再生能源与能源再利用.ppt

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1、珍惜常用的資源 再生能源與能源再利用再生能源與能源再利用 1 再生能源的開發與利用 目前人類主要的能源還是依賴非再目前人類主要的能源還是依賴非再 生能源生能源 石化燃料，而再生能源則石化燃料，而再生能源則 可減少石化燃料所產生的污染，並可減少石化燃料所產生的污染，並 兼具環保與減少人類對使用能源的兼具環保與減少人類對使用能源的 需求。需求。 例如：例如： 太陽能、太陽能、 風力、風力、 水力、水力、 生生 質能、質能、 地熱及海洋能等。地熱及海洋能等。 2 何謂再生能源 風力風力 太陽能太陽能 地熱地熱 海洋能源海洋能源 生質能源生質能源 汽電共生汽電共生 3 風力 風力是人類最早利用的能源之

2、一，風力是人類最早利用的能源之一， 例如風車、例如風車、 帆船等。帆船等。 但隨著其他能但隨著其他能 源的出現，源的出現， 風力能源漸漸沒落。風力能源漸漸沒落。 4 風力發電 風力發電主要是在風力穩定的地區風力發電主要是在風力穩定的地區 ， 利用風吹動風車的螺旋槳，使螺利用風吹動風車的螺旋槳，使螺 旋槳轉動進而帶動發電機。旋槳轉動進而帶動發電機。 將風力的動能轉換成電能或其他能將風力的動能轉換成電能或其他能 量儲存起來。量儲存起來。 5 6 7 8 風力發電的優缺點 優點：優點： 不會污染空氣、不會污染空氣、 取之不盡、取之不盡、 用之用之 不竭。不竭。 限制：受限於地理環境，限制：受限於地理

3、環境， 規模都不規模都不 大。大。 9 太陽能 太陽能亦是人類最早使用的能源之太陽能亦是人類最早使用的能源之 一。一。 例如：太陽能計算機、例如：太陽能計算機、 手錶、手錶、 太陽太陽 能熱能熱 水器、水器、 太空船、太空船、 太空梭等等太空梭等等 。 10 太陽能 太陽能發電：太陽能發電： 以太陽能電池、以太陽能電池、 集光板及反射鏡等集光板及反射鏡等 設備，設備， 吸收部分太陽能來加熱水以吸收部分太陽能來加熱水以 產生電力。產生電力。 11 12 地熱 地球內部儲存著大量的熱源，當地地球內部儲存著大量的熱源，當地 下水滲入地殼中。下水滲入地殼中。 地底下的高溫將地底下的高溫將 它加熱成溫泉

4、，它加熱成溫泉， 當高溫的泉水噴出當高溫的泉水噴出 地表時，地表時， 便可用來帶動發電機發電便可用來帶動發電機發電 13 14 海洋能源 海洋蘊藏豐富的能源，包括多樣性海洋蘊藏豐富的能源，包括多樣性 的生物之外，的生物之外， 還有可利用的潮汐能還有可利用的潮汐能 。 潮汐發電是利用每天漲潮與退潮造潮汐發電是利用每天漲潮與退潮造 成的水位差，成的水位差， 漲潮時將海水儲存於漲潮時將海水儲存於 海灣或河流的水壩中，海灣或河流的水壩中， 退潮後再將退潮後再將 海水放出，海水放出， 帶動發電機發電。帶動發電機發電。 使海水重力使海水重力 位能 轉換成轉換成 電能。 15 16 17 生質能源 生質能（

5、生質能（ biomass energy 或或 bio-energy ）是指利用生質物（是指利用生質物（biomass），）， 其其 經過轉換後能經過轉換後能 直接或間接地當燃料直接或間接地當燃料 使用使用 ，如電與熱。生質物泛指由生，如電與熱。生質物泛指由生 物產生的有機物質。物產生的有機物質。 18 生質能源的特性 生質能是目前最廣泛使用的一種再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生能源，約佔世界所有再生能源應 用的三分之二。用的三分之二。 生質能與風能、太陽能相同，都具生質能與風能、太陽能相同，都具 有取之不盡、用之不竭的特性，而有取之不盡、用之不竭的特性，而 列

