

1.牲畜糞便 : 牲畜之糞便乾燥後可百接燃燒供應熱能,經過處理可做為肥料使用。

2農作物殘渣 : 不可毫無限制地供作能源轉換。

3薪柴 : 由於貧窮國家需求日益增加,導致林地日減,需適當規畫與植林。

4製糖作物 : 將製糖作物轉化成乙醇,是一種極富潛力之生質能。

5城市垃圾 : 百接燃燒可產生熱能,或經過處理可製成燃料使用。

6水生植物 : 利用水生植物轉化成燃料,也是增加能源供應的方法之一。

7種植能源作物 : 包括快速成長作物樹木、糖與澱粉作物(供製造乙醇)、含油與碳氫化合作物、水生植物。能量供應來自生質能是十分可觀的,據估計,生質能約占全世界能源總消費量的20%,若將所有水力發電轉變為熱能,則只能供應由燃燒農村廢料所得熱量的十六分之一而已,但廢料的收集、運輸及轉變為燃料,這一連串的過程,其費用則要比現在石油產品時價還要高幾倍。

在「再生能源」各項中,較少為人知,而政府及民間正開始投入資源研究的項目即是「生質能」,又稱為「生質能源(biomass energy)」、或「生物能源(bioenergy)」。「生質能」是泛指「利用生物產生的有機物質(即生質物, biomass),經過轉換後所獲得之可用能源」。例如目前台灣地區的「生質能發電應用」有「垃圾焚化發電」及「沼氣發電」二大類,以內湖焚化廠為例,目前已將其產生的部份電力,回售給台電公司,連同其他垃圾焚化發電,總計裝置容量有475.3千瓩。另外,有關「沼氣」之利用方面,在農委會及農林廳的輔導下,以「豬糞尿厭氧消化處理研究」為題,開發各種沼氣利用的途逕。如高雄立大農畜公司,建立200頭豬之「糞尿處理系統」,產生的沼氣直接供燃燒及發電之用。另在台糖公司竹南畜產研究所設立10,000頭豬之「糞尿處理系統」,產生的沼氣做為「170kVA雙燃料引擎」的動力,提供養豬場的電力之需。上述之「垃圾焚化發電」及「沼氣發電」,不但能提供「電能」外,同時減少了大量有機廢棄物,減輕環境之負荷。

利用方法

轉換過程

能量形式

燃燒

熱水、蒸汽、電力

有氧發酵(轉化糖類和澱粉)

乙醇

厭氧分解(轉化糞便、雜草其他廢棄物

甲烷

氣化

熱水、蒸汽、電力、甲烷、甲醇、氨氣

化學還原

油料

加水氣化

甲烷、乙烷、焦炭

熱分解

瓦斯、焦炭

1. 固態燃料燃燒: 最簡單最普遍的生質能利用方法就是直接燃燒,以澳洲來說,就有百萬戶以上利用木材提供其居家所需熱能。占全澳能源使用量的百分之2.4,發展中國家如尼泊爾、肯亞等,則以燃燒木材、動物糞便及其它生質為主要能源。 但是燃燒是沒有效率的,在一個開放的空間燃燒,會使大量的熱流失,同時,絕大部份的燃料並沒有完全燃燒,生質能的75%含於揮發性物質中(燃燒時所釋放出來的化合物),如果在開放的空間燃燒,則這些揮發性物質將會在沒燃燒的情形下隨風而去。

 

2. 氣化: 氣化是將固態燃料加以高溫及有限的氧而轉換成液態燃料,該液態燃料為一氧化碳、二氧化碳、氮、氫及甲烷氣體的混合。和固態燃燒相較,氣化有相當多的優點,其一是非常方便,其產生的甲烷可以像天然氣一樣處理及利用。另一優點為:經過氣化後的燃料中所含雜質很少,故在使用過程中產生之污染相對大幅減少。在適當的環境下,也可以生成由一氧化碳和氫組成的合成氣體,而取代化石燃料。而氫氣本身就是未來很有潛力的燃料。科學家預料在不久的將來,氫將成為替代目前化石燃料且無污染的燃料。

 

3. 熱解: 熱解是一項古老的技術,係將生質加熱釋放其中揮發性物質,留下的固態物為炭,通過分解,生質的能量密度增加了一倍,這表示炭的重量雖然比原生質減少一半,所含能量卻和原物質相同。故能提高運輸效率。炭的燃燒溫度也比生質高,在生產中有較佳的運用。目前熱解技術已發展出可將揮發性物質加以收集,該揮發性物質氣體含豐富的氫與一氧化碳,可用來合成甲烷、甲醇等碳氫化合物。

