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臺灣生質能發展與挑戰 - 張家驥 資深研究員

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December 15, 2020

臺灣生質能發展與挑戰 - 張家驥 資深研究員

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  1. 臺灣生質能發展與挑戰 張家驥 資深研究員 臺灣生質能技術發展協會 Taiwan Bio-energy Technology Development Association 中華民國

    109 年 12月 15日 能源教育資源總中心 Energy Education Resource Center 潔能講堂
  2. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 2

  3. 何謂生質能? 生質能(Biomass energy或稱Bio-energy)是來自生質 燃料燃燒所產生的能源,為可再生能源之一。 生質燃料(Biofuel) ‒ 直接或間接從生物材料(生質物, biomass)所生產的燃料。 ‒ 生質物是生物起源的材料,如木材、糞便、木炭、油脂、沼

    氣等。 ‒ 不包括埋藏於地底已轉化之化石材料。 3
  4. 生質能與人類的歷史 傳統生質能(Traditional bioenergy) ‒ 工業革命前主要能源需求  光與熱 ‒ 生質燃料種類與用途 

    木材: 供暖、烹煮用燃料、照明。  油脂:照明。 4 生質是人類最古老 的能源利用方式
  5. 生質能與人類的歷史 現代生質能(Modern bioenergy) ‒ 主要分為固態(含廢棄物)、液態、氣態 ‒ 用於供暖烹飪、產業供熱、運輸燃料和發電燃料 5 生質能 供應

    現代 生質能 傳統 生質能 • 沼氣:掩埋場、廚餘、糞 尿發酵、廢水、污泥等厭 氧消化反應產生 氣態 • 生質酒精 • 生質柴油 液態 • 農、林業資材燃料 • 廢棄物:都市垃圾、事業廢 棄物 (成分中含有生質物) 固態 資料來源:中華經濟研究院依BNEF、REN21、WBA、IEA、IRENA之 定義彙整繪製 生活用熱 產業供熱 運輸燃料 發電燃料 生活用熱 以低效率爐焚化木炭、 農林廢物、動物糞便 42.5% 57.5%
  6. 為何要使用生質能?  生質能之碳中性(永續性) 6 生質物 加油站 加油/氣站 生質燃料 生質柴油 生物酒精

    固態生質燃料 碳固定 CO2 + H2 O 燃燒 轉製生質燃料 生質廢棄物 生物循環碳 油/氣井 火力發電廠 CO2 + H2 O 地底蘊藏碳 額外輸入大氣圈CO2 煤碳 石油/天然氣 煉油廠/ 天然氣加壓站 工廠 能量  減少溫室氣體排放。  能降空氣低污染。  降低對化石燃料的依賴。 生質燃料的碳中性於來自 於經濟作物的永續栽種 生質燃料具有: ✓ 多元性 ✓ 持續性 ✓ 可儲存性
  7. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 7

  8. 生質燃料來源與技術應用 8 Source: Renewable Energy Policy Network for the 21st

    Century (REN21): Renewables 2015 Global Status Report. 熱 電 燃料 生質物來源 直接利用 轉化途徑 產生能源 能源載體 油 纖維性生質物種 生活垃圾中生質物 光合作用微生物 醣與澱粉作物 固體燃料 氣體燃料 液體燃料 • PKS 能源化
  9. 氣態生質燃料(1/2) 9  沼氣(Biogas) 有機物質在隔絕空氣(即無氧氣的還原條件),於適合的溫 度、濕度下,經過微生物的厭氧發酵作用(anaerobic fermentation),所產生的一種可燃性氣體。主要組成為甲 烷(methane, CH4 )和二氧化碳(carbon

    dioxide, CO2 )與少 量硫化氫(hydrogen sulfide, H2 S)。 產製沼氣原料 ‒ 任何有機物皆可做為厭氧發酵原料,如高濃度有機廢 水、動物排遺、有機污泥、生活廢棄物、廚餘等。 垃圾掩埋場沼氣收集 豬糞尿厭氧發酵產沼氣 八里污水廠蛋形污泥厭氧 消化槽及發電機
  10. 氣態生質燃料(2/2) 應用方式 ‒ 發電 ‒ 純化為天然氣上傳管網 10 歐洲畜牧糞尿能資源化模式(Source: Narodowa Agencja

    Poszanowania Energii, NAPE) 沼氣純化模組 沼氣純化管 沼氣熱電利用模組
  11. 液態生質燃料 常見液態生質燃料 ‒ 汽油替代品(生質酒精)  乙醇: 糖質、澱粉發酵產製。原料包含 甘蔗、玉米、大麥、小麥、燕麥、稻 米、甜菜、甜高粱、木薯、甘藷等 

    纖維素酒精:木質纖維素 (lignocelluloses)經醣化在發酵產製之 乙醇、丁醇。 ‒ 柴油替代品  酯化反應產製生質柴油  氫化反應產製之生質柴油  生質裂解油、  Fischer-Tropsch Oils 11
  12. 固態生質燃料 固體生質燃料分類 12 廢棄物燃料化

  13.  初級固體生質燃料 ‒ 木顆粒燃料  原料來源 ‣ 林業剩餘邊材 ‣ 經濟作物修枝與更新砍伐

    ‣ 產業剩餘資材 − 傢俱廠、木器廠 − 造紙業 13 Source: Seth Ginter, 8th Biomass Pellets Trade & Power Conference, 2017 橡膠木(Source: http://travel2unlimited.com/liberia4/) 資源有效再利用~循環經濟
  14. ‒ 棕櫚殼(PKS) 14 棕櫚殼 棕櫚產業生質物