6、為再生能源的一種。例如植物、列為再生能源的一種。例如植物、 樹木生長時吸收空氣中的二氧化碳樹木生長時吸收空氣中的二氧化碳 進行光合作用，燃燒產生能源時再進行光合作用，燃燒產生能源時再 釋放二氧化碳於大氣中。釋放二氧化碳於大氣中。 19 生質能源的優勢 (1)提供低硫燃料提供低硫燃料 (2)提供廉價能源提供廉價能源 (於某些條件之下於某些條件之下 ) (3)將生質轉化成燃料可減少環境公害將生質轉化成燃料可減少環境公害(例如例如 ，垃圾，垃圾 燃料燃料 ) (4)與其他非傳統性能源相較，技術上之難與其他非傳統性能源相較，技術上之難 題較少題較少 (5)經濟效益較高，使用廢棄物的生質能，經濟效益較高

7、，使用廢棄物的生質能， 更兼具處理廢棄物與回收能源的雙重效更兼具處理廢棄物與回收能源的雙重效 益。益。 (6)生質能可利用傳統能源供應架構，例如生質能可利用傳統能源供應架構，例如 生質柴油可與市售柴油混合使用，氣化生質柴油可與市售柴油混合使用，氣化 系統可與汽電共生或複循環發電系統結系統可與汽電共生或複循環發電系統結 合。合。 20 生質能源的缺點 (1)植物僅能將極少量之太陽能轉化成植物僅能將極少量之太陽能轉化成 生生 (2)單位土地面積之生質能密度偏低單位土地面積之生質能密度偏低 (3)缺乏適合栽種植物之土地缺乏適合栽種植物之土地 (4)生質之水分偏多生質之水分偏多 (5095) 21 生

8、質能源的應用實例 木材與林業廢棄物如木屑等木材與林業廢棄物如木屑等 農作物與農業廢棄物如黃豆、玉米、稻殼、蔗農作物與農業廢棄物如黃豆、玉米、稻殼、蔗 渣等渣等 畜牧業廢棄物如動物屍體、廢水處理所產生的畜牧業廢棄物如動物屍體、廢水處理所產生的 沼氣沼氣 垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產生垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產生 的沼氣的沼氣 工業有機廢棄物如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙工業有機廢棄物如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙 、黑液、黑液 熱轉換如氣化與裂解產生合成燃油或瓦斯熱轉換如氣化與裂解產生合成燃油或瓦斯 發酵、脂化等方式產生酒精汽油、沼氣或生質發酵、脂化等方式產生酒精汽油、沼氣或生質

9、柴油柴油 生物轉換產生氫氣、甲醇等燃料生物轉換產生氫氣、甲醇等燃料 22 台灣生質能源 研發現況 -1 台灣地區可生產沼氣之廢棄生質來源包台灣地區可生產沼氣之廢棄生質來源包 括畜牧業、垃圾掩埋場、食品業、農產括畜牧業、垃圾掩埋場、食品業、農產 廢棄物、生活廢水及部份有機工業廢水廢棄物、生活廢水及部份有機工業廢水 等，潛能相當豐富，據估算達等，潛能相當豐富，據估算達 69 x 108 m3/年。沼氣若末善加利用而任年。沼氣若末善加利用而任 其排放，不但造成能源之浪費其排放，不但造成能源之浪費(沼氣熱沼氣熱 值約值約 5,0005,500Kcal/m3)，亦會對環境產亦會對環境產 生破壞生破壞 (

10、沼氣主要成份為甲烷，造成地沼氣主要成份為甲烷，造成地 球臭氧層破洞元素之一球臭氧層破洞元素之一)，此值得加以，此值得加以 重視並設法利用。重視並設法利用。 23 台灣生質能源 研發現況 -2 沼氣利用方面，畜產試驗所曾從事沼氣灶沼氣利用方面，畜產試驗所曾從事沼氣灶 、沼氣燈、熱水器、剪草機、抽水機、小、沼氣燈、熱水器、剪草機、抽水機、小 型搬運車、沼氣純化、沼氣壓縮裝瓶、汽型搬運車、沼氣純化、沼氣壓縮裝瓶、汽 車、發電等多項用途之研究及開發。車、發電等多項用途之研究及開發。 工業技術研究院能源與資源研究所也曾從工業技術研究院能源與資源研究所也曾從 事沼氣發電工程研發、推廣併聯式沼氣發事沼氣發電

