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再生能源
生質能源面面觀
生命科學系 教授兼學務長
呂平江
2012/05/02
BioEnergyToday 生質能源趨勢 http://bioenergytoday.net/
Contents
一. 生質能源簡介
二. 全球生質燃料產業發展現況
三. 我國生質燃料產業與政策發展概況
四. 國內外發展競爭力分析
五. 生質能源永續發展的省思
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同樣是燒東西,同樣是排放二氧化碳,為什麼
燒生質燃料就環保,燒石化燃料就不環保?
‧其實這個原因很簡單,因為生質燃料裡的碳是植
物從大氣中吸收進來後,固定在植物內的,而燃
燒的過程只是把這些碳又再排進大氣裡,所以生
質能理論上是碳中性的。
– 為什麼加上個「理論上」呢?因為生質燃料在整個生
產過程中也需要大量的能量 -- 植物的種植、除草、除
蟲、收割、運送、處理,做出來的燃料還要再運送到
需要的地方。最後算下來,其實有不少能量浪費掉了
,這也是為什麼不是每種植物都適合當生質燃料的原
因。雖然把木材丟進壁爐裡也算在燒生質能,但一般
談生質能的時候都是以汽油/柴油替代品的身份談論
的,因此如何生產成份、功能類似於汽/柴油,又可
以用現有的引擎燃燒的燃料,就成了研究的重點。
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生質能源最大的價值在於「循環」
‧所謂生質能源指的就是由生物質(biomass)轉換而生的能源。
‧利用植物行光合作用將空氣中的二氧化碳固定下來後,透過
各種方法轉化為生質燃料,然後在利用燃料的過程中又將二
氧化碳釋放回空氣中;透過這樣的循環,能避免釋放額外的
二氧化碳到空氣中,所以不會加重溫室效應。
‧除了二氧化碳循環之外,生質能源的範疇也包含了各種廢棄
物的循環利用,像是回收廢食用油轉化為生質柴油、利用廢
水養殖微藻並生產各式燃料、將固態廢棄物製成燃料碇…,
可以將廢棄物處理與能源生產結合。
‧在世界人口不斷增長、各項資源逐漸匱乏的情況下,「循環
利用」的概念會越來越受到重視,而這也是生質能源無法被
其他再生能源取代的原因。
Biofuel Conversion Process
CO2 為主要溫室氣體,其對地
球暖化貢獻度高達60%以上,
因此減少CO2 排放以降低地球
暖化對氣候變遷所造成的衝擊
勢在必行!!
CO 2 cycle
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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,要經濟地普及,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。自然,第四代技術還遙遠著...
生質能源在能源供給的角色與地位
2008年全球初級能源供應比例 (再生能源是全球第四大初級能源來源)
資料來源: IPCC, Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Jun. 2011
Geothermal resources
Wave energy converters
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生質能源的定義
生質能(biomass energy 或 bio‐energy)
我國「再生能源發展條例 (草案)」
生質能定義為「國內農林植物、沼氣、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」
Solar
Plant
生質 (biomass) 泛指由生物產生的有機物質,例如:
‐‐ 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 Fuel
‐‐ 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、黑液等 Energy
利用生質物質,經過轉換可獲得的可用能源,如電與熱。
生質能源的轉換
生物質 高效生質能源轉換科技 ˇˇˇˇˇˇˇˇ
生質能源
2006 Annual Report, United Nations Development Programme (UNDP)
CO 2
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生質能
(Biomass) Biomass)
轉換技術
Conversion
Technology
生質能源
BioEnergy
生質能源產業之定義與範疇
農作物
熱化學反應
Thermo-chemical
Conversion
發電
林業作物 農業、林業、工業、都市等
有機廢棄物
生物化學反應
Bio-Chemical
Conversion
物理化學反應
Physical-Chemical
Conversion
生質燃料 發熱
生質能源是指能夠當做燃料或者工業原料,活著或剛死去的有機物。生質能源
最常見於種植植物所製造的生質燃料,或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動
物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物(Biodegradable waste)製造的燃料。但
那些已經變質成為煤炭或石油等的有機物質除外。
生質燃料產業發展歷程
資料來源:工研院 IEK 整理(2012/02)
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生質能源的應用
生質能源在應用上一般可以分為生質能發電和生質燃料
(Biofuel)兩種:
1.生質能發電:
利用生物質原料燃燒所產生的熱能,經由熱回收設備讓鍋爐內的水變成熱水
或水蒸氣後,帶動發電機組的運轉而產生電力,例如利用燃燒沼氣來發電、
回收農林廢棄物製成廢棄物衍生燃料燃燒來發電或都市廢棄物燃燒發電等。
2. 生質燃料:
依照所使用的原料種類與轉化技術的不同而有不同種類,其中包含技術發展
較為成熟、利用油脂作物或廢食用油經轉酯化製程技術產生之生質柴油(Bio‐
diesel);以及利用糖類、澱粉經由發酵技術製成的生質酒精(Bio‐ethanol) 等
第一代的生質燃料。另外,還有以纖維素為原料的纖維素酒精以及二甲基醚
(Dimethyl Ether, DME)、甲醇、乙醇、合成柴油等第二代生質燃料。
生質發電與生質燃料的效率?