 

4. 分解: 生質的分解係在厭氣菌的作用下進行,該微生物一般生存於沼池底部或其它沒有空氣的地方,食用死亡的有機物質而產生甲烷和氫。我們可以利用它來為我們工作,將動物的排泄物置入大槽中,加入厭氣菌,收集所產生的氣體做為能量來源。這個方法可非常有效率地將生質所含能量提取出來,動物排泄物所含之能量超過三分之二可得到回收利用。

 

5. 發酵: 與上述幾種方式一樣,發酵並不是新的概念,數世紀以來,人們利用酵母及其它的微生物將多種植物糖發酵成酒精,雖然目前的可發酵的植物種類由甘蔗到木質纖維較以往多了很多,利用發酵將生質變成燃料也只不過是將古老製程加以延伸,例如可利用小麥工廠的廢棄物經由發酵而生成乙醇;將生成的乙醇和柴油混合製成生質柴油可供拖拉機及巴士使用,科技的發展也將發酵技術不斷提升。例如美國和澳洲的科學家使用基因工程微生物替代酵母於發酵製程中,大幅提高了將廢紙及其它型式的木材纖維發酵成乙醇之效率。生質的一個重要來源為廢料,人類社會製造了大量的有機廢料,如廚餘、排泄物、食品加工的殘餘物、廢紙、鋸木屑等等;生質能會日益受到重視的主要原因就是可將廢料轉換成很有價值的燃料。以澳洲為例,在其剛起步之生質能源利用中,主要以製糖工業所帶來的廢棄物甘蔗渣做為原料,經過燃燒產生熱能回饋至製糖過程中機械設備所需同時亦可用於推動發電機,目前全澳洲糖廠利用甘蔗渣所發出的電力為250Mw,其中70Mw賣給電廠。

生質能源的優、缺點

優 點

缺 點

提供低硫燃料,降低空氣汙染。

在某些條件下提供廉價能源。

可減少環境公害,如垃圾等。

與其他新能源相較,技術難題較少。

植物僅能將極少量太陽能轉化成生質。

生質能密度偏低。

土地資源有限。

生質的水分偏多(50%-95%)

 

生質柴油

何謂生質柴油?

    『生質柴油』(Biodiesel)屬於再生能源的一種,是將動植物油脂或廢食用油(三酸甘油脂),經交酯化反應、中和、水洗以及蒸餾等過程所生成,具有生物可分解和無毒等特性,由於其燃燒特性與石化柴油相近,因此可與石化柴油任意比例調配使用,降低石化柴油所排放的廢氣污染。

生質柴油的原料

生質柴油的原料為回收廢食用油與能源農業作物,因此只要建立回收廢食用油系統與能源作物供應穩定,將不會有如石化能源耗竭的問題,未來將有機會成為一供應穩定且潔淨的新興能源。

生質柴油能解決未來的能源危機嗎?

~生質柴油具備供給穩定、生產快速特性~

    生質柴油的原料來源為動植物油脂或廢食用油,因此只要回收廢食用油與穩定能源作物供應來源,便能維持生質柴油的穩定供給,而不會有如石化能源耗竭的危機;再加上生質柴油的生產速度快,台灣目前的第一座生質柴油示範廠,以每批4噸廢食用油,只需8小時就可以製造4公秉生質柴油,因此若十月初啟用的生質柴油示範廠成效良好,未來可繼續興建生質柴油廠增加生質柴油供應量,以逐步取代石化柴油。

 

~廢食用油再資源化,降低生質柴油成本~

    以植物油脂製造生質柴油的成本偏高,為其推廣的最大難點。若能回收一般家庭消費單位、餐廳、速食店、油炸食品業等之廢食用油,投入製造生質柴油,除了可降低生質柴油的製造成本,另一方面,廢食用油的再資源化,可降低廢食用油對環境的污染,因此未來若能建立廢食用油回收系統,將可達到降低生產生質柴油成本與降低廢食用油污染的雙重效果。

~柴油小客車市場開放~

    台灣於2004年初開放柴油小客車市場,由於柴油車具備引擎扭力大、省油效率高的好處,一公升柴油可以跑20公里以上,為消費者購車的新選擇。再則,國際油價的持續上漲,一公升約16元柴油相對汽油便宜,若未來柴油小客車需求提高,將帶動生質柴油的需求,可視為生質柴油發展的一大契機。

其環保性又如何??