11、工程研發、推廣併聯式沼氣發 電機與建立水洗式沼氣純化應用技術，開電機與建立水洗式沼氣純化應用技術，開 發完成發完成 15HP、25HP及及40HP三種小型併聯三種小型併聯 式沼氣發電機，並技術轉移給廠商，全省式沼氣發電機，並技術轉移給廠商，全省 推廣推廣 350多台，發電容量達多台，發電容量達6500kW。 24 台灣生質能源 研發現況 -3 養豬業目前對沼氣大都用於養豬廠之輔養豬業目前對沼氣大都用於養豬廠之輔 助能源，例如沼氣發電用於飼料之加工助能源，例如沼氣發電用於飼料之加工 、混合及廢水處理廠之操作、仔豬保溫、混合及廢水處理廠之操作、仔豬保溫 燈、焚化爐和煮水等用途。沼氣在垃圾燈、焚化爐

12、和煮水等用途。沼氣在垃圾 掩埋廠之利用上，大都採用沼氣發電型掩埋廠之利用上，大都採用沼氣發電型 式，如山豬窟垃圾掩埋廠，沼氣發電容式，如山豬窟垃圾掩埋廠，沼氣發電容 量高達量高達 5000kW，除供應廠區用電外，並除供應廠區用電外，並 將多餘電力出售。工業廢水沼氣在利用將多餘電力出售。工業廢水沼氣在利用 上，大都採用沼氣發電型式，由於供電上，大都採用沼氣發電型式，由於供電 量不足廠區需求，通常只視為輔助電力量不足廠區需求，通常只視為輔助電力 用途，例如亞洲化學、豐年公司等。用途，例如亞洲化學、豐年公司等。 25 國外研發推廣與市場現況-1 有許多國家、地區，包括歐美先進有許多國家、地區，包括歐

13、美先進 國家與開發中國家：例如法國、英國家與開發中國家：例如法國、英 國、丹麥、荷蘭、德國、瑞士、美國、丹麥、荷蘭、德國、瑞士、美 國、菲律賓、中國大陸、泰國、南國、菲律賓、中國大陸、泰國、南 韓、尼泊爾、等等均有各式各韓、尼泊爾、等等均有各式各 樣之厭氣發酵之研發與利用之研究樣之厭氣發酵之研發與利用之研究 ，惟仍屑零星、散發各地，且由於，惟仍屑零星、散發各地，且由於 油價低廉，沼氣在利用上仍受到許油價低廉，沼氣在利用上仍受到許 多環境條件之限制，惟因石化燃料多環境條件之限制，惟因石化燃料 日益短缺，這些所謂再生能源逐漸日益短缺，這些所謂再生能源逐漸 受到重視。受到重視。 26 國外研發推廣與

14、市場現況-2 荷蘭在荷蘭在 1970年代建立許多沼氣工廠，但因技年代建立許多沼氣工廠，但因技 術上之問題而在術上之問題而在 1980年代逐漸減少；由於有年代逐漸減少；由於有 機農場之推廣，加上標準化與模組化之設計機農場之推廣，加上標準化與模組化之設計 及能源誘因，使得厭氣發酵技術在德國得以及能源誘因，使得厭氣發酵技術在德國得以 推廣，近年來已有推廣，近年來已有250座沼氣廠正在建造中。座沼氣廠正在建造中。 丹麥則是朝向大型化、集中化方向來建造厭丹麥則是朝向大型化、集中化方向來建造厭 氧發酵廠，例如，從氧發酵廠，例如，從1996年起已有年起已有 18個集中厭個集中厭 氧發酵廠，可以產生沼氣做為能