ScienceDaily (May 8, 2009)
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生質能衍生固態燃料
原料 衍生燃料 應用
CHP Plant Co-combustion
Plant
Home Heating
*CHP, combined heat and power
District Heating
應用層面廣泛,小規模鍋爐、區域熱供應、熱電共生廠、發電廠
歐洲為主要發展地區
‧自古以來,人類堆起木材點火燃燒,就是一種固態生質能
源的利用方式,原料經過轉換以後,最終以熱能形式被利
用。當代最重要的固態生質能源,應該算是固態廢棄物衍
生燃料技術(densified refuse derived fuel, 或RDF-5
),它指的是對原料進行物理前處理後,再將成品送入鍋
爐燃燒發電,或是進一步與其他物質行氣化、裂解反應的
能源利用方式。其原料可以是都市廢棄物(例:家庭垃圾)
、農林廢棄物(例:廢木材)、一般事業廢棄物(例:廢紙
漿)…等。上圖為造紙業廢料生成之RDF-5燃料錠。
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‧目前日本在RDF-5全球發展上居於領先地位,從1988年至今
已有60餘座RDF-5製造廠以及5座RDF-5發電廠設立,除了都
市廢棄物外,也可處理紙業、水泥業的廢棄物。歐盟的發展
也相當熱絡:奧地利、荷蘭、義大利、德國、芬蘭都已有
RDF-5生產系統,比利時及英國目前也正在建設中。
‧台灣雖然起步較晚,但目前已有一些應用案例,例如花蓮縣
政府與工業技術研究院能資所合作,在豐濱鄉建立都市廢棄
物的RDF-5製造示範廠;至於業界則有南投南崗工業區的高
烽資源再生公司,投入將一般事業廢棄物製成 RDF-5燃料的
事業;
‧在造紙業有40餘年歷史的正隆公司,則是將RDF-5技術整合
進製程中,將廢料製成RDF-5燃料錠,送入自己既有的汽電
共生發電系統與煤炭混燒,可節省廢棄物處理費用以及煤炭
採購成本共數億元台幣,成效相當卓著。
Biogas: a gas produced by
the biological breakdown of
organic matter in the
absence of oxygen
From: en.wikipedia.org/wiki/Biogas
生質沼氣(Biogas)
圖片來源:www.veoliawater.com
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‧早期人們發現在沼澤地帶存在一種氣體具有可燃性,後來才逐
漸明白有機物在特定溫度、濕度、酸鹼值的環境下,經過多種
細菌厭氧發酵後,會由碳鏈較長、結構複雜的化合物(例:纖
維素、蛋白質、脂肪…等)轉變成短鏈的分子,最後形成的氣
態產物便被稱為沼氣。
‧沼氣其實是由多種氣態分子構成的混合物,通常含有甲烷
(methane, CH4)、硫化氫、一氧化碳、重烴等可燃成分,同時
也包括二氧化碳、氮氣、氨氣等不可燃氣體。其中最主要的分
子是佔全部成分達50%到75%的甲烷,在常溫環境中無色、無味
、無毒,難溶於水,是非常好的氣體燃料。
生質能發電價格競爭力比較
資料來源: Renewable Energy RD&D Priorities, OECD/IEA (2006)
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生質能發電市場現況與前景觀察
Year CAGR%
Biorefinery derived
electricity
2004 2005 2006 2007 2012 2004-2007 2007-2012
Bioelectricity (GW) 25.2 27.5 28.4 32.0 47.9 8.3 8.4
Bioelectricity (%) 0.82 0.89 0.91 1.00 1.31 - -
Total 3,073.2 3,089.9 3,120.9 3,200.0 3,684.6 1.4 2.9
歐美地區生質能發電目標
國家\年分 2004 2010 2020 2030
