再生能源與能源再利用

1、1,再生能源的開發(fā)與利用,目前人類主要的能源還是依賴非再生能源－ 石化燃料，而再生能源則可減少石化燃料所產(chǎn)生的污染，並兼具環(huán)保與減少人類對(duì)使用能源的需求。 例如： 太陽(yáng)能、 風(fēng)力、 水力、 生質(zhì)能、 地?zé)峒昂Ｑ竽艿取?2,何謂再生能源,風(fēng)力太陽(yáng)能地?zé)岷Ｑ竽茉瓷|(zhì)能源汽電共生,3,風(fēng)力,風(fēng)力是人類最早利用的能源之一， 例如風(fēng)車、 帆船等。 但隨著其他能源的出現(xiàn)， 風(fēng)力能源漸漸沒落。,4,風(fēng)力發(fā)電,風(fēng)力發(fā)電主要是在風(fēng)力穩(wěn)定的地區(qū)

2、， 利用風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)車的螺旋槳，使螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。 將風(fēng)力的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能或其他能量?jī)?chǔ)存起來。,5,6,7,,8,風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 不會(huì)污染空氣、 取之不盡、 用之 不竭。 限制：受限於地理環(huán)境， 規(guī)模都不大。,9,太陽(yáng)能,太陽(yáng)能亦是人類最早使用的能源之一。 例如：太陽(yáng)能計(jì)算機(jī)、 手錶、 太陽(yáng)能熱 水器、 太空船、 太空梭等等。,10,太陽(yáng)能,太

3、陽(yáng)能發(fā)電： 以太陽(yáng)能電池、 集光板及反射鏡等設(shè)備， 吸收部分太陽(yáng)能來加熱水以產(chǎn)生電力。,11,,,,,,,,,,12,地?zé)?地球內(nèi)部?jī)?chǔ)存著大量的熱源，當(dāng)?shù)叵滤疂B入地殼中。 地底下的高溫將它加熱成溫泉， 當(dāng)高溫的泉水噴出地表時(shí)， 便可用來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,13,14,海洋能源,海洋蘊(yùn)藏豐富的能源，包括多樣性的生物之外， 還有可利用的潮汐能。 潮汐發(fā)電是利用每天漲潮與退潮造成的水位差， 漲潮時(shí)將海水儲(chǔ)存於海灣或河流的水壩中， 退潮後再

4、將海水放出， 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 使海水重力 位能 轉(zhuǎn)換成 電能。,15,16,17,生質(zhì)能源,生質(zhì)能（biomass energy 或 bio-energy）是指利用生質(zhì)物（biomass），其經(jīng)過轉(zhuǎn)換後能直接或間接地當(dāng)燃料使用，如電與熱。生質(zhì)物泛指由生物產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)。,18,生質(zhì)能源的特性,生質(zhì)能是目前最廣泛使用的一種再生能源，約佔(zhàn)世界所有再生能源應(yīng)用的三分之二。生質(zhì)能與風(fēng)能、太陽(yáng)能相同，都具有取之不盡、用之不竭的特性，而列為再

5、生能源的一種。例如植物、樹木生長(zhǎng)時(shí)吸收空氣中的二氧化碳進(jìn)行光合作用，燃燒產(chǎn)生能源時(shí)再釋放二氧化碳於大氣中。,19,生質(zhì)能源的優(yōu)勢(shì),(1)提供低硫燃料(2)提供廉價(jià)能源(於某些條件之下)(3)將生質(zhì)轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾→燃料)(4)與其他非傳統(tǒng)性能源相較，技術(shù)上之難題較少(5)經(jīng)濟(jì)效益較高，使用廢棄物的生質(zhì)能，更兼具處理廢棄物與回收能源的雙重效益。 (6)生質(zhì)能可利用傳統(tǒng)能源供應(yīng)架構(gòu)，例如生質(zhì)柴油可與市售柴油混合