  15. 固體回收燃料 ‒ 廢棄物燃料化發展沿革  廢棄物衍生燃料(refuse-derived fuels, RDF)使用最早記錄 在19世紀末於英格蘭使用都市生活垃圾物作為燃料(RDF-1) 產生蒸汽,其後美國、德國和日本皆有相關案例(Harvey Alter,

    1987) 。  1890年代,紐約市以人工分選出固體廢物中有用的物質, 殘留物作為RDF,燃燒後發電為廢棄物分選技術之濫觴。  RDF之分類由美國測試和材料協會(American Society for Testing and Materials, ASTM)依據型態(固體、液體、氣體 及其尺寸)分為七類。  歐盟針對經處理(分選、均質化)之固體廢棄物衍生燃料,將 之定義為固體回收燃料(Solid recover fuel, SRF),並訂定 品質標準(EN-15359)。SRF之使用先進國家目前之趨勢。 15
  16. 類 別 定 義 備 註 RDF-1 (MSW) 都市廢棄物直接作為燃料,但不含巨大廢棄物 生垃圾

    RDF-2(c-RDF) 廢棄物破碎成粗顆粒,亦可經磁選回收金屬後,95 %通過6-inch 篩網 品質符合歐盟EN- 15359要求者稱, 固體回收燃料( SRF) RDF-3 (f-RDF) 廢棄物經過進一步破碎,並去除金屬、玻璃及其他 無機物後,95 %可通過2-inch 篩網 RDF-4 (p-RDF) 可燃物處理成粉狀,95 %可通過0.035-inch篩網 RDF-5 (d-RDF) 可燃物壓密成柱狀、球狀、磚塊狀或其他形狀 RDF-6 可燃物處理成液狀(無分類標準) 液體回收燃料 RDF-7 可燃物處理成氣狀(無分類標準) 氣體衍生燃料 16 ‒ 回收燃料分類與定義  RDF: 廢棄物衍生燃料(refuse derived fuel)  SRF: 固體回收燃料(solid recovery fuel)亦稱固體再利用燃 料或固體再生燃料 Solid Recovered Fuels (SRF) Recovered/Secondary Fuels/ Refused Derived Fuels (RDF)
  17. ‒ SRF定義: 是以非有害適燃性固體廢棄物經分選及均質化後依鍋爐 或燃燒裝置之需求製造之回收燃料或輔助燃料。 ‒ SRF原料來源 為經分選去除不適燃物與雜質之事業廢棄物(industrial waste)及一般性垃圾(municipal solid waste,

    MSW) 。 ‒ SRF組成 主要為廢棄物中之塑料與生質物(廢紙、木材與其他木質 纖維廢棄物)。 ‒ SRF燃燒特性 相較於燃煤其閃火點低、揮發份高,燃燒迅速。 17 SRF形式
  18. SRF Factory 資源回收物 Recyclables 掩埋 Landfill 收集與清運 Collection & Transportion

    適燃性廢棄物 Combustible waste SRF • 熱能供應 Thermal Energy • 發電廠 Power Plant 灰渣 Ash 再利用 Utilization 不適燃物 Rejects • 水泥製造業 Cement Industry 水泥 Cement 廢棄物燃料化產業鏈 ‒ 事業端(廢棄物產源) ‒ 清運業 ‒ 處理業 ‒ 運輸業 ‒ 製造業/電力業 ‒ 環保顧問業 ‒ 檢測業 ‒ 其他輔助產業 18
  19. ‒ 廢棄能源化 19 https://www.odensewaste.com/household-waste/waste-for-incineration/  焚化: † 以利用燃燒方式將廢棄物減 積、減量及安定化為主要目 的,並於過程中回收熱能,

    發電進行熱利用。 † 適用於所有含可燃成分之廢 棄物。 † 操作彈性較低,適合處理高 含水率、熱值較低之物種。  燃料化 † 利用純化與均質化將非有害 適燃性廢棄物製造成為鍋爐 或燃燒裝置之燃料。 † 僅適用於非有害適燃性之廢 棄物。 † 可處理高熱值適燃廢棄物。 † 須依後端使用需求製造。
  20. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 20

  21. 生質燃料之低碳排放 發電技術 全生命週期溫室氣體排放量,g-CO2 eq/kWh 平均 低標 高標 燃煤(褐煤) 1,054 790

    1,372 燃煤 888 756 1,310 燃油 733 547 935 燃氣(天然氣) 499 362 891 生質能 45 10 101 太陽光電 85 13 731 核能 29 2 130 水力 26 2 237 風力 26 6 124 21 各種發電技術的溫室氣體排放量(OECD/NEA) 資料來源:The Role of Nuclear Energy in a Low-carbon Energy Future, NEA, 2012。 *OECD: 經濟合作暨發展組織,Organisation for Economic Co-operation and Development NEA: 國際能源署,National Environment Agency。 使用天然氣做為燃 料未來仍須依【溫 室氣體減量及管理 法】第五條規定繳 交碳稅。  使用生質燃料與化石燃料比較 使用天然氣取代燃煤與核能造成 碳排放增加,無法達成減碳目標
  22. 生質燃料之低碳排放  聯合國政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC之生質燃料碳排放係 數 22