美國 3% 4% 5% 5%
歐洲 7.5% 12.5% 26% 26%
資料來源: BCC Research (2007);工研院 IEK整理 (2008/06)
生質燃料技術簡介(1/3)
熱化學技術 (Thermo-chemical)
註:不包含廢棄物發電
轉換技術 原料來源 產品 最終用途 技術應用現況
直接燃燒
(combustion)
都市、農林廢棄物 熱能 發熱、發電
已商業化應用
氣化
(gasification)
熱裂解
(pyrolysis)
都市、農林廢棄物 合成氣、燃料氣體 發熱、發電、運輸用合成液態
或氣態燃料、生質化學品
都市、農林廢棄物 裂解油、燃料氣體 發熱、發電、運輸用合成液態
或氣態燃料、生質化學品
試運轉廠
試運轉廠
資料來源: BCC Research (2007); 工研院 IEK整理 (2008/06)
資料來源: woodheat.org 資料來源: www.sc.edu
資料來源: jcwinnie.biz
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厭氧發酵
(anaerobic digestion)
發酵
(fermentation)
纖維素水解、發酵
(anaerobic digestion)
生質燃料技術簡介(2/3)
生物化學技術 (Bio-chemical)
轉換技術 原料來源 產品 最終用途 技術應用現況
發酵、生物轉化
(fermentation, biotransformation)
下水道污泥、糞肥 生質氣體
澱粉、糖等能源作物 液態燃料
發熱、發電、運輸用氣態燃料 已商業化應用
運輸用液態燃料 已商業化應用
農林廢棄物 液態燃料 運輸用液態燃料 規模放大/試運轉廠
農林廢棄物、下水道污
泥、糞肥
生質氫氣 發熱、發電、運輸用氣態燃
料、運輸用液態燃料
實驗室階段
資料來源: BCC Research (2007);工研院 IEK整理 (2008/06)
資料來源: www.nrcan.gc.ca 資料來源: www.esd.ornl.gov
資料來源: learnaboutcellulosicethanol.org
生質燃料技術簡介(3/3)
物理化學技術 (Physical-chemical)
轉換技術 原料來源 產品 最終用途 技術應用現況
轉酯化
(trans-esterification)
油脂作物、動物脂肪 液態燃料 運輸用液態燃料 已商業化應用
氫化
(Hydrogenation)
油脂作物、動物脂肪 液態燃料 運輸用液態燃料 已商業化應用
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轉酯化反應是三酸甘油酯(油脂主要成分)與甲醇反
應產出脂肪酸甲酯與甘油
資料來源: www.biodiesel-tw.org
資料來源: BCC Research (2007);工研院 IEK整理 (2008/06)
*NExBTL, a bio-to-liquid technology
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資料來源: www.greencarcongress.com
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生質酒精製造流程圖
‧何謂合成氣: 一氧化碳與氫氣為主之混合氣體
‧合成氣的運用: 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。
發酵原理 反應方程式
1.HO-(C 6 H 10 O 5 ) n -H+(n-1)H 2 O+澱粉酵素
發酵
水解
2.C 6 H 12 O 6 -----2C 2 H 5 OH+2CO 2
------nC 6 H 12 O 6
資料來源: 李偉嘉、鄭欽龍, 2009
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• 生質酒精可直接與石化汽油混合,在低濃度(

C. 纖維酒精:纖維酒精的原料為木質纖維素,存在於各種草本