    生質柴油為符合環保訴求的綠色能源,可有效降低柴油機動車所造成的廢氣污染,有鑑於台灣目前柴油引擎車約佔所有機動車市場約5%,但柴油車排放的污染量卻是所有機動車排放污染量的一半,因此,若國內柴油車改用生質柴油,將可大量降低溫室氣體排放。

         再則,國際上對環境保護議題日益重視,例如明年元月即將生效的『京都議定書』,即為限制溫室氣體排放總量的聯合國公約;雖然我國並非京都議定書的締約國,但不論是環保的道德良知或國際輿論壓力,我國是無法置身事外於未來的國際環保活動的,因此對於符合環保訴求的生質柴油而言,環保意識高漲將是推動生質柴油發展的一大契機。

生質酒精

    採用生質酒精的車款亦稱為「Flex Fuel Vehicle」,在未來將會逐漸出現在你我身邊。所謂生質酒精,亦即由植物提煉而出的酒精,由於其揮發和燃點等物理特性都與汽油有相當高的相似性,故在極早期便被拿來與汽油相比較。在目前,混用是較常見的做法,由於研究指出,現行汽油引擎皆可在未經任何改裝的前提下,使用生質酒精含量達1020%的無鉛汽油,故在世界各地,已有不少國家提供該類燃油。至於命名方式,則以生質酒精含量為基準,若是混入10%便稱為E10,混入了20%則為E20,以此類推。

    Bioethanol由高含糖量的作物提煉而成,有永續生成、不虞匱乏的特色,但由於產量有限,未來若大量被採用,價格勢必水漲船高。

說到淵源,酒精引擎的歷史甚至還要比汽油系統來得悠久。對於內燃機有研究的朋友應該都知道,在最早期時,酒精才是主要的燃料,至於石油的崛起,則是源自於其產量大、易提煉且價格較低廉的優勢。然而科技走到了今天,生質酒精的產量、提煉品質都有相當的進步,並且也與汽油的價差漸漸拉近,未來的覺醒已勢不可擋!

    生質酒精的主要來源是玉米、甘蔗、葉菜類等農作物,對歐美一些大面積陸地國家來說,採用此類能源不但可大幅減少資金外流,更可實際提高國內就業機會、促進經濟活動,可謂一舉數得。可惜對國內來說,由於耕地面積較小、實際產能、效益也相對有限,故未來應仍以對外採購的方式為主。除了不於匱乏外,生質酒精尚有排放潔淨、馬力輸出較優渥等特色,優勢可說是相當全面。

 

台灣運用現況

    臺灣生質尚未充分利用,轉化技術大待加強,目前的應用方式,少部分充當飼料、肥料及燃料,大部分則當做垃圾或污水予以排棄、排放或掩埋,不僅浪費可用的資源,同時也污染了環境。

 

    在農業廢產物方面,稻草年產250萬噸,少部分用做堆肥、茹舍建材、草繩及飼料;甘蔗渣及製糖廢液年產200萬噸,約125萬噸供糖廠當做燃料或供紙廠造紙,稻穀約年產60萬噸,估計能利用10萬噸,其他農產廢料如竹筍皮菜葉等產量及用途不詳。

 

    在畜牧業廢棄物方面,雞糞是磷肥常用做花卉肥料,豬糞液大部分直接排放,污染土地及河川,農發會雖曾推廣小型豬排泄物處理設備,惟效果不彰,事實上豬排泄物之生質產量居全省生質首位﹝超過都市垃圾﹞,實應妥善運用。

 

    在水產廢棄物方面,各水產加工廠,漁貨批發市場所產生的魚貨廢棄物及廢液,數量龐大,大多直接排放或拋棄,少部分用做飼料。

    在木業廢棄物方面,由於山區運輸不便故砍伐後之廢料,很少能夠利用,而各地製材及木工工廠,對廢料也未見善予利用。其實木材及廢料燃燒熱值很高,一噸木料燃燒所生的熱,相當於兩三桶原油的燃燒熱。

 

    目前國內造紙及化學纖維工業方面,對於蒸煮木材所生黑液及廢木料,已經能夠再予燃燒利用;進一步的,還在本省屏東、花蓮、臺東等地試種能源價值較高的生質銀合歡,以期生質能源及原料之充分供應。

 

 

 

 

 

打造綠色能源奇蹟,經濟部農委會攜手推動能源作物

【摘選自經濟部能源局 2005/5/24

 