  23. SRF之低碳排放 23 煤炭 天然氣 重油 RPF CO2 排放量 (kg/kcal) 0.37

    0.21 0.31 0.26 百分比 100% 56% 83% 62% 日本使用RPF與化石燃料之溫室效應氣體排放比較 (日本RPF協會,2019, http://www.jrpf.gr.jp/rpf-7) Source; BMH, 2019 燃料 熱 值 單位重量 CO2 排放係數 單位能量 CO2 排放係數 單位能量 CO2 排放係數比較 煙煤 25 MJ/kg (7-8 MWh/ton) 2.41 tCO2 /ton 0.3470 tCO2 /MWh 1 石油焦 33 MJ/kg (9-10.5 MWh/ton) 3.34 tCO2 /ton 0.3644 tCO2 /MWh 1.05 燃料油 42 MJ/kg (10-11 MWh/ton) 3.16 tCO2 /ton 0.2709 tCO2 /MWh 0.78 SRF 20 MJ/kg (5.5-6.5 MWh/ton) 0.64 tCO2 /ton 0.1152 tCO2 /MWh 0.33 使用SRF之溫室氣體排放量與化石燃料比較表
  24. 生質燃料之低碳排放 鍋爐使用生質燃油之碳排放計算 24 來源 溫室氣體 是否納入 說明/解釋 化石燃料使用 CO2 是

    主要的溫室氣體排放 CH4 否 估計排放量極小,故簡化忽略不計 N2 O 否 液態生質能燃料 的使用 CO2 否 依IS0 14064-1,不將生質燃燒排放納入溫室氣體排放計算 CH4 是 估計排放量極小,故簡化忽略不計 N2 O 否 生質酒精的使用 CO2 是 主要的溫室氣體排放 燃料混合設備的 電力使用 CO2 是 主要的溫室氣體排放 CH4 是 納入考量 N2 O 是 納入考量 燃料混合設備的 化石燃料使用 CO2 是 主要的溫室氣體排放 CH4 否 估計排放量極小,故簡化忽略不計 N2 O 否 資料來源: 行政院環境保護署 ,小規模減量方法-鍋爐等加熱設備採用液態生質能燃料
  25. SRF之低環境衝擊 廢棄物燃料之效益分析-以紙廠使用SRF為例 25 ‒ 1.15噸廢紙排渣所製成RDF相當於取代1噸燃煤燃燒所產生熱量 ‒ 運輸距離每增加10 km,碳排放量約增加 2.43 kg

    CO2 eq。 ‒ 經過造粒程序便於運輸,但需耗用額外能源與成本 運輸距離 (km) 廠內 自用 30 150 以 RDF-3 形式運送 較具經濟及環境效益 以 RDF-5 形式運送 較具經濟及環境效益 不具經濟及環境效益 資料來源:中華經濟研究院
  26. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 26

  27. 全球生質能產業發展(1/2)  2019年全球生質能發電量達591 TWh  2019年地區生質能發電量以亞洲為首,歐洲則居次  全球生質能發電以固態生質能為主,前10大固態生質能裝 置容量國家:中國大陸、巴西、印度、美國、英國、瑞 典、泰國、日本、德國、加拿大

    27 591 Terawatt- hours World Total 資料來源:REN21 (2020), “Renewables 2020 Global Status Report”. China Brazil India USA UK Sweden Thailand Japan Germany Canada 資料來源:IRENA (2020), “Renewable Energy Statistics 2020”. 資料來源:中華經濟研究院
  28. 全球生質能產業發展(2/2)  2019年新增投資為142億美元,其中液態生質燃料投資下 降10%,生質能發電下降2%。  單一國家投資額以日本最高,多聚焦在生質能發電  液態生質燃料卻乏政策刺激及美中貿易戰導致投資下降  太陽能和風力發電吸引多數資金,但生質能發電受惠於中

    國大陸、英國、日本等國家集中投資,僅小幅下降 28 資料來源:REN21 (2020), “Renewables 2020 Global Status Report” 資料來源:中華經濟研究院
  29. 初級固體生質燃料國際市場-木質顆粒燃料  木顆粒燃料產地: 加拿大、俄羅斯、美國與東南亞國家(馬來西 亞、印尼、越南、泰國)  木顆粒主要市場: 歐洲、北亞(日本、韓國、中國、臺灣?) 29 Source:

    Pinnacle, 8th Biomass Pellets Trade & Power Conference, Tokyo, May 15, 2017 預估至2020年木顆粒燃料使用量 趨勢
  30. 30 印尼與馬來西棕櫚產業之相關生質物種產出現況與預估(Yek & Ogawa, 2017)  棕櫚殼產地: 印尼、馬來西亞、非洲、中美洲  主要市場:北亞(日本、韓國、臺灣?)

    初級固體生質燃料國際市場-棕櫚殼
  31. 生質能源產業發展-英國  2019年生質能發電量成長6.8%,達37 TWh,裝置容量成長3.4%,達7.8 GW。  生質能占總體發電量的11.5%,占總再生 能源發電量31%,且供電穩定性高。  植物生質能占總體生質能的2/3,成長速

    度也最快。  Drax既有的伐木工廠和燃煤電廠在2018 年 重 新 啟 用 , 轉 為 生 質 能 發 電 廠 https://electricinsights.co.uk/#/homepage?&_ k=pj7og3 31 資料來源:英國政府網站(GOV.UK) 生質燃料使用狀況 再生能源裝置容量及發電量比例 生質能源成長趨勢 資料來源:中華經濟研究院
  32. 生質能源產業發展-歐盟  歐盟SRF發展 ‒ 歐盟水泥業使用替代燃料趨勢  歐盟國家水泥製造業使用替代燃料 44%中,生質燃料比例佔15%,回收 石化製品廢棄物製成燃料佔29%。 

    歐洲水泥協會(The European Cement Association, CEMBUREAU)統計資料 顯示2015年約有13.5百萬公噸的SRF 產量,其中5百萬公噸用於水泥產業。 歐盟水泥製造業之燃料組成 資料來源:Koen Coppenholle (2018), “THE CEMENT & CONCRETE INDUSTRY: READY FOR FUTURE CHALLENGES !!!”, Finnish Concrete Industry Association. 歐盟國家水泥製造業採用替代性燃料比例趨勢 歐盟水泥替代燃料組成 32
  33. 生質能源產業發展-日本  早 期 採 用 「 再 生 能