15、源，目前則氧發酵廠，可以產生沼氣做為能源，目前則 正建造一座全世界最大都市廢棄物厭氧發酵正建造一座全世界最大都市廢棄物厭氧發酵 廠，年處理量可達廠，年處理量可達23萬噸，所產生電力除可萬噸，所產生電力除可 供應廠區使用外，另可將多餘電力供應廠區使用外，另可將多餘電力1.2MW回回 饋至市電系統。饋至市電系統。 27 國外研發推廣與市場現況-3 開發中國家如中國大陸、尼泊爾，由開發中國家如中國大陸、尼泊爾，由 於國民所得減少與自產能源不足，沼於國民所得減少與自產能源不足，沼 氣仍佔有重要地位，所以在這些國家氣仍佔有重要地位，所以在這些國家 之鄉村中，沼氣可提供村民作為炊煮之鄉村中，沼氣可提供村民

16、作為炊煮 、照明用途。、照明用途。 19921998期間，尼泊爾期間，尼泊爾 總共裝置總共裝置 37000座小型沼氣池，供應座小型沼氣池，供應20 萬人使用，預計未來幾年將再裝置萬人使用，預計未來幾年將再裝置8萬萬 座小型沼氣池座。座小型沼氣池座。 28 沼氣的產生 沼氣產生主要是藉由細菌將有機物經分沼氣產生主要是藉由細菌將有機物經分 解所得到之可燃性氣體，主要成分為甲解所得到之可燃性氣體，主要成分為甲 烷、二氧化碳及少量硫化氫氣體。烷、二氧化碳及少量硫化氫氣體。 分解有機物之細菌可分為好氣菌（好氧分解有機物之細菌可分為好氣菌（好氧 菌）與厭氣菌（厭氧菌）兩種類，當氧菌）與厭氣菌（厭氧菌）兩種

17、類，當氧 氣充足時好氣菌佔優勢，會將有機物分氣充足時好氣菌佔優勢，會將有機物分 解，所產生氣體大都為二氧化碳，稱之解，所產生氣體大都為二氧化碳，稱之 為好氣發酵；相反地，若在缺氧狀態時為好氣發酵；相反地，若在缺氧狀態時 則厭氣菌佔優勢，將有機物分解產生沼則厭氣菌佔優勢，將有機物分解產生沼 氣，稱之為厭氣發酵。氣，稱之為厭氣發酵。 29 沼氣的產生 以豬糞尿廢水處理程序為例 30 沼氣的產生 以垃圾掩埋場為 例 好氣發酵步驟：掩埋初期，好氣菌藉垃好氣發酵步驟：掩埋初期，好氣菌藉垃 圾表層氧氣，分解垃圾，使其成為穩定圾表層氧氣，分解垃圾，使其成為穩定 的細胞質、二氧化碳、水及能量。的細胞質、二氧化

18、碳、水及能量。 厭氣發酵步驟：約在厭氣發酵步驟：約在15至至200天內，厭天內，厭 氣菌主導反應進行，主要氣體產物以二氣菌主導反應進行，主要氣體產物以二 氧化碳。氧化碳。 沼氣生成步驟：約在沼氣生成步驟：約在200至至500天內，沼天內，沼 氣生成菌將有機酸分解為甲烷、二氧化氣生成菌將有機酸分解為甲烷、二氧化 碳及能少量硫化氫。碳及能少量硫化氫。 穩定生成步驟：約掩埋後穩定生成步驟：約掩埋後500天以後，天以後， 甲烷、二氧化碳生成率相當。甲烷、二氧化碳生成率相當。 31 32 33 34 35 汽電共生 石化、鋼鐵、造紙等產業的生產過石化、鋼鐵、造紙等產業的生產過 程中，常常需要使用大量的能源，程中，常常需要使用大量的能源， 為了節約耗電成本，於是自行建造為了節約耗電成本，於是自行建造 小型的發電機組，利用蒸氣來發電小型的發電機組，利用蒸氣來發電 。發電後剩餘的水蒸氣可提供生產。發電後剩餘的水蒸氣可提供生產 過程所需，同時生產過程中所產生過程所需，同時生產過程中所產生 的廢熱可回收再利用來發電，即為的廢熱可回收再利用來發電，即為 汽電共生 。 36 37