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背景 第 138 期 2009 年 9 月 10 日 (雙週發行) 前期電子報 免費訂閱 連絡我們 推薦親朋好友 背景
 
專題分析

生質燃料發展現況

2009/9/10

李慧萍(台灣經濟研究院 研究六所專案經理)

  生質燃料產業在近幾年發展下來已逐漸成形,尤其在美國與巴西等地,未來在溫室氣體減量的目標需求下,產業仍將持續運轉,但在面臨與民爭食和永續發展等爭議之下,具有永續發展與非食用性的原料可能將成為未來發展具有潛力的項目,各國也都在非食用性的料源與技術積極布局。而攸關我國未來能源發展的重要法案「再生能源發展條例」已於2009612日由立法院三讀通過,依再生能源發展條例第3條規定,目前已列太陽能、生質能、地熱能、海洋能、風力、非抽蓄式水力、國內一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源,或其他經中央主管機關認可永續利用之能源。而根據工研院IEK的資料,2008年台灣生質燃料產值為9.9億新台幣,估計2015年產值將成長至245億新台幣,成長近25倍,顯示我國生質燃料發展前景無限。

關鍵字:生質柴油、生質酒精、再生能源

一、 全球生質燃料發展現況

  生質能(bioenergy)指利用植物等生質物,經轉化製成「生質酒精」或「生質柴油」,由於不會增加二氧化碳淨排放,比起使用石油、煤等化石燃料,被視為較環保的再生能源。生質燃料分成四「代」,第一代是用傳統方法將常見的食物轉變成燃料。這類方法的技術最成熟,但是會發生燃料搶糧食的問題。第二代試著用糧食作物中沒有被用到的部份(像王米桿、麥桿)等內含的纖維質,是相當好的廢物利用方式。但是第二代技術效率還不是很高,要普及,還要一段時間。第三代是用綠藻等藻類快速而大量地產生生質能,能夠更有效地利用本來就不能種植糧食作物的土地。這種技術還有待突破,雖然理論上是可行的,但技術上還有困難。第四代技術則是靠基因改良的細菌,直接將空氣中的二氧化碳轉換成燃料。然而第三、四代技術還未成熟。

  第一代生質能源大多以農作物為主,而且許多國家都已進入商業量產階段,目前巴西以甘蔗提煉酒精汽油(規格E22-25E100);美國以玉米提煉E10E85酒精汽油;中國大陸以甜高粱及甘蔗提煉E10;歐盟以小麥、甜菜轉化為E5;日本以廢木料轉化為E3酒精汽油。不過,第一代生質能源引發人車爭糧爭議,有些國家為種植能源作物,甚至砍伐熱帶雨林,反而破壞自然生態。因此,科學家積極研發以農業廢棄物、快速生質樹木、氫氣或沼氣等所提煉而成的第二代生質能源,但目前多屬實驗室階段,尚未有商業量產實例。

  2008年生質酒精的產量為670億公升,較2007年成長34%,與2004年年產300億公升相比,成長超過一倍。目前生質燃料主要生產國以美國、歐盟與巴西為主(表1),2008年美國與巴西生質酒精的產量分別占全球的50.7%40.3%,而歐盟與美國的生質柴油產量分別占世界總產量的66.7%16.7%。美國參議院為了應對不斷上漲的石油價格以及來自農業為主各州的壓力,於20056月批准了一項對能源法案的修訂,提出美國在2012年必須達到使用 80億加侖乙醇作為汽車燃料的目標,目前美國酒精的生產主要是靠其國內生產的玉米, 2008年全美生產的玉米約有24%被用於製造乙醇,也使得大豆的種植面積大幅度下降。而生質柴油的生產由於高成本與低利潤,在美國仍相當受限,因此產量成長較緩。

 

REN21_GSR_2009_Figure7_Small

資料來源:REN21, Renewables Global Status Report: 2009 Update

1  2000-2008年全球生質酒精與生質柴油產量

1  2008年前15大生質燃料生產國與EU產量

Country

Fuel ethanol

Biodiesel

                   Billion liters

1.