6、使用，氣化系統(tǒng)可與汽電共生或複循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合。,20,生質(zhì)能源的缺點(diǎn),(1)植物僅能將極少量之太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成生(2)單位土地面積之生質(zhì)能密度偏低(3)缺乏適合栽種植物之土地(4)生質(zhì)之水分偏多(50~95﹪),21,生質(zhì)能源的應(yīng)用實(shí)例,木材與林業(yè)廢棄物如木屑等 農(nóng)作物與農(nóng)業(yè)廢棄物如黃豆、玉米、稻殼、蔗渣等 畜牧業(yè)廢棄物如動(dòng)物屍體、廢水處理所產(chǎn)生的沼氣 垃圾與垃圾掩埋場(chǎng)與下水道污泥處理廠所產(chǎn)生的沼氣 工業(yè)有機(jī)廢棄物如有機(jī)污泥

7、、廢塑橡膠、廢紙、黑液熱轉(zhuǎn)換如氣化與裂解產(chǎn)生合成燃油或瓦斯 發(fā)酵、脂化等方式產(chǎn)生酒精汽油、沼氣或生質(zhì)柴油 生物轉(zhuǎn)換產(chǎn)生氫氣、甲醇等燃料,22,臺(tái)灣生質(zhì)能源研發(fā)現(xiàn)況-1,臺(tái)灣地區(qū)可生產(chǎn)沼氣之廢棄生質(zhì)來源包括畜牧業(yè)、垃圾掩埋場(chǎng)、食品業(yè)、農(nóng)產(chǎn)廢棄物、生活廢水及部份有機(jī)工業(yè)廢水等，潛能相當(dāng)豐富，據(jù)估算達(dá)6~9 x 108 m3/年。沼氣若末善加利用而任其排放，不但造成能源之浪費(fèi)(沼氣熱值約5,000~5,500Kcal/m3)，亦會(huì)對(duì)環(huán)

8、境產(chǎn)生破壞(沼氣主要成份為甲烷，造成地球臭氧層破洞元素之一)，此值得加以重視並設(shè)法利用。,23,臺(tái)灣生質(zhì)能源研發(fā)現(xiàn)況-2,沼氣利用方面，畜產(chǎn)試驗(yàn)所曾從事沼氣灶、沼氣燈、熱水器、剪草機(jī)、抽水機(jī)、小型搬運(yùn)車、沼氣純化、沼氣壓縮裝瓶、汽車、發(fā)電等多項(xiàng)用途之研究及開發(fā)。工業(yè)技術(shù)研究院能源與資源研究所也曾從事沼氣發(fā)電工程研發(fā)、推廣併聯(lián)式沼氣發(fā)電機(jī)與建立水洗式沼氣純化應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)完成15HP、25HP及40HP三種小型併聯(lián)式沼氣發(fā)電機(jī)，並技術(shù)轉(zhuǎn)

9、移給廠商，全省推廣350多臺(tái)，發(fā)電容量達(dá)6500kW。,24,臺(tái)灣生質(zhì)能源研發(fā)現(xiàn)況-3,養(yǎng)豬業(yè)目前對(duì)沼氣大都用於養(yǎng)豬廠之輔助能源，例如沼氣發(fā)電用於飼料之加工、混合及廢水處理廠之操作、仔豬保溫?zé)?、焚化爐和煮水等用途。沼氣在垃圾掩埋廠之利用上，大都採(cǎi)用沼氣發(fā)電型式，如山豬窟垃圾掩埋廠，沼氣發(fā)電容量高達(dá)5000kW，除供應(yīng)廠區(qū)用電外，並將多餘電力出售。工業(yè)廢水沼氣在利用上，大都採(cǎi)用沼氣發(fā)電型式，由於供電量不足廠區(qū)需求，通常只視為輔助電力用途，

