再生能源与能源再利用.ppt

1,珍惜常用的資源,再生能源與能源再利用,2,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生能源 石化燃料，而再生能源則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需求。 例如： 太陽能、 風力、 水力、 生質能、 地熱及海洋能等。,3,何謂再生能源,風力 太陽能 地熱 海洋能源 生質能源 汽電共生,4,風力,風力是人類最早利用的能源之一， 例如風車、 帆船等。 但隨著其他能源的出現， 風力能源漸漸沒落。,5,風力發電,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量儲存起來。,6,7,8,9,風力發電的優缺點,優點： 不會污染空氣、 取之不盡、 用之 不竭。 限制：受限於地理環境， 規模都不大。,10,太陽能,太陽能亦是人類最早使用的能源之一。 例如：太陽能計算機、 手錶、 太陽能熱 水器、 太空船、 太空梭等等。,11,太陽能,太陽能發電： 以太陽能電池、 集光板及反射鏡等設備， 吸收部分太陽能來加熱水以產生電力。,12,13,地熱,地球內部儲存著大量的熱源，當地下水滲入地殼中。 地底下的高溫將它加熱成溫泉， 當高溫的泉水噴出地表時， 便可用來帶動發電機發電,14,15,海洋能源,海洋蘊藏豐富的能源，包括多樣性的生物之外， 還有可利用的潮汐能。 潮汐發電是利用每天漲潮與退潮造成的水位差， 漲潮時將海水儲存於海灣或河流的水壩中， 退潮後再將海水放出， 帶動發電機發電。 使海水重力 位能 轉換成 電能。,16,17,18,生質能源,生質能（biomass energy 或 bio-energy）是指利用生質物（biomass），其經過轉換後能直接或間接地當燃料使用，如電與熱。生質物泛指由生物產生的有機物質。,19,生質能源的特性,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用的三分之二。 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進行光合作用，燃燒產生能源時再釋放二氧化碳於大氣中。,20,生質能源的優勢,(1)提供低硫燃料 (2)提供廉價能源(於某些條件之下) (3)將生質轉化成燃料可減少環境公害(例如，垃圾燃料) (4)與其他非傳統性能源相較，技術上之難題較少 (5)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。 (6)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。,21,生質能源的缺點,(1)植物僅能將極少量之太陽能轉化成生 (2)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 (4)生質之水分偏多(5095),22,生質能源的應用實例,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、蔗渣等 畜牧業廢棄物如動物屍體、廢水處理所產生的沼氣 垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產生的沼氣 工業有機廢棄物如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙、黑液 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、沼氣或生質柴油 生物轉換產生氫氣、甲醇等燃料,23,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其排放，不但造成能源之浪費(沼氣熱值約5,0005,500Kcal/m3)，亦會對環境產生破壞(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法利用。,24,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事沼氣發電工程研發、推廣併聯式沼氣發電機與建立水洗式沼氣純化應用技術，開發完成15HP、25HP及40HP三種小型併聯式沼氣發電機，並技術轉移給廠商，全省推廣350多台，發電容量達6500kW。,25,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、仔豬保溫燈、焚化爐和煮水等用途。沼氣在垃圾掩埋廠之利用上，大都採用沼氣發電型式，如山豬窟垃圾掩埋廠，沼氣發電容量高達5000kW，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用途，例如亞洲化學、豐年公司等。,26,國外研發推廣與市場現況-1,有許多國家、地區，包括歐美先進國家與開發中國家：例如法國、英國、丹麥、荷蘭、德國、瑞士、美國、菲律賓、中國大陸、泰國、南韓、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，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受到重視。,27,國外研發推廣與市場現況-2,荷蘭在1970年代建立許多沼氣工廠，但因技術上之問題而在1980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酵廠，例如，從1996年起已有18個集中厭氧發酵廠，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廠，年處理量可達23萬噸，所產生電力除可供應廠區使用外，另可將多餘電力1.2MW回饋至市電系統。,28,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，所以在這些國家之鄉村中，沼氣可提供村民作為炊煮、照明用途。19921998期間，尼泊爾總共裝置37000座小型沼氣池，供應20萬人使用，預計未來幾年將再裝置8萬座小型沼氣池座。,29,沼氣的產生,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（好氧菌）與厭氣菌（厭氧菌）兩種類，當氧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氣，稱之為厭氣發酵。,30,沼氣的產生 以豬糞尿廢水處理程序為例,31,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。 厭氣發酵步驟：約在15至200天內，厭氣菌主導反應進行，主要氣體產物以二氧化碳。 沼氣生成步驟：約在200至500天內，沼氣生成菌將有機酸分解為甲烷、二氧化碳及能少量硫化氫。 穩定生成步驟：約掩埋後500天