    源 配 額 制 (Renewable Portfolio Standard, RPS)」,自從2003年引入RPS系統以來,可再生能源的電力供應提升 了雙倍(METI, 2010)。  為確保電力業者之投資收益,並提升投資再生能源意願,日本產業經 濟省(Ministry of Economy, Trade and Industry , MEIT) 2010年產業經 濟白皮書規劃對於再生能源取代燃煤發電進一步採用「上網電價補貼 制度(Feed-in Tariff Scheme, FiT)」。 33 日本生質能電廠運作與規劃(Yek & Ogawa, 2017) 日本2018 FiT (TOMARI Miyuki., 2018) (Source: Sumitomo Co., 2018)
  34. 生質能源產業發展-日本  日本之SRF發展 ‒ 依來源不同分為以適燃性 事業廢棄物(塑膠與紙張纖 維)製造之「廢棄紙塑複合 固 體 廢

    棄 物 燃 料 (Refuse derived paper and plastics densified fuel, RPF)」,及 生 活 垃 圾 分 選 製 造 之 RDF。 ‒ RPF主要來自於事業廢棄 物,供應工業用鍋爐做為 燃料,並有設置相關品質 規範。 ‒ RPF協會於2020年之市場 預估年需求量為1.5百萬公 噸 , 預 估 2021 年 將 達 在 1.55 百 萬 公 噸 之 年 需 求 量,目前年產可達1.4百萬 公噸。 品種\等級 RPF- coke RPF 測量方法 A B C 高熱值MJ / kg ≧ 33 ≧ 25 ≧ 25 ≧ 25 JIS Z 7302-2 kcal/kg ≧ 7,895 ≧ 5,981 ≧ 5,981 ≧ 5,981 水分(wt.%) ≦ 3 ≦ 5 ≦ 5 ≦ 5 JIS Z 7302-3 灰分 (wt.%) ≦ 5 ≦ 10 ≦ 10 ≦10 JIS Z 7302-4 總氯含量 (%) ≦ 0.6 ≦ 0.3 ≧ 0.3且 ≦ 0.6 ≧ 0.6且 ≦ 2.0 JIS Z 7302-6 日本RPF JIS Z7311品質分類標準 ※: 樣品採樣須符合JIS Z 7302-1規範。 (日本RPF協會,2019) 34
  35. 生質能源產業發展-韓國  韓國再生能源制度與生質能 ‒ 韓國之能源政策採用可再生能源配額制(Renewable Portfolio Standard, RPS),逐年增加再生能源發電比例,對於棕櫚殼與木顆粒燃料需求大,目 前採用木質燃料(木顆粒與木片)與棕櫚殼並行。 ‒

    其棕櫚殼進口增長幅度雖不如日本,但每年仍持續增加。 ‒ 韓國針對不同再生能源取得REC設定不同權重,其中顆粒燃料全燃燒之權 重為1.5,僅次於離岸風力、潮汐發電與燃料電池。 35 年度 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 目標(%) 3.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 權 重 再生能源形式 0.25 IGCC、製程氣體副產物(鋼鐵業煉焦氣) 0.5 廢棄物、掩埋場沼氣 1.0 水力、陸上風力、生質能、全燃燒RDF、潮汐發電(包 含潮汐堰壩) 1.5 木質燃料全燃燒、離岸風力(距岸5公里內) 2.0 離岸風力(距岸5公里以上)、潮汐發電(不包含潮汐堰 壩)、燃料電池 韓國各類再生能源REC所佔權重 韓國RPS規定再生能源逐年佔比目標值(KEMCO, 2017) 韓國木顆粒燃料需求量預估(Kim, 2017) IGCC: Integrated gasification combined cycle
  36. ‒ 韓國各地電廠使用生質燃料預估 36 (Source: Kim, 2017)

  37. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 37

  38. 我國生質能發展趨勢 臺灣生質能三項全球第一紀錄: ‒ 全球第一停止車輛使用生質柴油國家 ‒ 全球第一進口生質燃料(棕櫚殼)課徵關稅國家 ‒ 全球第一工業用鍋爐使用潔淨生質燃料取代燃煤 須以小型焚化爐處燃燒廢棄物規範進行管制國家 臺灣生質能發展亞洲先進國家第一紀錄:

    ‒ 亞洲先進國家近五年唯一生質燃料使用量逐年下 滑國家 38 原因:資訊不足導致錯誤決策
  39. 為何要使用生質能?環保署新制法規 39 ‒ 既存鍋爐未能符合標準者,應於中華民國109年4月1日前,檢具其燃料系 統種類、空氣污染物防制設施種類、構造、效能、流程、設計圖說、設置 經費及進度之空氣污染防制計畫,向直轄市、縣(市)主管機關申請核定 改善期限,並應於期限屆滿前完成改善,符合本標準之規定。 ‒ 前項改善期限不得逾中華民國111年7月1日。 法規名稱

    現行固定污染源排放標準 鍋爐管制及排放標準 管制規模 SOx:不分規模 NOx:≥ 4 公噸/小時鍋爐 不分規模 標 準 值 粒狀物 (mg/Nm3) 不透光率 < 20 % 不透光率 < 20 % 50 (新設) 100 (既存) 30 硫氧化物 (ppm) 100 (氣體燃料) 300 (液、固體燃料) 50 氮氧化物 (ppm) 150 (氣體燃料) 250 (液體燃料) 350 (固體燃料) 100 (新設已施行,既存109年7月1日)  減少空氣污染物之排放 行政院環保署【鍋爐空氣污染物排放標準】
  40. 40  再生能源發展條例第三條 • 條例用詞定義 − 生質能:「指農林植物、沼氣及國內有機廢棄物直接利用或經處理所產 生之能源」 • 再生能源發電設備設置管理辦法第三條及第七條