與木本植物中,因此原料不再局限於糖類或是澱粉等糧食作物
,可以選擇生長期長或是適應力強的植物作為能源作物。同時
可將各種農業廢棄物如稻米桿、蔗渣與林木廢棄物轉化為酒精
,一來避免了處理廢棄物的花費,二來取代汽油減少污染,三
來不需與糧食競爭土地,是目前生質酒精熱門研究項目。木質
纖維素由纖維素 (Cellulose)、半纖維素(Hemicellulose) 與
木質素 (Lignin)共同組成,不同結構互相纏繞因此結構非常堅
固。需事先以物理或化學方式破壞外層細胞壁與木質纖維結構
才能有效進行酵素水解,將纖維素與半纖維素分解為單醣類以
供酵母菌製作酒精。
目前纖維酒精的問題即為前處理成本高昂,美國能源部預估製
造每公升纖維酒精成本約 0.3-0.58美元(9.07-17.4新台幣),
若再加上原料價錢則仍難以與石化燃料競爭。因此眾多科學家
投入前處理的研究以期研發出更低價的製程。
‧整體而言,生質酒精是少數可以取代石油的液體燃料,相
較於氣體燃料與固體燃料,具有易於儲藏、運送的優點 ;
二氧化碳排放量較石化汽油少20%以上; 處理農業廢棄物避
免野外焚燒的污染; 種植能源作物可以活化休耕地,增加
農村工作機會。
‧目前生質酒精也有缺點,例如酒精吸水性強,若酒精汽油
混合比例過高,有可能造成車內管線腐蝕; 另一缺點為酒
精燃燒熱值相對低於石化汽油,變相造成油耗增加。
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來源
生質柴油生產流程圖
生質柴油與化石柴油比較
項目 生質柴油 化石柴油
含氧量
環保性
係由動植物(如大豆、油菜、向日葵、棕櫚等)
以及回收食用油,經過轉酯化反應、中和、水
洗及蒸餾等轉換技術所生產出來的油品。
16~18C的酯類,含氧量達11%,可提升燃
燒、點火性能,且抗震爆性較佳,對於排放黑
煙有顯著的改善效果。
無毒性,具生物可分解、健康環保性能。不含
芳香烴類、硫、鉛、鹵素等有害物質,碳氫、
碳氧化物及SO2排放量少。
資料來源: www.biodiesel-tw.org
生物屍體堆積、分解後,經壓力和地熱作
用,轉化為石油和天然氣,石油經分餾後可
產生化石柴油。
16~18C的烷類,多數原油中含有重量82-
87%的碳及12-15%的氫,含氧量低,燃燒性
能較差。
石油裂解氣和石油廢氣的主要成分為氫、甲
烷、丁烷、乙烯、丙烯等,也產生一氧化碳
(CO)及氮氧化合物(NOx)。
安全性 閃火點>170℃,安全性高,利於儲存。 閃火點>52℃,易著火,安全性較低
熱值
其他
9800 kcal/kg,與化石柴油相近,可直接使用於
目前的柴油引擎。
潤滑方面具有顯著改善效果,可做為降低柴油
硫、磷成份後之潤滑改善添加劑
降低。
註:我國自99年6月15日起,提高車用柴油添加生質柴油比率至2%
10,930 kcal/kg,略高於生質柴油。
-
資料來源:www.biodiesel-tw.org
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生質柴油
‧所謂的生質柴油即是以取代石化柴油為目標的替代能源,
利用化學轉酯化技術將植物或是動物油脂轉化為物理及化
學性質都與烴類化合物相當類似的脂肪酸酯,產物可直接
使用於柴油引擎。
‧與石化柴油低濃度混合 (B5) 的情況下則可作為引擎潤滑
劑。B100純生質柴油的熱值約為石化柴油的八至九成,實
驗證明生質柴油對減輕環境污染有顯著的幫助,舉例而言
,B20雖燃會增加2%氮排放,但可減少 12%微粒、20%碳氫
化合物、12%一氧化碳排放量以及近乎零硫化物排放。
‧生質柴油的料源種類廣泛,舉凡日葵油、花生油、大豆油
、椰子油、棕櫚油等植物油或是油炸過後的廢食用油都可
作為生質柴油的原料。
‧另一部份專家則主張開闢“綠色油田“,利
用休耕地來種植能源作物,一方面刺激農業
發展,一方面減輕油品進口仰賴度。然而台
灣可耕地面積有限,為了能有效運用土地,
需仔細評估不同能源作物的單位面積產量。
第一代能源作物(玉米、大豆)除了與民爭
糧之外,實際產油量也難具有競爭力。
‧第二代能源作物如痲瘋樹、棕櫚樹則易於種
植,可在較貧脊土地上種植,並可連年結果
一年中產量較平均,產油量大於第一代能源作物,是目前生質柴