United States

34

2.0

2.

Brazil

27

1.2

3.

France

1.2

1.6

4.

Germany

0.5

2.2

5.

China

1.9

0.1

6.

Argentina

-

1.2

7.

Canada

0.9

0.1

8.

Spain

0.4

0.3

9.

Thailand

0.3

0.4

10.

Colombia

0.3

0.2

11.

Italy

0.13

0.3

12.

India

0.3

0.02

13.

Sweden

0.14

0.1

14.

Poland

0.12

0.1

15.

United Kingdom

-

0.2

EU Total

2.8

8.0

World Total

67

12

    資料來源:REN21, Renewables Global Status Report: 2009 Update

二、 台灣生質燃料發展現況

  在生質能產業上,政府已有相關政策,支持本地生質能產業的發展,目前經濟部能源局及環保署所推廣的「生質柴油」政策,已於20087月全面實施將市售柴油內添加1%生質柴油(B1),下一階段則是預計在2010年將生質柴油添加比例提高至2%B2),屆時所需生質柴油將達10萬公秉,以期許能提高能源自主及降低二氧化碳等溫室氣體排放。

台灣生質能推動目標

台灣生質柴油推動目標

項目/年度

2006

2007~2008

2009

2011

推廣量

650 公秉

6,500 公秉

45,000 公秉

100,000 公秉

推廣模式

環保車試行綠色公務車

Green Country

全面B1

全面B2

料源供應方式

指定國內料源

開放自由市場

料源種植目標

2,000 公頃

8,000 公頃

20,000 公頃

80,000 公頃

台灣生質酒精推動目標

項目/年度

2006

2007~2008

2009

2011

推廣量

---

770 公秉

12,000 公秉

100,000

推廣模式

---

綠色公務車

都會E3

全面E3

料源供應方式

國內料源優先,不足由進口供應

開放自由市場

料源種植目標

試種30公頃

30 公頃

3,000 公頃

20,000 公頃

資料來源:經濟部能源局,經濟部投資業務處2007/12

  而攸關我國未來能源發展的重要法案「再生能源發展條例」已於2009612日由立法院三讀通過,依再生能源發展條例第3條規定,目前已列太陽能、生質能、地熱能、海洋能、風力、非抽蓄式水力、國內一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源,或其他經中央主管機關認可永續利用之能源。

(一)   生質柴油

  依我國石油管理法第38條規定,生質柴油(Bio-diesel)係指以動植物油或廢食用油脂,經轉化技術後所產生之酯類,直接使用或混合市售柴油使用做為燃料者。目前 已核准7家廠商,總產能約5.8萬公秉,使用廢食用油/能源作物為原 料。台灣主要生產生質柴油的業者已有台灣新日化、積勝、承德油脂、玉弘及鴻捷等五家廠商取得產銷執照並進行量產,另有全國加油站轉投資之世界生物能源公司預計於2008年底可進行投產,料源則以廢食用油為主,部分使用國產大豆油與進口棕櫚油進行摻配。

 


資料來源:本研究整理。

台灣生質柴油產業鏈

台灣生質柴油業者概況

    註:生質柴油1公噸=1,136 公升

資料來源:蘇美惠(2009)

( 生質酒精

  台灣經濟部標準檢驗局已於20076月公佈CNS 15109,變性燃料乙醇 (含生質酒精)— 供汽油摻配作為汽車火花點火引擎燃料及其系列相關檢驗法國家標準,以做為生產、管理及檢驗查核的依據,使車輛用油安全有保障,並提升消費者的信心。台灣的CNS以巴西無水酒精標準為參考基礎,另外因應台灣的發展現況(低比例E3添加)、氣候條件、環保、本土料源競爭力及引擎正常運作需求,增加水分、pH、硫含量、導電度等在地化品質項目要求。

