生质能是什么?发电量居然相当于1,000架离岸风力发电机!

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       提到绿电我们大多数人只知道太阳能和风力发电,但很少人知道生质能是全球绿电/再生能源家族中重要的一员,其贡献仅次于水力发电及风力发电。

生质能是什么?

       在远古时代,人类烧木材、烧牛粪煮饭或取暖,拿单纯的废弃物当燃料,就是最直接了当的「生质能」。当时人口并不密集,虽然没有空气污染防制设备,但并不会构成严重的空污问题。这样的生活方式,也就是标准的循环经济。资源回收不需要倡议,重复利用也不需要宣导。

       利用动植物作为燃料,烧完之后灰烬又回到大自然,本身就是循环再利用。用正式的说法,生质能指的是由生质物(biomass)经转换后而产生之能源,这可以指任何来自动物、植物、藻类等有机物质,而这些物质经转换后可以作为能源使用。(注一)

生质能有三种

       生质物就是「生物+物质」(biomass),所以也就有一般物质的「三态」:气态、液态、固态。它有非常多样化的技术选项与应用型态(注二),用来发电或当作替代燃料。

第一种:气态生质能,包含沼气、合成气,沼气目前还有FIT绿电保价收购

       气态生质能常见的种类包含沼气(biogas)及合成气(syngas)。沼气就是把垃圾掩埋场的垃圾、厨余、污泥、动物粪便、农林废弃物等各种生物质中的有机物,以厌氧发酵程序所取得的气体,主要组成为甲烷。台湾目前已有很多养猪户会把猪粪转为沼气,再来发电,且其绿电保价收购制度(Feed-in-Tariffs, FIT)拿得比其他再生能源还高!经过很好的管理,不会产生环境的问题,把垃圾变黄金,还可以算是循环经济的典范,发完电之后,液体的部分成为沼液,固体的部分成为沼渣,可以浇灌在农地里,当肥料的一种。

       目前沼气在台湾的产业发展面临规模经济的问题,因为本地养猪户养的猪只几乎都在5,000头以下,但5,000头猪产生的排泄物不会太多,用小型沼气发电设备就足够,而若干国家养猪户随便一养就是几万头,沼气的发电量够大,才称得上规模经济,当然这也就是为什么本地的沼气绿电收购价比太阳能、风力发电还高的原因!不过政府现在希望由台糖带头,让养猪户规模变大,再加上台湾回收做得好且农业体系完整,未来也可能像欧盟一样,生产沼气的原料不再侷限于猪粪,而会扩大到厨余与农林废弃物,这是两个可能的机会点。

       合成气则是经过气化技术在高温、低氧环境中进行化学反应,将生物质转换成的气体,这种气体也可用于发电。不过由于气化的技术门槛较高,在台湾有长期运转的案例非常有限,要计算出所需要的收购价格,还需要更多的资讯,目前只能用最低的生质能趸购费率收购,也因此就无法构成产业投产的诱因。

第二种:液态生质能,包含生质酒精、生质柴油

       液态生质能常用作法是做成生质燃料(biofuel),种类包含生质酒精(bioethanol)及生质柴油(biodiesel)。生质酒精是利用微生物当媒介,把甘蔗、玉米、木薯、甘藷等物质之糖分经由发酵作用转化成酒精。生质柴油则是将油籽作物(如大豆、油菜籽及棕榈油)、废弃食用油、动物脂肪等经过转酯化而成为燃料,所谓「能源作物」,指的就是油籽作物。

       生质燃料使用农作物作为原料很自然。然而,若将人可以吃的玉米拿去炼油,就产生了「汽车和人抢食物」,甚至「富人和穷人抢食物」的道德问题。随著技术突破,现在趋势改使用农业废弃物为原料。

       当然,随著汽油或柴油车逐步被电动车替代,车用生质燃料的发展前景自然受到影响。不过还是有一个机会,目前没有发展出电动飞机,所以国际航空运输协会IATA仍然鼓励使用生质航油,这是未来生质燃料的重要发展方向。

第三种:固态生质能就是焚烧有机废弃物,各种垃圾都可以拿来发电,潜力无穷

       新闻常看到废塑胶、废橡胶、废纸、废木材、废纤维、污泥、农业废弃物例如蔗渣、稻壳、花生壳,甚至一般垃圾都拿去燃烧发电,或是经过筛选程序,去除不适合燃烧的物质后,拿来作为工业锅炉燃料以产生蒸气发电、供热,这些大概就是固态生质能(solid biomass)了吧?