油主要原料。另外,為了將海藻與一般陸生植物做區隔,因而將
之歸類第三代能源作物。藻類生質燃料目前仍屬於發展中技術,
具有極高產油量以及不與農爭地的優點,然而養殖與收穫成本過
高,形成商業化的阻礙。隨著越來越多的研究計畫投入,在未來
十年中可望成為主要原料。
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第一代與第二代生質燃料之比較
第一代生質燃料
生質燃料名稱 原料 生產技術 轉換技術類別
生質酒精 (bioethanol) 糖類、澱粉 (例如:甘蔗、甜菜、玉米)、 水解&發酵 生物化學轉換
生質柴油 (biodiesel) 油料作物油脂 (例如:菜籽油、大豆油) 壓榨/萃取 & 轉脂化 物理化學轉化
生質柴油 (biodiesel) 廢食用油 轉脂化 物理化學轉化
第二代生質燃料
生質燃料名稱 原料 生產技術 轉換技術類別
生質柴油 (biodiesel) 動植物油酯 氫化 物理化學轉化
纖維素酒精
(cellulosic bioethanol)
合成生質燃料
(synthetic biofuels)
合成生質柴油 (Fischer-Tropsch
synthetic biodiesel)
生質甲醇 (biomethanol)
生質二甲醚 (Bio-DME)
藻類生質燃料
(algae biofuel)
纖維素 (例如: 稻桿、稻梗、木屑等農林
廢棄物和柳枝稷、狼尾草等野草)
纖維素 (例如: 稻桿、稻梗、木屑等農林
廢棄物等大部分之生質能)
淡水藻類、海藻
註:藻類生質燃料亦被歸類為第三代生質燃料
纖維素水解 & 發酵 生物化學轉換
氣化 & 合成 熱化學轉換
油脂萃取、轉脂化,
纖維素水解、發酵,
氣化、合成等技術
生物化學轉換
熱化學轉換
物理化學轉化
資料來源: EUROPEAN COMMISSION (2006); Reful(2008); 工研院IEK整理(2008/03) 35
植物主成分中植物纖維(包括纖維素、半纖維素、木質素)約佔植物質量
的80%,澱粉與醣類則佔20%,纖維中的纖維素與半纖維素約佔50‐
60%。纖維素與半纖維素可分解為六碳糖與五碳糖,都可做為酒精生產
原料。
目前科學家已將酒精生產原料目光投向低利用率的纖維素與半纖維素
上,尤其加強五碳糖轉化酒精的技術,藉以提高植物轉化酒精的產率,
減少能源作物與人類爭糧的爭議。
This photo shows us the amount
of CO 2 gas which is released
when we use these fuels
纖維素酒精
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藻類將會是未來生質能源的主要原料
• 1. 藻類生長速度快,產量遠高於陸生植物
2. 不需與民爭糧、與糧爭地
3. 高經濟價值產品如DHA、EPA等脂肪酸可於產油的同時一
併提鍊
• 藻類其實可視作構造簡單的植物,可以行光合作用卻又不具
根莖葉等構造。它的種類繁多、分佈廣泛,可以在海洋、河
川甚至陸地都可以發現藻類的身影。依照生長環境可將藻類
分為海水藻(海藻)或是淡水藻。而依照大小又可分為巨藻
以及微藻。巨藻指的是肉眼可見的藻類,例如生活中常見的
紫菜、海帶其實都是巨藻的一種,而微藻則指需利用顯微鏡
才能清楚觀察的藻類。值得一提的是,雖然藻類體型與陸生
植物相比之下顯得相當微小,然而藻類卻供應了世界上超過
80%的氧氣,要是少了這些藻類,大氣層中的二氧化碳將會
提高三倍以上。
藻類生質產品流程
每克藻類生質的生成約需2克的CO 2, 因此對於排放污染氣體的汙染源具有捕捉CO 2
的強大潛力;亦可藉由不同的轉換技術, 生產許多生物燃料。
資料來源: www.afdc.energy.gov
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藻類生質能源應用途徑
A set of chemical reactions that convert a
mixture of carbon monoxide and hydrogen into
liquid hydrocarbons.