  台灣目前尚無酒精工廠,規劃中有4家廠商,包括台糖、台灣纖維酒精、味王與味丹等公司,總產能約22.3萬公秉。同時核能研究所興建先導型纖維酒精實驗工廠,開發新的生產技術。台糖公司投資26億元,預計在南靖糖廠建設生質酒精廠,初步料源以甘蔗為主,甜高粱為輔,預計2011年起生產生質酒精,單日的產能可達200公秉,成為國內第一家本土的生質酒精供應業者。味丹公司也準備在越南設立酒精廠,料源以甘蔗為主;味王公司與泰國 KSL集團除在泰國合資木薯粉(澱粉)廠外,近年雙方再度合資,在柬埔寨取得2萬公頃土地,2009年生質酒精於柬國擴產,估計3-5年後可大規模生產;台灣纖維酒精公司將於20096月設廠,採用汽化方式,料源以狼尾草為主;核能研究所已經設立稻桿轉製酒精實驗工廠,並達成百公斤稻桿轉酒精的研究成果;水產試驗所已著手使用龍鬚菜生產酒精。

台灣有意投入生質酒精生產之業者動態

資料來源:蘇美惠(2009)

三、 生質燃料未來發展的機會與挑戰

  目前市場上最看好的第二代生質燃料為纖維酒精,目前國際上已有8家纖維酒精示範工廠已開始運轉或開始試車,為極具市場潛力之產業。國內纖維轉換酒精製程之技術開發與示範系統建置,係由行政院原子能委員會核能研究所(簡稱核研所)負責執行。核研所整合生化專業能力,已完成台灣首座纖維轉化酒精之研發系統,每批次進料10公斤稻稈,可成功轉化出純度99.5%酒精2公升。原能所計畫2010年完成日進1噸量產測試系統建置。

  第三代生質燃料中以微藻生質柴油發展腳步較快,目前微藻研究速度進展比較快的團隊,是美國Global GreenSolution Inc.,該公司利用發電廠所排放含有高濃度二氧化碳廢氣,做為微藻所需營養源,並將微藻養於反應器當中以增加其單位面積之產能。在國內,農委會水產試驗所近年也鎖定大型海藻龍鬚菜及馬尾藻,利用其豐富的多醣成分提煉生質酒精。國內龍鬚菜產量在2006年約有5950噸產量,而每公斤約可生產15%的酒精,雖與日本技術相當,不過轉化效率不足造成生產成本偏高,未來找出最佳的裂解海藻多醣的酵素將是技術突破的重點。工研院及成功大學,也已著手進行相關高油脂微藻類之開發研究。

  第二、三代生質燃料發展最大的挑戰為生產成本過高,就纖維酒精而言,其生產程序比第一代生質酒精增加一道糖化步驟,即自木質纖維中取出可發酵之糖分,又由於發酵液之酒精濃度較低,因而使得生產程序成本也相對較高,目前僅止於實驗室階段,尚未有廠商量產。就微藻生質柴油而言,根據國外多年來的研究,雖然藻類的培養速度較快,油脂含量較高,但其設備單位面積設置成本相對較高,需要多年才能攤提成本。

四、 結論

  根據國際能源總署(IEA)統計資料顯示,目前生質能為全球第4大能源,僅次於石油、煤及天然氣,供應了全球約14%的初級能源需求;估計至2050年,生質能將提供全世界將近38%的燃料需求及17%的電力供給。根據工研院的資料,全球新興能源以風力發電市場規模最大,其次為生質燃料,2008全球市場規模為1.62兆新台幣,估計2015年將成長至3.17兆新台幣。就台灣產值規模而言,2008年台灣生質燃料產值為9.9億新台幣,估計2015年產值將成長至245億新台幣,成長近25倍,顯示我國生質燃料發展前景無限。

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