    − 生質能發電:100%利用農林植物、沼氣或經處理之有機廢棄物為料源 − 廢棄物發電:100%利用一般廢棄物或一般事業廢棄物為料源,且發電效 率達25%以上 • 依躉購費率分類:生質能(無厭氧消化設備、有厭氧消化設備) 及廢棄物能 • 再生能源憑證實施辦法第二條 − 再生能源:指再生能源發展條例第三條所定再生能源 − 再生能源發電設備:指再生能源發展條例第三條所定發電設備 − 再生能源憑證:指經濟部標準檢驗局國家再生能源憑證中心辦理發電設 備查核及電量查證後所核發之憑證  能源局統計:生質能分為固態(含蔗渣、黑液)、液態、氣態, 廢棄物含垃圾及廢輪胎 我國生質能源定義
  41. 我國生質能發展趨勢目標 41 Renewable Energy 5% Combined Heat and Power (CHP)

    2% Gas-fired 39% Petroleum-fired 5% Coal-fired 39% Hydraulic 1% Nuclear 9% Total power generation 231,080 GWh Energy consumption of Taiwan 2016 2015 2016 2020 2025 PV 842 1,342 6,500 20,000 Wind onshore 647 671 728 1,200 offshore 0 16 520 3,000 Geothermal 0 1 150 200 Biomass energy 741 742 768 813 Hydraulic 2,089 2,089 2,100 2,150 Hydrogen and fuel cells 0 0 22.5 60 Total 4,319 4,861 10,789 27,423 臺灣再生能源發展目標  2025生質能源目標佔比813 MW (3%). 焚化爐發電量 無生質能源整體發展規劃 註:臺灣再生能源電力結構: https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=204 我國電力設施能源佔比與再生能源發展
  42. 我國生質能源產業範疇  根據能源統計月報,2019年台灣生質能源裝置容量為7.09GW 、發電 量達3.8TWh ‒ 依主要發電燃料分為固態(0.15TWh)、氣態(0.02TWh)及廢棄物 (3.63TWh),液態供交通運輸用  綜合國際組織定義,參考能源局能源平衡表及其他可追蹤資料為依據

    ‒ 農、林植物分別統計PKS、木顆粒產值,剩餘固態(含蔗渣、黑液)計 入其他 ‒ 廢棄物統計垃圾焚化、紙廠SRF及廢輪胎輔助燃料產值 ‒ 液態統計生質柴油、酒精產值 ‒ 氣態以沼氣產值計 42 生質能 廢棄物 垃圾焚化 廢輪胎 木顆粒 液態 固態 氣態 PKS 蔗渣、黑液 生質柴油 沼氣 生質酒精 96 % 4% 紙廠SRF 資料來源:中華經濟研究院
  43. 為何要使用生質能?減碳需求  政府當前再生能源政策之目標: ‒ 降低核能發電之佔比。 ‒ 推廣再生能源,減少化石燃料使用。 43 2025年達到「非核家園」之目標 達成政府呼應「巴黎協定」訂定之「國家自定預期貢

    獻」(Intended Nationally Determined Contributions, INDC or INDCs)之減碳目標: 2030年溫室氣體排放量為現況發展 趨勢(business-as-usual, BAU)減量50%;相當於2005年排 放量再減20%。  「溫室氣體減量及管理法」規範, 我國須於「2050年降至2005年排放 量50%以下」。 生質燃料用於取代化石燃料於電 力業使用可提供穩定基載電力
  44. 44 國際綠電認證 (RE100 etc.) 再生能源發展 條例及其子法 無 厭 氧 裝

    置 生 質 能 ( 2 . 6 8 7 1 元 / 度 ) 廢 棄 物 能 ( 3 . 9 4 8 2 元 / 度 ) 有 厭 氧 裝 置 生 質 能 ( 5 . 11 7 6 元 / 度 ) 適用躉購費率 (2020) 再生能源憑證 (T-REC) 農 林 植 物 及 國 內 有 機 廢 棄 物 沼 氣 生 質 能 源 發 電 • 一般廢棄物或 一般事業廢棄物 • 發電效率≧ 25% 其他 (初級固體生質燃料) 無法申請 依法可申請 目前唯一核發 僅認生質 廢棄物 電力應用  我國再生能源法規目前僅針對發電有較為詳細的規範  採躉購費率售電及再生能源憑證核不得同時並存 資料來源:CDP(2015), RE100: The journey to 100%; 中經院彙整 二擇一採用 生質能源應用之選擇
  45. 再生能源電力躉購費率 2020再生能源電力躉購費率 45 形式 裝置容量 躉購費率NTD/kWh 風力 陸上 1 kW~30

    kW 7.7916 >30 kW 2.2888~2.3219 離岸 >1 kW 20 年固定 5.0946 前10 年 5.8015 後10年 3.8227 地熱 >1 kW 20 年固定 5.1956 前10 年 6.1710 後10年 3.5685 生質能 有厭氧消 化設施 >1 kW 5.1176 無厭氧消 化設施 2.6871 水力 >1 kW 2.8599 廢棄物能 >1 kW 3.9482 其他(氫能, 燃料電池等) >1 kW 2.3226
  46. 我國生質能發展困境與對策 問題 對策 缺乏政策導引 承攬相關計畫,協助製訂再生能源 政策 缺乏各式生質燃料品質標準 承攬相關計畫,協助主管機關訂定 品質標準 無相關使用法規規範