藻類生質柴油製程技術
資料來源: 胡苔莉、吳佩芬,利用本土淡水藻類產製生質柴油之可行性評估 (2007)
甲醚
資料來源:工研院IEK整理(2009/06) 39
http://bioenergytoday.net/2011/07/23/algaefuel_03/
資料來源: :www.solixbiofuels.com
資料來源: www.aquaflowgroup.com
資料來源: www.algaelink.com
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二、全球生質燃料產業發展現況
資料來源:REN21. 2011. Renewables 2011 Global Status Report
2000-2010 全球燃料酒精與生質柴油產量
‧2008年全球生質酒精總產量達663億公升,佔全球酒精產量的82%。整體產量較
2007年成長34%,成長率創下近十年的高峰,主要仍受惠於政策性的推動。成長量
較大的國家包含美國104億公升、巴西42億公升、歐盟10億公升。
‧2009年全球生質酒精產量成長率減緩到10%,成長率創8年來新低,但2010年全球
生質酒精產量成長率則增加到17%。
‧2008-2010年全球生質柴油產量成長趨緩。
資料來源:REN21. 2011. Renewables 2011 Global Status Report
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2008/2009年主要國家生質燃料生產狀況
國家 使用料源 2008年產量(億公升) 2009年產量(億公升)
生質酒精 生質柴油 生質酒精 生質柴油 生質酒精 生質柴油
美國 玉米 大豆 350 20.1 386 13.2
加拿大 玉米、小麥 動物脂肪、油菜籽 9.5 0.8 11.0 0.8
巴西 甘蔗 大豆、棉花籽、動物脂肪 242 9.0 252 12.1
阿根廷 -- 大豆 -- 7.1 -- 7.0
哥倫比亞 甘蔗 大豆 2.6 1.0 3.2 1.5
歐盟 甜菜、小麥 油菜籽 28.2 61.9 38.3 62.6
中國 玉米 廢食用油、痲瘋果 19.0 1..2 17.5 0.9
印度 甘蔗、糖蜜 棕櫚油、痲瘋果油 3.5 0.2 3.8 0.1
印尼 -- 棕櫚油、痲瘋果油 -- 3.1 -- 5.7
馬來西亞 -- 棕櫚油 -- 1.8 -- 2.6
泰國 糖蜜、木薯、甘蔗 棕櫚油、動物油、廢食用油 3.2 3.6 4.5 3.5
• 生質柴油主要生產國家:歐盟、美國、巴西、泰國、印尼、馬來西亞、中國。
• 生質酒精主要生產國家:美國、巴西、歐盟、中國、加拿大、印度、泰國。
• 原料優勢,是這些國家發展生質燃料產業重要因素之一。
• 美國、巴西、印尼、馬來西亞、泰國是最具發展潛力的國家。
資料來源:F.O. Licht;工研院 IEK 整理(2009/06) 43
• 目前最為主流的生質燃料:生質酒精、生質柴
油。
• 生質酒精主要跟汽油摻配,所以販賣的名稱叫做
酒精汽油。
• 特色:原料的輸出國。有多餘的農作物來生產。
• 巴西:甘蔗產業發展成熟,酒精與糖雙軌運行。
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2010 生質燃料年產量前五名
資料來源:REN21. 2011. Renewables 2011 Global Status Report
美洲地區動態
美國:
– 從2012年開始,美國政府不再向生產乙醇燃料的公司提供補貼。美國的
乙醇生產主要來自玉米。這使乙醇的補貼受到爭議,因為它提高了食品
價格。估計去年補貼的費用約60億美元,加劇聯邦赤字。
– 目前美國國內以 10% 生質酒精混合 90% 石化汽油之 E10 酒精汽油 ,及以
85% 生質酒精混合 15% 石化汽油之 E85 酒精汽油 為主要 生質燃料 產品。
巴西:
– 2012年起,美國對巴西開放汽車用酒精(乙醇)市場。
– 酒精與糖價不穩定,因為產品供需失調,每到甘蔗收成期,乙醇價格就
下跌;青黃不接期,價格則飆漲。常造成汽車用酒精價格浮動過快。
– FlexFuel車輛刺激巴西酒精需量,2008年燃料酒精銷售量首度超越汽油。
– Cosan、Dreyfus、Cargill、Bunge、ADM、Noble等大型穀物交易集團投入
巴西糖與酒精事業。
資料來源:sugarcaneblog.wordpress.com
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歐洲與亞洲地區概況
歐洲:
– 歐盟設立目標,到2020年,各成員國要將交通耗能中再生能源的比例提
升到10%。
– 德國從2011年開始引入E10汽油,但雖然政府力挺,可是消費者擔心E10
汽油與他們的發動機無法兼容,石油公司則因產品滯銷不得不降低產
量。
亞洲:
– 各國政府在空氣污染嚴重情況下,政策推動潔淨能源。
