台灣生質能源發展之現狀與展望 台灣化學科技產業協進會

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1 台灣生質能源發展之現狀與展望 台灣化學科技產業協進會 2008.4.23
台灣生質能源發展之現狀與展望 台灣化學科技產業協進會 台灣纖維酒精 董事長高成炎

2 世界地球日，全球發燒誰之過？ 工商時報：能源國家行科技計畫，明年啟動，預計五年內要投入新台幣300億元的預算。
 工商時報：能源國家行科技計畫，明年啟動，預計五年內要投入新台幣300億元的預算。 聯合晚報：生質能源，農委會踩煞車。大豆成本高，向日葵量產低，油菜病蟲害多。沈世宏（新任環保署長）表示：不與農地相爭。陳武雄（新任農委會主委）：台灣土地太小，沒有條件種植生質能源作物，不如大量造林。  三立新聞：一棵大樹一年吸收12公斤二氧化碳(?)  台灣纖維酒精原料：一公頃狼尾草一年鮮重350噸以上，即50乾噸。約110噸之二氧化碳。

3 再生能源的架構 太陽能 風能 電力 生質能 車用燃料 取代對象： 煤、石油、天然氣 核能
再生能源依照取代對象，可分為取代電力與取代汽油（車用燃料）兩大類： 太陽能 風能 電力 生質能 車用燃料 取代對象： 　煤、石油、天然氣 　核能 機動車輛在可見的未來仍然只能使用【內燃機】為主要動力，而因應此一需求，可使用的再生能源必須是【液態】方能儲存、攜帶於車輛中

4 生質能如何變成替代燃料？ 生質 Biomass 汽化重組 脫水造粒 熱裂解 生質煤材 Green-Coal 生質油料+焦炭
牧草、蔗渣、 各式農業廢棄物、輪胎與汽車處理廢棄物 生質 Biomass 汽化重組 脫水造粒 熱裂解 生質煤材 Green-Coal 生質油料+焦炭 Bio-oil + Char 生質燃料 Bio-fuel 技術門檻：低 產品價值：低 技術門檻：中 產品價值：中 技術門檻：高 產品價值：高

5 生物質之熱/化學轉化 熱/化學 氧化介質 產 物 應用動力設 備或再轉化 能 源 燃燒 過剩空氣 蒸汽 一氧化碳 二氧化碳 蒸汽渦輪機 熱能
產 物 應用動力設 備或再轉化 能 源 燃燒 過剩空氣 蒸汽 一氧化碳 二氧化碳 蒸汽渦輪機 熱能 電力 熱裂解 可燃氣體 油 焦炭 升級處理 柴油 燃料 氣化 部份空氣 或蒸汽 氣體 (合成氣) 氣體渦輪機 複合引擎 合成燃料 燃料電池

6 生物質高溫熱化學轉化 產物 乾 燥 水 熱 裂 解 焦油 甲烷 燃 燒 二氧化碳 水 還 原 ㄧ氧化碳 氫氣 濕生物質→乾生物質+水
乾 燥 濕生物質→乾生物質+水 水 熱 裂 解 生物質→裂解氣+焦炭 焦油 甲烷 燃 燒 C+O CO2 4H+O H2O CnHm+(n/2+m/4) nCO2 + m/2 H2O 二氧化碳 水 熱 還 原 C+CO CO C+HO CO+H2 CnHm+nH2O nCO+(m/2+n)H2 CnHm+nHO nCO+ m/2H2 ㄧ氧化碳 氫氣

7 生物質氣化之Biorefinery 熱 量 及 電 力 生物轉化 燃料及 化學品 觸媒轉化 生 物 質 前 處 理 氣 化 爐 氣 體 清
加熱爐 氣渦輪機 生 物 質 前 處 理 氣 化 爐 氣 體 清 淨 內 燃 式 引 擎 生物轉化 燃料及 化學品 觸媒轉化

8 氣化法(Gasification)簡介 何謂合成氣 合成氣的運用 一氧化碳與氫氣為主 之混合氣體
工業上合成氣可以用來燃燒生熱，或者進行熱化學合成物重組，形成不同工業原料。煤化學的重要轉換過程。

9 合成氣轉換為液態燃料的方式 合成氣主成分為一氧化碳（CO）和氫氣（H2），是一種具有熱值的可燃性混和氣體。可以經由兩種主要方式加工後，轉變為液態燃料。 熱化學工法(thermo-chemical)：將高溫合成氣中放入貴金屬觸媒，經由化學作用後轉變為液態燃料的酒精或柴油。此為歐美生物質能源公司主要的生物質燃料製作方式。 生物工法(biological)：將合成氣作為餵料，經由特殊細菌處理之後，產生乙醇及其他生物代謝副產物。

10 美國能源部DOE的補助與支持 2007年2月，美國能源部總共補助了3億8千5百萬，給六家生質能源公司。
其中四家將醣類從非食物類植物分離出來之後，繼續發酵製作酒精。 另外兩家是先將生物質以汽化方式變成合成氣。其中一家公司是以熱化學方式經觸媒轉換為酒精。 與本公司合作的公司，則是將產生的合成氣，餵予厭氧細菌產生酒精。是受補助的六家中唯一結合化工與生物製成的公司。

