文/董冠麟(台灣大學地理環境資源系、生物環境系統工程系學生)
到瑞典搭乘公車時,你可能會觀察到這邊的公車上會寫著「BIOGASBUS」;而路上也會看見寫有BIOGAS的加油站;究竟什麼是BIOGAS是什麼?
沼氣有什麼可能?
沼氣(BIOGAS)是將有機廢物(如廚餘或動物糞尿水等)經厭氧分解及發酵後所產生的能源;沼氣中甲烷占50~65%、二氧化碳占30~45%,其餘氣體包括水氣及其他微量氣體(根據廢物來源不同,會有比例上的差異)。沼氣發電即是利用其中的甲烷做發電使用。此外,經厭氧作用後的廢棄物殘餘(稱作沼渣),因為已經過厭氧發酵,污染量已降低,又可做農業推肥使用。目前已有沼氣發電的國家以歐盟、美國及中國為主,其他亞洲國家如南韓、泰國及台灣也正在努力嘗試發展相關技術。
沼氣發電原理
在沼氣生成後,需先經過純化處理去除硫化氫等腐蝕氣體,才能導入沼氣引擎發電機產生電力。其中去除腐蝕氣體的目的在避免氣體腐蝕管線及設備,降低設備使用壽命,目前的純化方式則包括生物脫硫法及水洗法。在經過純化後,沼氣會被導入引擎燃燒,並將化學能轉換為機械能,並帶動發電機發電,最後送出供電。
沼氣有什麼可能?
沼氣(BIOGAS)是將有機廢物(如廚餘或動物糞尿水等)經厭氧分解及發酵後所產生的能源;沼氣中甲烷占50~65%、二氧化碳占30~45%,其餘氣體包括水氣及其他微量氣體(根據廢物來源不同,會有比例上的差異)。沼氣發電即是利用其中的甲烷做發電使用。此外,經厭氧作用後的廢棄物殘餘(稱作沼渣),因為已經過厭氧發酵,污染量已降低,又可做農業推肥使用。目前已有沼氣發電的國家以歐盟、美國及中國為主,其他亞洲國家如南韓、泰國及台灣也正在努力嘗試發展相關技術。
沼氣發電原理
在沼氣生成後,需先經過純化處理去除硫化氫等腐蝕氣體,才能導入沼氣引擎發電機產生電力。其中去除腐蝕氣體的目的在避免氣體腐蝕管線及設備,降低設備使用壽命,目前的純化方式則包括生物脫硫法及水洗法。在經過純化後,沼氣會被導入引擎燃燒,並將化學能轉換為機械能,並帶動發電機發電,最後送出供電。
國外案例及使用現況
在沼氣發電技術上,目前以歐洲、美國相對完善,其中歐洲又以德國與義大利有最多的沼氣發電廠;亞洲部分,泰國在1995年即利用農業廢棄物與工廠廢水轉換沼氣作為替代能源使用;韓國於2009年引進瑞典廠商技術並在蔚山市興建新沼氣生產廠,將汙水及食品垃圾等轉化為沼氣燃料。中國中西部偏僻地區因畜牧產業多並規模充足,因此部分大型畜戶也正積極發展及應用相關技術。
目前沼氣回收技術落實最完善的國家應屬瑞典。瑞典為了有效回收這些有機廢棄物,在城市中設置了許多真空抽吸管,提供都市居民傾倒生活廚餘,這些生活廚餘在導入後,會被自動送至一個處理中心,進行廚餘分類並產生沼氣;針對畜牧產業廢棄物,許多畜牧養殖場也設有養殖廢水的處理場,能夠將養殖廢水經過分類、厭氧分解及發酵產生甲烷。
在今天,瑞典交通工具的氣體燃料中,沼氣占其中的58%,其中包括沼氣燃料及汽油、沼氣、天然氣混合燃料交通工具;更在2005年發展出全世界第一輛以沼氣發電的火車。
台灣的沼氣發展現況及挑戰
台灣是否也能利用沼氣來發電?根據環保署統計2012年廚餘回收量為79萬5,213公噸;其中處理方式以生廚餘送至掩埋場或做土壤改良物使用,熟廚餘則以送予名營養豬場做飼料使用,剩餘廚餘則做垃圾掩埋。又根據環保署統計2013年底台灣畜牧飼養量中,豬隻為5,806千頭、牛隻為142千頭、雞隻91百萬頭。整體而言,台灣的有機廢棄物總量應屬充足。
然而,就台灣目前的現況而言,技術上最大的阻礙包括相關技術不純熟、相關機具購買及維修成本相對高;結構上,台灣的養殖戶多為小型畜戶;發電成本對小型畜戶來說相對高於原本的處理成本,因此目前尚無法將沼氣回收技術完全落實於畜牧產業。若需近一步提升沼氣回收量,則有賴政府的相關機制及措施來協助畜戶進行沼氣發電。
引用文獻
在沼氣發電技術上,目前以歐洲、美國相對完善,其中歐洲又以德國與義大利有最多的沼氣發電廠;亞洲部分,泰國在1995年即利用農業廢棄物與工廠廢水轉換沼氣作為替代能源使用;韓國於2009年引進瑞典廠商技術並在蔚山市興建新沼氣生產廠,將汙水及食品垃圾等轉化為沼氣燃料。中國中西部偏僻地區因畜牧產業多並規模充足,因此部分大型畜戶也正積極發展及應用相關技術。
目前沼氣回收技術落實最完善的國家應屬瑞典。瑞典為了有效回收這些有機廢棄物,在城市中設置了許多真空抽吸管,提供都市居民傾倒生活廚餘,這些生活廚餘在導入後,會被自動送至一個處理中心,進行廚餘分類並產生沼氣;針對畜牧產業廢棄物,許多畜牧養殖場也設有養殖廢水的處理場,能夠將養殖廢水經過分類、厭氧分解及發酵產生甲烷。
在今天,瑞典交通工具的氣體燃料中,沼氣占其中的58%,其中包括沼氣燃料及汽油、沼氣、天然氣混合燃料交通工具;更在2005年發展出全世界第一輛以沼氣發電的火車。
台灣的沼氣發展現況及挑戰
台灣是否也能利用沼氣來發電?根據環保署統計2012年廚餘回收量為79萬5,213公噸;其中處理方式以生廚餘送至掩埋場或做土壤改良物使用,熟廚餘則以送予名營養豬場做飼料使用,剩餘廚餘則做垃圾掩埋。又根據環保署統計2013年底台灣畜牧飼養量中,豬隻為5,806千頭、牛隻為142千頭、雞隻91百萬頭。整體而言,台灣的有機廢棄物總量應屬充足。
然而,就台灣目前的現況而言,技術上最大的阻礙包括相關技術不純熟、相關機具購買及維修成本相對高;結構上,台灣的養殖戶多為小型畜戶;發電成本對小型畜戶來說相對高於原本的處理成本,因此目前尚無法將沼氣回收技術完全落實於畜牧產業。若需近一步提升沼氣回收量,則有賴政府的相關機制及措施來協助畜戶進行沼氣發電。
引用文獻
- 郭猛德、蕭庭訓、王政騰 2008。養豬三段式廢水與污泥處。畜牧半月刊,81: 29-38。
- 蘇忠楨 2008。綠能養豬發展新契機。現代養豬4月號,69-76。
- 中華民國環境保護統計年報。1-25,2-240。