– 中國大陸於2011年,可再生能源發展“十二五”規劃全面實施,生物質能產
業更趨多元化發展。
– 印尼天然資源豐富,有大量的農作物與林木可以供給印尼發展生質能
源,如稻米、棕櫚油與可可等農作物的廢棄物可以轉化為生質柴油與生
質酒精取代 82.9%的石油使用量。
– 馬來西亞有豐富的生質能生產來源,以及農業生產後的廢棄資源(來源
如:棕櫚樹、稻米、甘蔗、林木、廢棄紙、牲畜廢棄物等),可供開發
與生產。並於2010年4月通過「再生能源政策與行動計畫」,加速發展再
生能源。
全球生質燃料市場概況
• 2010年全球生質能源市場在主要國家強制配額與摻配政策比例逐漸提高,以及景氣復甦
所帶動原油價格回升到80美元以上之因素,產值達625億美元,較2009年成長28.3%
• 2011年市場需求仍由政策所驅動,唯供給端受原料價格高漲影響獲利,成長趨緩,估計
整體產值約達728億美元
• 持續高漲的原料價格成為阻礙生質能源成長的主要因素
• 2011年生質能源次產品市場規模分布:生質酒精(65.7%)、生質柴油(30.5%)、生質熱能
與電能(3.8%)
資料來源:工研院 IEK 整理(2011/08)
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全球生質酒精市場概況
• 2011年在國家強制配額與摻配政策比例持續提高以及景氣復甦所帶動原油價格回升到100
美元以上等利多因素下,產值估計成長至478億美元。
• 糖價、氣候影響巴西產量,美國接近Blend Wall市場成長受限,全球生質酒精成長將更加
趨緩,成長率下滑至3%左右。
• 生質酒精產量成長動能轉移到歐盟與亞洲地區,但因料源與市場需求不足因素,成長規
模不若以往。
• 歐洲與亞洲持續供不應求,美國取代巴西成為主要出口國,但貿易量成長停滯。
全球生質柴油市場概況
資料來源:工研院 IEK 整理(2011/08)
• 2011年美國與中國大陸恢復對於生質柴油的補貼與優惠,歐盟、美國、南美、東南亞等
地區主要國家調升摻配額度與目標用量,主要市場因摻配比例提高與稅務優惠之政策利
多,需求仍持續增長,加上景氣復甦所帶動原油價格回升到100美元以上,產值估計成長
至222億美元
• 產能成長趨緩,利用率微昇,但偏低問題依舊存在
• 原料來源有限且價格上漲以及永續性指令為兩大不安定因素
資料來源:工研院 IEK 整理(2011/08)
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三、我國生質燃料產業與政策發展概況
我國生質柴油產業現況及推動目標時程
我國生質酒精發展歷程與未來目標
我國綠色能源產業發展佈局
2010 年我國能源供給結構
圖片來源:www.biodiesel-tw.org
能源供給結構概述
– 我國2010年能源供給量146.0百萬公秉油當量,1990~2010年能源供給平均成長率為
4.68%。
– 能源供給結構化石能源占91.32%,包括石油48.90%、煤炭32.29%、天然氣10.13%
– 再生能源僅占 0.42%
資料來源:吳志偉,2012 MEET
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我國生質能源推動現況-I
生質柴油:
• 自2008年推動使用B1生質柴油,國內以廢食用油為料源,成
效良好。2010年6月全面實施B2。
• 2011年B100生質柴油年使用量約10萬公秉,可取代部分化石
燃油。
酒精汽油:
• 自2009年起推動北高都會區E3酒精汽油計畫(北高市內公務機
關及一般民眾之適用車輛)。於14座加油站提供E3酒精汽油(臺
北市8座、高雄市6座;其中13座為台灣中油公司直營站,1座
為台糖公司加油站)。
• 2011年E100生質酒精年使用量約為160公秉。
*B2係指柴油添加2%生質柴油
*E3係指汽油添加3%生質酒精
圖片來源:tw.autos.yahoo.com
資料來源:吳志偉,2012 MEET
中油於98年7月順利啟動北、高兩市E3酒精汽油擴大試辦計畫,
目前共北市8站、高雄市5站直營站及台糖1站,供應E3酒精汽油。
資料來源:2012年04 月 能源報導
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我國生質柴油與生質酒精推動目標時程
我國生質能源推動現況-II
*雙軌供應係指加油站同時供應
無鉛汽油與E3
資料來源:吳志偉,2012 MEET
依「再生能源發展條例」規定,已研訂「利用休耕地種植能源作物
供產製生質能燃料獎勵補助辦法」草案,並與農委會研商,完成辦
法草案預告作業。
生質能發電:國內生質能發電總裝置容量約798.5 MW,生質能熱電
應用包括:
• 都市廢棄物:以廢熱發電為主,總裝置容量622.5MW。
• 農工廢棄物:以發電及熱能應用為主,總裝置容量167.5 MW。
• 沼氣熱電應用:以垃圾掩埋場沼氣發電為主,總裝置容量8.5