    承攬相關計畫,協助主管機關訂定 相關使用及管理辦法 無減碳量認定規範 提送減碳方法學 躉購費率低,無法誘使產業成長 藉由實際案例計算合理成本提供修 改躉購費率參考 相關技術力不足 輔導引入相關技術,建立示範場域 46
  47. 初級固體生質燃料相關規範 47 管理機關 規範名稱 規範內容 進度 產 源 標準檢驗局 「固體生質燃料-燃料

    規範與等級-第2部:分 級木質顆粒」 規範固體生質燃料來 源與品質 預計年底公告 CNS草-制 1080480:2020 使 用 環保署空保 處 公私場所固定污染源 燃料混燒比例及成分 標準 公告「初級固體生質 燃料」為鍋爐許可燃 料,並規範品燃料質 標準 已公告109/3/23 環署空字第 1090020262號  經濟部工業局 ‒ 訂定固體生質燃料品質標準與產品品質驗證  經濟部標準檢驗局-【固態生質燃料標準】(暫定年底公告) ‒ CNS(草-制1080479)「固態生質燃料-燃料規格與等級-第一部:一 般要求事項」(ISO17225-1) ‒ CNS(草-制1080480)「固態生質燃料-燃料規格與等級-第二部: 分級木質顆粒」(ISO17225-2)  空保處-【公私場所固定污染源燃料混燒比例及成分標準】 ‒ 訂定鍋爐燃料來源種類與品質規定。
  48. 鍋爐使用燃料之源頭管制方式 公私場所固定污染源應符合混燒比例及成分標準之燃料定義 48 燃料種類 定 義 燃料用油 指符合國家標準之石油製品或以動(植)物油、廢食用油、廢棄物或其他依環境 保護法規回收再利用,經加工處理所產生之油品,並作為提供能源之用者。 初級固體生質

    燃料 指農林植物、木材及其殘留物未經化學處理、膠合或表面塗裝程序作為燃料使用 者,且非屬廢棄物再利用燃料者。 石油焦 指石油煉製中所產生之重質油料經結焦後鍛燒或未鍛燒之產品。 廢棄物再利用 燃料 包括以廢棄物再利用作為燃料或輔助燃料,指固體或液體之廢棄物直接使用或以 廢棄物為原料製造之固體燃料,其廢棄物直接使用符合中央主管機關或中央目的 事業主管機關就事業廢棄物再利用之規定所公告、核准或廠內自行再利用,可作 為提供能源或混燒輔助提供能源之用者。 資料來源:行政院環保署空保處 種類 管制項目 成分標準 備註 施行日期 初級固 體生質 燃料 含氯量 ≤ 0.1wt% 以乾基為基準。 自發布日後一年實施 含硫量 ≤ 0.05 wt% 以乾基為基準。 含鉛量 ≤ 20 μg/g 以乾基為基準。 含鎘量 ≤ 1 μg/g 以乾基為基準。 含汞量 ≤ 0.1 μg/g 以乾基為基準。 低位發熱量 ≥ 3,000 kcal/kg 以濕基為基準
  49. 燃料品質標準-固體生質燃料 IS017225 Solid biofuels — Fuel specifications and classes ISO17225-1

    — Part 1: General requirements ⚫ 第1部分:一般要求事項 ISO17225-2 — Part 2: Graded wood pellets ⚫ 第2部分:分級木質顆粒 ISO17225-3 — Part 3: Graded wood briquettes ⚫ 第3部分:分級木質壓塊 ISO17225-4 — Part 4: Graded wood chips ⚫ 第4部分:分級木粒片 ISO17225-5 — Part 5: Graded firewood ⚫ 第5部分:分級薪材 ISO17225-6 — Part 6: Graded non-woody pellets ⚫ 第6部分:分級非木質顆粒 ISO17225-7 — Part 7: Graded non-woody briquettes ⚫ 第7部分:分級非木質壓塊 ISO17225-8 — Part 8: Graded thermally treated and densified biomass fuels ⚫ 第8部分:分級熱處理和緻密化之生質燃料 49  108年4月提案通過  109年7 月17日完成審訂  預計110年初公告  109年12 月8日完成 審訂  預計110年初公告
  50. 燃料品質標準-木質顆粒燃料 50 木質顆粒燃料標準草案燃料標準與檢驗方法(ISO 17225-2、CNSXXX-2) 品質項目 單位 檢測方法 等級 I1 I2

    I3 直徑(a) mm ISO 17829 6±1 or 8±1 6±1 or 8±1 10±1 6±1 or 8±1 10±1 or 12±1 長度 mm ISO 17829 3.15<L≤40 3.15<L≤40 3.15<L≤40 含水量 w-% (濕基) ISO 18134 ≤10 ≤10 ≤10 灰分 w-% (乾基) ISO 18122 ≤1.0 ≤1.5 ≤3.0 堅牢度 w-% (到達基) ISO 17831-1 97.5 ~ 99.0 97.0~99.0 96.5 ~ 99.0 細粒料(b) w-% (到達基) ISO 18846 ≤ 4.0 ≤ 5.0 ≤ 6.0 添加劑(c) w-% (到達基) ISO 17225-1 <3 <3 <3 熱值 kcal/kg (到達基) ISO 18125 ≥3940 ≥3940 ≥3940 體積密度(d) kg/m3 ISO 17828 ≥600 ≥600 ≥600 崩解顆粒的粒徑分布 w-% (平衡基) equilibrated basis ISO 17830 ≥ 99%(<3.15mm) ≥ 95%(<2.0 mm) ≥ 60%(<1.0 mm) ≥98%(<3.15mm) ≥ 90%(<2.0 mm) ≥ 50%(<1.0 mm) ≥97%(<3.15mm) ≥ 85%(<2.0 mm) ≥ 40%(<1.0 mm) 氮含量 w-% (乾基) ISO 16948 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.6 硫含量 w-% (乾基) ISO 16994 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 氯含量 w-% (乾基) ISO 16994 ≤0.03 ≤0.05 ≤0.10 砷含量(As) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤2 ≤2 ≤2 鎘含量(Cd) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤1 ≤1 ≤1 鉻含量(Cr) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤15 ≤15 ≤15 銅含量(Cu) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤20 ≤20 ≤20 鉛含量(Pb) mg/kg(乾基) ISO 16968 ≤20 ≤20 ≤20 汞含量(Hg) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1 鋅含量(Zn) mg/kg (乾基) ISO 16968 ≤200 ≤200 ≤200 a.需說明顆粒的直徑 6 mm, 8 mm, 10 mm, or 12 mm b.在散裝運輸的工廠門口(裝貨時)及麻布袋裝(在包裝時或交付給最終用戶時) c.有助於生產、運送或燃燒的添加劑類型(例如壓榨助劑、結渣抑製劑或任何其他添加劑如澱粉、玉米粉、馬鈴薯粉、植物油、木質素)。 d.體積密度最大值為750 kg/m3
  51. 工業用棕櫚殼燃料建議使用標準 51 品質 品種種類 分析方法 Dura PKS Tenera PKS 水分(%)