11 主要製造流程圖 先將生物質氣化之後，將合成氣導入生物反應器。以氣化爐產生的廢熱形成蒸汽，供應工廠所需的動力。再將氣化爐反應後的混合物送入細菌過濾槽，隨後送進純化裝置中，以分子篩或其他方式純化出99.5%的酒精成品。

12 進料設備及流程

13 兩段式氣化爐設計 CO H2

14 厭氧菌合成氣之發酵反應與化學計量

15 選擇氣化發酵工法的優點 依據本公司TCHC在2007年11月參訪美國六家技術廠商的結果，發現氣化後以生物工法製程有三項優點：
低壓製造：生物技術其壓力只需2-3大氣壓即可進行。 市場區隔：氣化轉生物製程的方式為合成氣生產後以生物工法轉換酒精，與目前市面上常見的醣類發酵法，或者汽化觸媒合成法皆不同，可以增加技術上的競爭性。 技術升級：TCHC提供技術升級的合作方針。未來將對台灣的生物科技發展，提供技術上增進的空間。

16 台灣一定要做生質燃料 振興農村經濟 減緩溫室效應
農村勞動力老化，農民持有農地零碎化，農家所 得僅為非農家的75％。全年休耕的土地超過15萬 公頃，超過全國農地的五分之一。 減緩溫室效應 台灣的CO2排放總量，佔全球的1％，人均排放量 更名列全球第11位。在京都議定書與巴里島路線 圖之後，CO2減排將是我國重要課題

17 台灣一定要做生質燃料 國家能源自主 發展綠金產業
台灣幾乎不能自產能源。超過98.7％的能源仰賴進 口。其中石油佔54％、核能8％、煤炭37％，非常 不利國家戰略安全。 發展綠金產業 隨著石油耗竭，新興國家擴大需求，高油價、高 煤價格的時代已經來臨。更逢溫室氣體效應造成 全球氣候變遷，發展綠能產業刻不容緩。

18 狼尾草台灣能源草一號 乾物質中含碳率超過40％，HHV在4300～4500 Kcal/Kg
狼尾草台灣能源草一號（Napiergrass Taiwan Energy Grass No.1）是 台灣纖維酒精有限公司和行政院農委會畜試所產學合作開發。 Biomass 能源作物 年產量 乾物率 乾物年產量 狼尾草 台灣能源一號 全台平均 ton/ha 18％ ton/ha ton/acre 北迴以南 300+ ton/ha 54+ ton/ha ton/acre 屏東萬丹 ton/ha 63-72 ton/ha ton/acre Miscanthus 29.6 ton/ha 12 ton/acre Switchgrass 24.7 ton/ha 10 ton/acre 經台灣大學慶齡研究中心熱重分析顯示： 乾物質中含碳率超過40％，HHV在4300～4500 Kcal/Kg

19 將獲得第二代生質燃料技術授權 利用非糧食作物，不與人民爭食 氣化技術結合發酵法產酒精
避免利用食物和飼料用的澱粉產製燃料酒精，我 們利用休耕地種植能源作物，並採用第二代纖維 素酒精製程。 氣化技術結合發酵法產酒精 我們即將取得美國能源部2007年評選補助3億8700 萬美金的六家纖維素酒精技術公司之一的商業授 權，可在台灣建廠。

20 6萬公頃就可達成E10目標 E10目標 在市售汽油中添加10％酒精。我國每年汽油使用量 約1000萬公秉。E10創造需要每年100萬公秉的酒精 內需市場。 利用前述高產量能源作物及先進能源轉換技術， 我國農地平均每公頃可產生16.7公秉的酒精。因此 僅需6萬公頃，也就是休耕地的40％就可達成E10 目標。

21 15E10計畫減少CO2排放 並強化國家能源自主 我國能源自給率提高3倍 創造每年 5 億的碳權市場
石油佔我國能源54％，其中70％作為交通燃料， 汽油又佔其中2/3。若替代10％汽油，可以提高2.5 ％的能源自給率，達到3.75％，增加為3倍。 創造每年 5 億的碳權市場 100萬公秉酒精，可替代70萬公秉汽油。預計可減 少154萬噸的CO2排放量。在每公噸排放權 6 至 10 美金時，每年創造 3 至 5 億碳權市場。

22 台灣將成為生質燃料中心 最便宜的原料基地：東南亞 最好的市場價格：日本、韓國 最高的生產技術：台灣
東南亞地區農工成本為台灣的十分之一，農地租金成本為 百分之一，台灣可廣設「生質油田」，進口廉價原料。 最好的市場價格：日本、韓國 日本與韓國政府亦公告酒精汽油政策，需求量更甚台灣市 場，且無能力自行生產，酒精價格亦高於台灣。 最高的生產技術：台灣 台灣擁有最佳的熱帶植物育種和種植的農業技術，現在又 取得美國能源部首選之能源轉換技術之授權。

23 感謝聆聽，敬請指教