10、例如亞洲化學(xué)、豐年公司等。,25,國(guó)外研發(fā)推廣與市場(chǎng)現(xiàn)況-1,有許多國(guó)家、地區(qū)，包括歐美先進(jìn)國(guó)家與開發(fā)中國(guó)家：例如法國(guó)、英國(guó)、丹麥、荷蘭、德國(guó)、瑞士、美國(guó)、菲律賓、中國(guó)大陸、泰國(guó)、南韓、尼泊爾、、、等等均有各式各樣之厭氣發(fā)酵之研發(fā)與利用之研究，惟仍屑零星、散發(fā)各地，且由於油價(jià)低廉，沼氣在利用上仍受到許多環(huán)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受到重視。,26,國(guó)外研發(fā)推廣與市場(chǎng)現(xiàn)況-2,荷蘭在1970年代建立許多沼氣工

11、廠，但因技術(shù)上之問題而在1980年代逐漸減少；由於有機(jī)農(nóng)場(chǎng)之推廣，加上標(biāo)準(zhǔn)化與模組化之設(shè)計(jì)及能源誘因，使得厭氣發(fā)酵技術(shù)在德國(guó)得以推廣，近年來已有250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氧發(fā)酵廠，例如，從1996年起已有18個(gè)集中厭氧發(fā)酵廠，可以產(chǎn)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(fā)酵廠，年處理量可達(dá)23萬(wàn)噸，所產(chǎn)生電力除可供應(yīng)廠區(qū)使用外，另可將多餘電力1.2MW回饋至市電系統(tǒng)。,27,國(guó)

12、外研發(fā)推廣與市場(chǎng)現(xiàn)況-3,開發(fā)中國(guó)家如中國(guó)大陸、尼泊爾，由於國(guó)民所得減少與自產(chǎn)能源不足，沼氣仍佔(zhàn)有重要地位，所以在這些國(guó)家之鄉(xiāng)村中，沼氣可提供村民作為炊煮、照明用途。1992－1998期間，尼泊爾總共裝置37000座小型沼氣池，供應(yīng)20萬(wàn)人使用，預(yù)計(jì)未來幾年將再裝置8萬(wàn)座小型沼氣池座。,28,沼氣的產(chǎn)生,沼氣產(chǎn)生主要是藉由細(xì)菌將有機(jī)物經(jīng)分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。分解有機(jī)物之細(xì)菌可分為好氣菌（好氧

13、菌）與厭氣菌（厭氧菌）兩種類，當(dāng)氧氣充足時(shí)好氣菌佔(zhàn)優(yōu)勢(shì)，會(huì)將有機(jī)物分解，所產(chǎn)生氣體大都為二氧化碳，稱之為好氣發(fā)酵；相反地，若在缺氧狀態(tài)時(shí)則厭氣菌佔(zhàn)優(yōu)勢(shì)，將有機(jī)物分解產(chǎn)生沼氣，稱之為厭氣發(fā)酵。,29,沼氣的產(chǎn)生－以豬糞尿廢水處理程序?yàn)槔?30,沼氣的產(chǎn)生－以垃圾掩埋場(chǎng)為例,好氣發(fā)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(wěn)定的細(xì)胞質(zhì)、二氧化碳、水及能量。 厭氣發(fā)酵步驟：約在15至200天內(nèi)，厭氣菌主導(dǎo)反應(yīng)進(jìn)行，主要?dú)怏w

14、產(chǎn)物以二氧化碳。 沼氣生成步驟：約在200至500天內(nèi)，沼氣生成菌將有機(jī)酸分解為甲烷、二氧化碳及能少量硫化氫。 穩(wěn)定生成步驟：約掩埋後500天以後，甲烷、二氧化碳生成率相當(dāng)。,31,,32,,33,,34,,35,汽電共生,石化、鋼鐵、造紙等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中，常常需要使用大量的能源，為了節(jié)約耗電成本，於是自行建造小型的發(fā)電機(jī)組，利用蒸氣來發(fā)電。發(fā)電後剩餘的水蒸氣可提供生產(chǎn)過程所需，同時(shí)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢熱可回收再利用來發(fā)電，即為汽