MW。
2016年B2生質柴油提高至B5生質柴油
• 依據「石油管理法」第38條之1,於2012年公告摻配比率提高至
5%,並於2016年起實施,俾利石油煉製與輸入、生質柴油生產
及車輛等業者據以準備。
資料來源:吳志偉,2012 MEET
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我國生質燃料產業供應鏈
產業總計:29 家 (上游 7 家,中游 19 家,下游 5 家)
我國綠色能源產業發展佈局
資料來源:
經濟部能源局,綠色能源產業資訊網
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資料來源:經濟部能源局 (2009/04);綠色能源產業旭升方案)
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優惠項目 主管機關 法源依據 說明
免繳
石油基金
免繳
貨物稅
免繳
空污費
抵減五年
營利事業
所得稅
經濟部
能源局
財政部
賦稅署
行政院
環保署
經濟部
工業局
生質燃料相關獎勵辦法
石油管理法
第38條
貨物稅條例
第10條
空氣污染
防治法
第17條第2項
促進產業
升級條例
第5條、第6條第8
條、第9條
*無需負擔石油安全存量之義務
*無需繳納石油基金之義務
*柴油每公秉徵收$3,990
*汽油每公秉徵收$6,830
(應徵稅額行政院可視實際情況增減50%)
*純生質燃料不用徵收貨物稅
*隨油徵收
*酒精汽油及生質柴油等再生能源,按其 所含油類
容量之比例及應繳交費率計算其所需繳交空氣污
染防制費額度
*設備兩年加速折舊
*設備或技術投資抵減(目前設備:7%、技術:5%)
*研究發展及人才培訓投資抵減(目前為:30%)
*新興重要性策略產業股東投資抵減
二擇一
*新興重要性策略產業五年免稅
四、國內外發展競爭力分析
資料來源: 李偉嘉、鄭欽龍, 2009
中油初估,一開始投入生質酒精的投資金額約5至6億元左右,最快目標2009年可進入量產。中油認
為生產成本每公升約18.7元,售價約19.6元。中油表示,目前中油並無具體確切的生產量,將來會
配合市場需求而增加供應量,不過,中長期目標年產量可達50萬公秉。
台糖將在南靖糖廠設立生質酒精工廠,初估投資金額高達26億元,最快2011年投產。台糖指出,正
式生產後,初期每公升生質酒精生產成本為20元至24元間,售價約可提高至每公升25元左右。
資料來源: 2007年12月10日工商時報
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石化燃料與生質酒精之優、缺點和成本比較
資料來源:生質酒精的生產與發展現況,蔡文慶。2010
中油目前在生質能源方面的研究開發項目
◎ 藻類→生質酒精、生質柴油
中油公司由煉製研究所進行巨藻產製生質酒精之研發,
並於99年投入微藻產製生質柴油技術研究。
◎ 痲瘋樹→生質柴油
自2011年起分5年於印尼東加里曼丹省種植10萬公頃痲瘋樹,以取得低
廉穩定之生質柴油料源供應國內業者。
煉製研究所目前正進行「台灣地區生質能源植物的選育與造林生產技
術的開發」計畫,並將痲瘋樹列為研究標的,研發目標為:
1. 利用臺灣的邊際林地及污染土地,進行痲瘋樹栽植及榨油技術可
行性評估。
2. 建立痲瘋樹種子育林技術,評估單位面積之生質能源生產潛力。
資料來源:2012年04 月 能源報導
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五、生質能源永續發展的省思
‧剛開始發展生質燃料產業時,普遍認為這項資源具有緩解全球
氣候變化的潛力,能促進替代能源的利用,並且可為農業生產
者提供獲利,許多國家都抱以厚望,陸續發佈了研發生質燃料
的相關政策。
‧此後,在發展生質燃料的同時,大家開始意識到一些嚴重的問
題,特別是因生質燃料生產會對環境產生的多方面影響以及可
能產生的意想不到的後果。近年來,隨著世界糧食價格的攀
升,發展生質燃料產業在糧食價格、溫室氣體減量和對農村發
展等的潛在影響方面,已在國際社會引起了廣泛的討論,各國
也對其生質燃料的政策和發展方向重新審慎規劃。
土地
Biomass
生物質
供水
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關於生質能源永續性的問題,聯合國在2007年所出版的報告
中特別提出以下九項議題(UN-Energy, 2007):
1. 現有技術為貧困階層提供能源服務的能力
2. 對農藝產業發展與就業創造的意涵
3. 當代生物能源對健康與性別的意涵
4. 對農業結構的意涵
5. 對糧食安全的意涵
6. 對政府預算的意涵
7. 對貿易、外匯餘額、及能源安全的意涵
8. 對生物多樣性與自然資源管理的意涵
9. 對氣候變遷的意涵
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