第七章再生能源（Ⅲ）.pptVIP

第 七 章 再 生 能 源（Ⅲ） * * 7-1　生質能 7-2　都市廢棄物 7-3　生質物轉換 7-4　能源造林 生質能係指生物所產生的生質物，經熱、化學或生物方式轉換而獲得的有用能源。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，因而生質能為再生能源的一種。 生質能與化石燃料不同的地方在於化石燃料在地下深處經長期的地質化學作用才形成的，一經開發後，無法迅速再生。而生質能係由CO2與H2O經光合作用而成，使用後又變回CO2與H2O，其僅靠簡單的生化作用便可重覆再生，不需長期的地質作用。 生質能 7-1　生質能 生質能係由CO2與H2O經光合作用 (photo-synthesis) 而成，使用後又變回CO2與H2O，其僅靠簡單的生化作用便可重覆再生，不需長期的地質作用。 光合作用可以用以下簡單的反應式表示： 式中hν代表著光能的吸收，植物每生成一莫耳的CH2O，約需112 kcal的光能。以葡萄糖 (glucose) 生成為例，其藉光合作用每合成一莫耳，需要674 kcal的光能，而其反應式表示如下： 生質能 7-1　生質能 據估計，當陽光入射至植被的地球表面時，所有波長光線中約25% 的光能可被利用於光合作用，其中又約60到70% 的能量被植物的葉片吸收，而葉片平均每吸收15 eV的光能後，約轉換成含5 eV之碳水化合物，其能量的效率約為35%。綜合上述各項因子，光能轉換成化學能而儲存在生質物的效率約為6%(=0.25×0.70×0.35) 左右。 依統計，目前生質能為全球第四大能源，僅次於石油、煤及天然氣，供應了全球15% 的初級能源需求，也提供了開發中國家35% 的能源，為目前最廣泛使用的再生能源，約佔世界所有再生能源應用的三分之二。 生質能 7-1　生質能 廣義而言，生質能包含了： 木材與林業廢棄物 ( 如木屑 )。 農作物與農業廢棄物 ( 如黃豆、玉米、稻穀、蔗渣 )。 畜牧業廢棄物 ( 如動物屍體、廢水處理所產生的沼氣 )。 工業有機廢棄物 ( 如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙、黑液 )。 垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產生的沼氣。 7-1　生質能 7-1　生質能 印度鄉間生質能－牛糞 與其他再生能源比較，生質能具有下列優勢： 技術成熟，具有商業化運轉能力。 經濟效益較高，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益。 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，氣化系統可與汽電共生或複循環發電系統結合。 7-1　生質能 11,661 52,309 總　計 23 40 盧森堡 0 911 希　臘 22 162 愛爾蘭 153 2,406 葡萄牙 328 6,722 義大利 367 623 比利時 562 3,788 西班牙 772 3,508 奧地利 847 1,638 英　國 911 1,541 丹　麥 1,047 1,438 荷　蘭 1,159 10,473 法　國 1,350 5,698 芬　蘭 1,767 5,903 德　國 2,272 7,458 瑞　典 利用生質物發電之數量 (ktoe) 生質物總產量 (ktoe) 國　別 7-1　生質能 回顧過去百年以來，垃圾處理的方法主要有棄置於土地上、丟棄於水體中、掩埋、廚餘餵豬、堆肥及焚化等。台灣早期工業尚未發達之時，垃圾的處理以掩埋為主。但隨著人口的增加，由於台灣地狹人稠，掩埋場日趨飽和，加上民眾環保意識的抬頭，其所衍生的惡臭問題造成各地民眾皆要求既有的掩埋場早日封閉，並反對設立新的掩埋場。事實上，垃圾掩埋除有惡臭問題外，也涉及到滲出水 (leachate) 的管理。所謂滲出水係指液體滲經固體廢棄物並萃取出溶解性及懸浮性物質，而大部份掩埋場的滲出水是由外界進入的液體 ( 如表面排水及地下水等 ) 及廢棄物分解產生的水份所組成。因此，以焚化方式處理都市廢棄物乃成為近年來較佳的選擇。 7-2　都市廢棄物 都市廢棄物(Municipal Solid Waste, MSW) 焚化係創造一高溫及充足氧氣的環境，利用劇烈的氧化反應將廢棄物燃燒破壞。焚化去除廢棄物的同時，也能夠滿足 減量化:一般而言，產生灰渣的體積僅有原來垃圾體積的5%~10%。 安定化:當垃圾經焚化後，高溫燃燒將能殺死各種微生物並分解惡臭氣體。 安全化:醫療廢棄物及其他有害的事業廢棄物經焚化後由於分子重組而轉變成氣體及灰渣，因而達到無害化。 資源化:焚化廠的設立常具有前處理單元，能將資源性廢棄物先行回收。垃圾燃燒所產生的熱能將可作為能源回收利用。 7-2　都市廢棄物 焚化 (Incineration) 焚化發電廠 7-2　都市廢棄物 由於垃圾的燃燒屬於放熱反應，其所產生的熱能將可作為能源回收利用，例如製程蒸汽、空間加熱及汽電共生