    10~30 15~25 ISO 18134 避免粉塵或異味 淨熱值(到達基) > 3,600 kcal/kg ISO 18125 氯含量(乾基) < 700 ppm ISO 16994 硫含量(乾基) < 500 ppm ISO 16994 鉛含量(乾基) < 20 mg/kg ISO 16968 鎘含量(乾基) < 1 mg/kg ISO 16968 汞含量(乾基) < 0.1 mg/kg ISO 16968 鈉(Na)+磷(P)含量* < 2,000 ppm ASTM D 5373 酸消化原子吸收光譜法 *建議項目 雜質率 < 0.3 % 砂土石塊及金屬等外來物 質秤重 (由協會現場採樣) 篩分設備 以2英吋以下篩網進行磁選篩分 - 庫存設施 混凝土或類似材質地板,避免砂土 或其他外來物質混入 -
  52. 各主管機關相關法令及標準 52 種類 管理機關 規範名稱 規範內容與 進度 產源 一般廢棄 物

    環保署督察總隊 「機械處理技術設置指 引」、「掩埋場活化採 機械處理技術設置指引」 機械處理技術介紹及作業設備指引, 產製SRF標準驗證及管理辦法 已公告109/1/22 環署督字第1090006448號 事業廢棄 物 環保署廢管處 事業廢棄物清理計畫書 審查作業參考指引 新增事業產出廢棄物可作為SRF之用 途 已公告109/4/7 環署廢字第1090025615號 收集與 清運 一般廢棄 物 環保署督察總隊 一般廢棄物回收清除處 理辦法 - - 事業廢棄 物 環保署廢管處 事業廢棄物清理計畫書 審查管理辦法 已公告106/11/16 環署廢字第1060090088號 SRF 製造 環保署廢管處/ 工業局 廢棄書填報及審查作業 參考手冊-固體再生燃料 製造技術指引與品質規 範 規範SRF製造廠之廢棄物種類、鍋爐 類型、適用對象、技術選用指引及品 質管理 已公告109/4/7 環署廢字第1090025615號 SRF 產品 工業局/協會 固體回收燃料品質標準 與規範 依經濟特徵(熱值)、技術特徵(氯含量) 與環境特徵(汞含量)訂定非有害適燃性 廢棄物製造固體再生燃料(SRF)之品質 標準,以符合產業使用需求。 計畫執行驗證中 使用 環保署空保處 公私場所固定污染源燃 料混燒比例及成分標準 公告「廢棄物再利用燃料作」為鍋爐 許可燃料,並參照工業局「固體回收 燃料品質標準與規範」規範品質標準 已公告109/3/23 環署空字第1090020262號 廢棄物 再利用 經濟部標準檢驗局 混凝土用飛灰及天然或 煆燒卜作嵐攙和物標準 修正 修訂混凝土用飛灰作為混凝土之礦物 摻料之標準 尚須修正 經濟部工業局 經濟部事業廢棄物再利 用管理辦法-混燒灰再利 用檢討 訂定混燒百分之五及五十(重量比)之廢 棄物衍生燃料產生之飛灰或底灰再利 用管理方式 已公告108/5/20 經工字第10804602070號
  53.  經濟部工業局 ‒ 訂定固體回收燃料品質標準與產品品質驗證  廢管處-【固體再生燃料(SRF)製造技術指引與品質規範】 ‒ 訂定可製成固體再生燃料(SRF)之廢棄物來源種類、製造技術選用指 引及固體再生燃料(SRF)品質標準等規定。 

    空保處-【公私場所固定污染源燃料混燒比例及成分標準】 ‒ 訂定鍋爐燃料來源種類與品質規定。 53 ※SRF製造廠需依SRF使用者需求,決定製造SRF使用之原料與製程,以符合使用者之進料、燃燒與空污排放需求。 接收 點 SRF製造廠 SRF使 用者 原料(廢棄物) 進廠 (依廢清法管理) SRF銷售 燃料(產品) 【SRF製造技術指引與品質規範】 製造程序 允收種類 SRF品質標準 再利用機構或 處理機構 產業 接收 SRF來源2 SRF來源3 SRF來源1 鍋爐燃料成分標準 混合燃料 【公私場所固定污染源燃 料混燒比例及成分標準】 固體回收燃料相關法規與規範
  54.  型態:取決於鍋爐型式(使用者需求)與運輸距離(成本考 量),可為粒(棒)狀、片狀或細碎料。 54 品質 項目 單位 檢測方法 標準值 淨熱值

