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人類未來能源的七種選擇(生質能Biomass Energy)

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人類未來能源的七種選擇(生質能Biomass Energy)
知識通訊評論第71期

生質能
小規模,具減碳優勢

生質能是人類史上最早的能量來源,在二十世紀之前也長期位居第一名,直至今日也僅次於化石燃料。對全球二十餘億人來說,木材、縠物殘渣等生物資源都是重要能源,多數時候,生質能都直接燃燒或烹調用;不過近年來,生質能已成為發電原料。世界能源委員會於二○○五年估計,生質能的發電量至少有四百億瓦,在可再生能源方面僅落後風力與水力。生質能在電廠可與煤炭混合使用,有時也用於彌補天然氣不足,許多汽電共生電廠亦使用生質能,利用廢熱與電力,留住八成五至九成的既有能源。

若要新建生質能電廠,最大挑戰在於覓得穩定且集中的在地原料供應,倘若要壓低運輸成本,生質能電廠勢必得與當地現有燃料結合,若規模不足,便會抬高供電平均成本。

成本
依據燃料的可用量、種類及運輸成本,生質能發電價格落差極大,所需資本與化石燃料電廠相近,生質能與煤炭一同燃燒時,電力成本每度最低為○點○二美元,不過在純生質能電廠裡,成本則增為每度○點○三美元至○點○五美元;雖然在汽電共生電廠裡,發電成本為每度○點○四美元至○點○九美元,但回收廢熱再利用可提高效能。若要新建生質能電廠,最大挑戰在於覓得穩定且集中的在地原料供應,倘若要壓低運輸成本,生質能電廠勢必得與當地現有燃料結合,若規模不足,便會抬高供電平均成本。

產能
生質能受可用地表面積、光合作用效能與水源供應限制。經濟合作暨發展組織於二○○七年一場圓桌會議中估計,全球大約有五億公頃未做農業使用的土地,適用於雨水灌溉來發展生質能,預估至二○五○年,這些土地加上穀物殘渣、森林殘渣與有機廢棄物,或許能提供足夠的燃料,每年生產六萬八千兆瓦時,再以四成的轉換率計算,最高產能達三兆瓦。聯合國跨政府氣候變遷小組認為可使用土地面積更大,故至二○五○年,生質能發電潛力約為十二萬兆瓦時,轉換後超過五兆瓦。

這些單位都對能源作物生產採取極端估算,縱然這些推測證實合理,這些作物也不只有發電單一用途。生質能以化學鏈形式儲存太陽能,比其他可再生能源更適合提供運輸的燃料,雖然將生質能轉換為生質燃料的效能不如直接燃燒,生質燃料價值更高,在多數情況下,利用生產能製造生質燃料比直接發電更有利。

優點
雖然農業確會使用資源,特別是需要大量施肥,不過生質能電廠本身為碳中性,且使用可再生資源。利用生質能的科技與效能已臻成熟,尤其是汽電共生電廠,運用穀物殘渣的小型系統能壓低運輸成本。

若電廠裝設碳封存設備,燃料生質能便從碳中性變為減碳,收集大氣內的二氧化碳封存於地底,眾多能源科技中,只有這才能真正降低大氣中二氧化碳濃度,不過和煤炭相同的是,無論在建置或效能方面,碳封存也有其成本。

缺點
全球土地面積有限,多數必須生產糧食,以應付世界人口與日俱增,若放任市場機制決定土地生產燃料與糧食比重,在輿論與政治上是否可行猶未可知。氣候變遷也會改變土地現況,對於加強耕種能源作物,很可能會面臨反對聲浪;使用廢棄物或殘渣發電,也可能減少有助土壤肥沃的碳,長遠而言恐怕無法達到永續。

若發生旱災或瘟疫,倚賴生質能就可能導致能源危機,改變土地用途也會造成氣候變遷,例如開墾土地耕種能源作物,作物本身減少的溫室氣體,可能還不及開墾過程中的排放量。

總結
糧食作物大增如果能夠被接受以及能永續,多數都會作為燃料使用。不過在許多情況下,小規模系統或許較為可行,使用生質能發電能達成減碳目標(生質燃料則不然),故仍具吸引力。

1 條評論

  1. PanSci 泛科學 | Blog | 蘇格蘭的生質能源計畫將為九千戶民宅供給能源 說:

    [...] 這個將在2013年開始運轉的計畫,將座落在斯貝塞(Speyside)路思鎮這個著名的威士忌產地。這個地方以威雀、芝華士與格蘭菲迪等品牌著稱,而這些品牌也將會為該發電廠的生質能(biomass)作出一些貢獻。 [...]

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