2020年10月01日
首頁 豐年雜誌 封面故事 糞尿.沼氣.綠金二部曲:沼氣應「再利用」還是「發電」?

糞尿.沼氣.綠金二部曲:沼氣應「再利用」還是「發電」?

文/劉芝君 圖片提供/工業技術研究院中分院沼氣發電推動計畫辦公室

《水污染防治法》嚴格開鍘,廢水問題成了養豬戶難以逭逃的責任與經營壓力。目前臺灣有95%養豬場建置三段式廢水處理設備,若各步驟有確實發揮機能,一來有助事業廢水達放流水標準,二則厭氧醱酵階段所蘊積的沼氣可再利用或轉換成電力躉售。

臺灣曾在20年前推動沼氣發電,無奈失敗告終,問題出在兩個關鍵──沼氣脫硫還不完善以及產業鏈未臻成熟。20年後,若有業者想投入沼氣發電,計畫辦公室團隊會走訪畜牧場實地勘察,從輔導經營合法化、水質與沼氣檢測、經營評估、廠商名錄提供等,以一條龍式整合窗口,協助業者找到最佳經營模式。

精準評估沼氣產能,產電利潤算得出

早年建置沼氣發電設備,「飼養量」是設計擘畫的依據,但養豬頭數與沼氣產能非絕對的正比關係,飼養模式、廢水處理等都會影響產氣量和效率。錯估設備再加上沼氣發電收益不如預期,前期投資成本不易攤提回收,業者投入意願自然不高。李志杰提到,曾調查一些建置沼氣發電的案場為何不賺錢,不少出在沼氣罄盡而導致運轉率過低,「譬如實際上只有100瓩(kW)的裝置容量,卻架設200瓩的發電機,會出現這種現象,就來自高估產氣量及發電量。」

圖為水洗式脫硫設備。沼氣中含有具腐蝕性的硫化氫,極易造成設備損壞,因此脫硫為沼氣發電和再利用時的重要處理步驟。

今日要做沼氣發電,會先以科學儀器檢測厭氧醱酵槽的沼氣濃度,直接觀察產能得到精確數據;根據《沼氣再利用(發電)推廣與沼氣發電機操作手冊》所載,每0.7 m3的沼氣可產生1度電,按經濟部能源局公布的2020年再生能源電能躉購費率,生質能項目若有厭氧醱酵設備且裝置容量級距1瓩以上,躉購費率每度5.1176元,若符合前述條件的養豬場,假設一天可生產2,000 m3沼氣,則每月售電收入約新臺幣44萬元。換句話說,日後養豬場每月能產多少電、帶來多少收入,皆可徹底預測和數據化,如此一來就能推算有利潤可行的建置成本並需要多長攤提時間。李志杰舉例,「假設農戶預計八年後回收,若八年間售電所得640萬,評估建置與維護成本就會在640萬這個額度,畢竟發電設備複雜也較昂貴,要脫硫、發電、併聯和饋線,如果640萬做不起來,建議農民自用就好,沼氣再利用也是節省成本。」

圖為曝氣處理設備。讓空氣通入廢水,增加裡頭 的溶氧量,以利好氧菌分解水中的殘餘有機質。

當產業鏈成熟,三段式還是兩段式好?

過去臺灣推動沼氣發電躓踣難行,一部分也來自產業鏈不成熟。沼氣發電原理,是讓沼氣於內燃機進行燃燒,再推動發電機來產生電能,早年沼氣設備及技術層次未臻成熟,致使發電機前脫硫﹝註2﹞與脫水﹝註3﹞等重點處理步驟付之闕如,從而造成沼氣發電機不穩及設備損壞率高等問題,要維修也求助無門。今日沼氣發電捲土重來,當廢水、畜舍等農業端問題解決後,計畫辦公室也同步整合設備廠商,甚至農民遇到資金問題時也協助尋求政策性貸款,不僅建構產業鏈,也提供農民一條龍式服務。

再者,養豬是臺灣大宗畜牧業,輔以三段式廢水處理普及率高,由此發展沼氣再利用和發電,具備相對優勢;至於國外行之有年的兩段式廢水處理(厭氧醱酵、好氧處理),則是糞尿不做固液分離,直接進入槽體,由於固形物多,因此沼氣產量亦豐。李志杰說,三段式屬於廢水處理思維,兩段式則從發電效益出發,但依據臺灣在地條件,若由畜牧場自身主導,他認為仍以三段式為佳,「兩段式因技術門檻、建置與維護成本都高,建議走異業結盟模式,畢竟對農民來說,養豬才是主要收入,沼氣再利用或發電算附屬。」目前臺灣採行兩段式廢水處理大場,包括新合興牧場以及張林素梅畜牧場二場,這兩家皆與能源業者合作,目前也均已併聯發電。

圖為小型的沼氣發電設備系統。關於沼氣發電,包括行政院農業委員會、環境保護署以及經濟部能源局都有相關補助。

更多文章請見《豐年雜誌》2020年1月號

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