    (NCV) MJ/kg (到達基2) 平均值 EN 15400 ≥10 kcal/kg (到達基2) ≥2,392 氯含量 (Cl) % (乾基) 平均值 EN 15408 ≤3 汞含量 (Hg) mg/kg d1 (到達狀態) 平均值 EN 15411 ≤5 鉛含量 (Pb) mg/kg d1 (到達狀態) 平均值 EN 15411 <150 鎘含量 (Cd) mg/kg d1 (到達狀態) 平均值 EN 15411 <5 1. d:乾基(dry based)。 2. 到達基:AR(As Received Base)即用風乾試樣或恆濕試樣分析所得結果(%)或測定之發熱 量(熱值),換算能成為當時分批交貨狀態之基準之表示法,即含有總水分之狀態。 SRF品質標準 廢管處-固體再生燃料製造技術指引與品質規範
  55. 工業局-SRF品質規範與驗證管理  經濟部工業局107年【推動生質能及環保產業計畫-研擬廢棄物衍生燃 料品質標準規範】參照歐盟EN15359,依經濟特徵(熱值)、技術特徵 (氯含量)與環境特徵(汞含量)訂定非有害適燃性廢棄物製造固體再生 燃料(SRF)之品質標準,以符合產業使用需求。  型態:取決於鍋爐型式(使用者需求)與運輸距離(成本考量),可為粒 (棒)狀、片狀或細碎料。 分類

    特性 統計值 單位 分級 1 2 3 4 5 淨熱值 平均值 MJ/kg ≥25 ≥20 ≥15 ≥10 ≥3 kcal/kg ≥5,981 ≥4,785 ≥3,589 ≥2,392 ≥718 分類 特性 統計值 單位 分級 1 2 3 4 5 氯含量 平均值 % (d) ≤0.2 ≤0.6 ≤1.0 ≤1.5 ≤3 分類 特性 統計值 單位 分級 1 2 3 4 5 汞含量 中位數 80th %位數值 mg/MJ mg/MJ ≤0.02 ≤0.04 ≤0.03 ≤0.06 ≤0.08 ≤0.16 ≤0.15 ≤0.30 ≤0.50 ≤1.00 本會SRF品質標準 55
  56. 固體生質燃料標準驗證及管理  管理重點 ✓ 原料來源: 文件查驗 ✓ 品質驗證: 逐批檢驗與驗證 ✓

    燃料管理: 倉儲與銷售使用流向申報管理、驗證文書核備 56 到港/製造申報 倉儲追蹤管理 交易使用 品質驗證 品質驗證 燃料管理 到港申報 採樣、分析、驗證 倉儲申報 交易使用 燃料貿易商/製造商    協會     使用業者  驗證 管理 配合 單位 產品來源、煙燻防疫證明等 固定污染源定檢報告 追蹤及查核倉儲 申報銷售量及批號 最多每2,500公噸為 乙批,24增量為1批 次。
  57. 未來展望與願景  Mälarenergi AB生質能及電熱共生廠 ‒ 位於瑞典韋斯特羅斯(Västerås, Sewden) ‒ 共計七座機組 

    一、二號機為粉煤鍋爐(永久停用)  三、四號機為燃油鍋爐(三號機備用、四號機停用)  五號機為全生質燃料鍋爐  六號機全燒 SRF  七號機燒廢木材(試運轉中) ‒ 提供的韋斯特羅斯電力和區域供熱,供熱管線覆蓋 率達98%。 Source: Mälarenergi AB Source: Mälarenergi AB
  58.  六號機(Block 6)設計技術諸元 (世界最大全燒SRF CFB發電鍋爐) ‒ 投資額:28.5億瑞典克朗 ‒ 鍋爐型式:CFB鍋爐(循環式流化床) ‒

    供應商:Valmet Power AB(原Metso Power AB) ‒ 增燃料功率:167 MW ‒ 蒸氣壓:75 bar ‒ 蒸汽溫度:470 C ‒ 燃料用量:每小時60噸燃料(SRF和/或生質燃料) ‒ 鍋爐效率:約90% ‒ 2012年6月開始施工 ‒ 渦輪機供應商:德國西門子公司 ‒ 渦輪功率:46 -51 MW電力 ‒ 煙氣淨化:袋式集塵器/兩階段濕式洗滌 ‒ 熱回收:高達30 MW ‒ 煙囪高度:110 m ‒ SRF供應:芬蘭BMH Technology  生產能力:480,000噸/年  燃料運輸:船運(自英國進口SRF),汽車或火車 http://www.ckinternational.co.uk/your-waste/rdf-waste-management/
  59. 目錄 前言 生質燃料種類與之應用 使用生質燃料之環境效益 國際間生質能發展趨勢 國內未來展望與挑戰 結論 59

  60. 60 升級轉型? 維持現狀?

  61. THE END 聯絡我們 (02)2368-9567 twbiomass2017@gmail.com 10673 臺北市大安區基隆路三段130號312室 Website LINE QR

    code 內政部台內團字第1050030371號核准立案 www.twbiomass.org.tw 61
  62. 關於我們 臺灣生質能技術發展協會 Taiwan Bio-energy Technology Development Association  理事長 張慶源

    博士 國立臺灣大學環境工程學研究所 名譽教授  提供服務項目 ‒ 促進產官學研交流與合作 ‒ 協助政府制定生質能源政策與規範 ‒ 生質能源產業媒合,促進產業合作 ‒ 生質能源產業之技術輔導與諮詢 ‒ 生質燃料及固體回收燃料品質驗證及管理 ‒ 人才培訓,舉辦相關論壇、會議及教育訓練 ‒ 拓展國際市場,協助參訪國外相關設施、研討會及參展 內政部台內團字第1050030371號核准立案 Website LINE QR code www.twbiomass.org.tw 62