       是的!例如英国Drax电厂就是全球知名的生质能电厂,以木质颗粒、向日葵剩余物、废弃橄榄、花生壳、油菜粉等各种固态生质物为燃料,一座生质能电厂的发电量,居然可以相当于1,000架离岸风力发电机!(注三)

       每天你我制造那么多的垃圾,要马上进入循环经济很难来得及,透过焚化处理恐怕是最有效率、且能回收能量的处理方式。焚烧垃圾虽然不见得是最佳解,但这样的转化也是生质能的一种形式,且在台湾这样的发电量非常可观,根据环保署的资料,2018年台湾焚化炉发电量达到33.6亿度,约能提供760,000户家庭一年的发电量。

生质能在台湾发展得如何呢?

       城市垃圾有诸多成分,其中有六至七成具有生质物的特性,若垃圾分类落实,焚化炉燃烧的垃圾可以视为基本上是有机物为主的生质物。但由于现代社会产生的垃圾成分较为复杂,因此也有不同主张存在。然而,依据《再生能源发展条例》的定义,燃烧垃圾产生能源,属于再生能源。所以焚化炉发电,可算是再生能源,在台湾,一年发电量超过三十亿度。

       经济部与环保署历年来的计画中也包括建立「生质能中心」,或促进「生质能与环保产业」,譬如桃园市正在建设生质能源中心。《台湾垃圾快没地方丢了!水泥再掀话题因为这位大户将进场扫货》文中谈到的「水泥窑烧垃圾」,也是同一逻辑。

烧塑胶算生质能?

       基本上,塑胶是化学聚合物,虽然也是含碳的有机物,但通常燃烧塑胶不视为生质能,惟烧塑胶能够以能源化的方式再利用,减少弃置于环境的可能性,就目前科技水准而言是最可行的做法,也是不折不扣的「再生能源」。即便是环保意识最为先进的欧盟,在其塑胶循环利用的近程规划中,也将回收塑胶以焚化处理取代掩埋列为一个重要的过渡选项。

塑胶回收不就好了吗?

       很多人对循环经济的概念是,一个宝特瓶回收再制之后,出来的还是一个宝特瓶,而不是出现其他的东西。但循环经济的重点是流动,包括物质流、能量流、金钱流、资讯流。生质能挑战我们僵化的思维,把资源转化成为能量。烧掉再利用较有效率,就能源化;材料转化利用较有效率,就资源化,不一定非得要宝特瓶进,宝特瓶出。为了让大家有个参考点,国际上通用的评估方式并不是用感觉,而是要用科学的生命周期分析(Life-cycle assessment),计算出来哪种方式更有效益,就用那种方式。

       生质物该资源化或能源化,可能复杂化我们对循环经济的认知。至少现在我们学到,不需要再执著某个物质一定要能源化还是资源化,使用最有效率的方式处理就是了。

       看完这篇文章相信可以帮助你脱离一知半解,不再靠著吸收碎片化的知识或资讯,片面解读生质能。如果您还想了解更多,也欢迎加入绿色创业家社群 ,跟我们聊聊喔!建议用手机点选连结,或者扫描下方与我们同步QR Code。

 

(注一)这是根据国际能源总署(IEA)、REN21、全球生质能源协会(World Biomass Association, WBA)等对生质能的定义

(注二)了解更多http://www.biomassdesk.org/category/newknowledge/ 

(注三)https://youtu.be/wjMkd5nRriU

 


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