生质能扭转绿电困境,能源「王室」三太子烧垃圾创造绿电奇蹟!

绿色带路人的心底话


(Photo by: The Week)

  近年重要国际大企业纷纷宣示自己的绿能目标,今年(2020)台积电、鸿海等企业陆续宣布在2050年之前要达到碳中和。不仅是企业,欧盟、中国大陆、日本、韩国等政府也陆续宣布了碳中和计画,美国政府是否会在明年(2021)宣布,各界正拭目以待。

  「碳中和」就是「名义上不制造额外的温室气体」。想要达到碳中和的目标,绿电是非常关键的要件,除非我们不再用电了。台积电、鸿海都宣布要达到碳中和,在全球各地的生产基地就必须有足够的绿电可用,这也告诉我们,台湾如果没有足够的绿电供应,就无法在越来越绿的国际供应链上扮演角色了。

绿电包含再生能源,但再生能源不等于全部的绿电

  绿电就是太阳光电和风电吗?根据美国环境保护署的定义,绿电包括太阳能、风力、生质能、地热、沼气以及小型水力发电等,只要产生的碳排放很低、甚至是零的发电型式,就是绿电。

  台湾《再生能源发展条例》定义再生能源则为:太阳能、风力、生质能、地热能、海洋能、非抽蓄式水力、国内一般废弃物与一般事业废弃物等直接利用或经处理所产生之能源,或其他经中央主管机关认定可永续利用之能源。

  绿电包含再生能源,而再生能源不等于全部的绿电,不管怎么变,生质能都不变。我们大多数人只知道太阳能和风力发电,在《环保流言终结者—烧垃圾真的不环保吗?》中我们第一次介绍生质能出场,因此很少人知道,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(注一),用来发电或当作替代燃料。

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。

液态生质能包含生质酒精、生质柴油,一开始有伦理争议,随著技术进步,现在已经可当车用燃料的替代品

  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。

固态生质能包山包海,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!(注二)

  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。

焚化炉燃烧垃圾发电真的可以算生质能吗?燃烧塑胶呢?

  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。因此,虽然有不同主张的存在,焚化炉燃烧垃圾仍可以视为广义的生质能。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。

垃圾转换为生质能可以理解了,但是烧塑胶能算生质能吗?

  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。

  我们应该在意的重点是:在一般使用生命周期中已经成为「废弃物」的物质可否透过转化,成为能源,发挥良好的效益。这就是接下来要登场的固体再生燃料(Solid Recovered Fuel, SRF)。下一篇,我们继续展开介绍什么是SRF。

(注一)了解更多http://www.biomassdesk.org/category/newknowledge/ 

(注二)https://youtu.be/wjMkd5nRriU

生质能

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