    植物油替代車用油不是夢,為積極推動再生能源發展,開發自產能源,並同時解決休耕農地問題,經濟部能源局與農委會農糧署將於527日 假農委會林業試驗所森林保育大樓12樓國際會議廳,召開「推動國內生質燃料與能源作物」論壇,將邀請能源、農業等領域產官學研各界的專家學者齊聚一堂,共同研討我國生質燃料與能源作物的發展策略,建構生質能源發展機制的平台。未來國內可能出現大片油菜花田,利用油菜籽榨油及經過轉化技術後,其油脂可添加於柴油或替代柴油,提供車輛使用。

 

    能源局表示,隨著環境日益惡化、化石燃料快速消耗,以及因應今年二月間甫生效之京都議定書對於溫室氣體減量的要求,我國亟需開發環境能夠承受且可再生的綠色新能源,而利用油菜籽、黃豆等高油脂能源作物為料源轉化之生質燃料便是一種兼具潔淨能源及環境友善的燃料。

 

    能源局進一步表示,過去這兩年,能源局在生質能源的技術研發與推廣方面,已有相當成效,例如,全國第一座可將垃圾廢棄物轉化為有用能源的「固態衍生燃料製造廠」以及第一座將廢食用油轉化為生質柴油的「生質柴油示範系統」,均於去年分別於花蓮及嘉義正式啟用運轉,這兩項技術的突破,除可解決廢棄物污染問題,同時還可轉換為有用能源,可以說是兼具能源與環保之雙重優點。而今年能源局將更進一步,跨部會、跨領域與農委會農糧署攜手合作,邀集國內能源與農業領域之專家學者,共同探討國內休耕農地種植能源作物,轉製生質燃料之可行性,並達成國內發展生質燃料及能源作物之共識,期望此次跨部會合作成果,不但可進一步推動綠色生質能源的發展,提升能源自給率、減少溫室氣體排放,更可解決休耕農地問題、增加農村發展機會,創造能源、環保、農業、經濟四贏的新契機。

 

民生報

推廣生質能源》種菜製柴油 開始播種了   

( 94/05/28 ) 記者(王淑瑛/報導)

 

  利用油料作物生產「生質能源」,國內將跨出重要一步,行政院農委會已在北、中、南地區選定90公頃休耕農田,推動種植向日葵、大豆及油菜等3種油料作物,以發展「生質能源」;農委會表示,成本高是「生質能源」商品化的最大障礙,不過,「生質能源」與化石燃料(原油)價格會愈拉愈近,農委會看好「生質能源」發展前景。

 

    農委會昨起與經濟部共同舉辦「推動國內生質燃料與能源作物論壇」。農委會農糧署指出,農民種植油料作物收益不大,所以,農委會將以休耕補助加上手續費等若干補貼,作為鼓勵農民種植油料作物的誘因。

 

    農委會農業試驗所長林俊義表示,農試所已初步篩選出適合台灣種植的向日葵、大豆與油菜品種,目的是榨油生產「生質能源」,這3種作物的含油量要高,以油菜為例,目前作為田間綠肥的油菜含油量只有18%,農試所希望選育出含油量30%以上的品種,以大幅降低「生質能源」的生產成本。

    由於台灣農業生產成本高,農試所初步估算利用這3種油料作物製造的生質柴油,每公升成本50元以上,較市售柴油貴了1倍以上;唯林俊義認為,成本還有降低空間,尤其當原油價格一旦站上每桶八、九十元高檔,生質能源價格競爭力便無法擋。

    「能源作物」種類很多,但農委會目前只選定向日葵等3種推廣;林俊義表示,雖然德國、美國等國家種植許多基因改造的油料作物,但國人對基因改造作物還很排斥,農試所篩選出來的品種均非基改作物。

 

    台灣大學農藝系助理教授常玉強指出,「生質能源」材料有固體、也有液體,前者如芒草(蘆葦)、柳樹等,可以用燃燒方式製造生質能源,後者則如油(利用向日葵、油菜、大豆等來榨油)或酒精(甘蔗、甜菜等來提煉)。常玉強認為,台灣生質能源發展還在起步階段,方向對了,但包括推廣種植、田間管理、採收和運輸方面,如何降低成本,還有很多空間

0推薦此文章
Today's Visitors: 0 Total Visitors: 11
歷史上的今天:
[Trackback URL]

Post A Comment









Yes No



Please input the magic number:

( Prevent the annoy garbage messages )
( What if you cannot see the numbers? )
Please input the magic number

誰來收藏
Loading ...
unlog_NVPO 0