先別急著丟廚餘,你知道法國正流行用垃圾發電嗎?

先別急著丟廚餘,你知道法國正流行用垃圾發電嗎?
Photo Credit:Lycee Francais de SF‏Twitter
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在全球能源短缺、垃圾倒是大爆滿的現代,一股如何將垃圾變成黃金的「廢轉能」風潮(waste to energy),正在形成。《關鍵評論網》帶你到法國的鄉鎮,去看看他們如何用廚餘發電。

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每天吃不完的便當、或是吃剩的果核,順手丟進廚餘桶裡做回收。不過你有想過,這些廚餘都到哪裡去了嗎?

環保署估計,全台灣去年一共回收了57萬公噸的廚餘,每人平均每天製造快1公斤的廚餘(0.86公斤),而這些回收的廚餘,其中6成是被拿去餵豬,另外3成送到掩埋場做堆肥,沒有進入回收系統的,則混入一般垃圾中,被送進焚化爐或掩埋場。

只是,廚餘含有高度的鹽分,送進焚化爐,會影響焚化爐的使用壽命、降低運轉效率,而因為衛生考量,拿去餵豬的廚餘數量也逐年下降。另外堆肥場四溢的臭味,往往也讓附近居民抗議—桃園市就因為堆肥場有限,2017年開始不再回收果菜類生廚餘,當作一般垃圾處理。無處可去的廚餘,成為台灣潛藏的垃圾危機,也是各地方政府頭痛的來源。

不過近年來,國際上吹起一陣「廢棄物再利用」(waste to energy)的風潮,著重生物能源的開發研究,讓原本就存在的廢棄物,多了重新應用的價值,這股風潮也吹進台灣:環保署2017年宣布,6年內,要在全台北、中、南各蓋一座「生質能工廠」來處理台灣的廚餘,估計一年可以解決全台3%的廚餘(約18萬噸)。不只如此,生質能廠更要把垃圾變「黃金」,廚餘經過厭氧發酵,一年估計可以產生3,300萬度的電力(占全台2016年發購電量的0.01%),賣電給台電,一年預估能入帳1.3億元。

這樣的好康,怎麼做到的?

廚餘到底有多夯?「生質能」工廠給垃圾第二春

廚餘是生質能的一種,生質能指涉的對象其實非常廣,從森林、廢木頭、稻稈穀殼等農業廢棄物,到動物排泄物、屍體、甚至是一般城市垃圾,都是能夠當作能源使用的原料。由於有機物來源廣泛,這也使得生質能成為全世界最有潛力的能源之一,根據國際能源總署(IEA),生質能源是在石油、煤、天然氣後,全球第四大初級能源,甚至還超過核能和其他再生能源。

傳統利用生質能的方法,是直接燃燒木材,或是動物糞便來產熱,不過近年來,生質能可以轉換成更多樣的能源使用,包括了與我們生活息息相關的電和運輸燃料。

透過厭氧發酵技術,廢棄物在密閉的反應器中,能產生出沼氣,而沼氣中的甲烷經過純化後,熱值相當於天然氣,導入引擎發電機處理後,能夠成為日常所需的電力。

一公噸的廚餘,發酵產生的甲烷 (CH4) 可以產生100度的電力。

德國是全球生質能發展最成功的國家之一,德國2000年提出再生能源法令(EEG),強制電力公司以20年的固定電價,保障收購包括生質能在內的再生能源所發電力。另外,為減少種植能源作物(像是玉米)而和糧地「搶地」,德國政府從2004年開始對以禽畜糞肥發電的生質能電廠,給予額外的獎勵金,也逐年提高保證收購的價格。目前德國有8,000多座沼氣發電廠,生質能也成為德國最主要的再生能源供應來源,特別是在供熱及運輸上,而在電力供應上,則僅次於風能,是第二大再生能源。

今(2018)年1月1日早上6點,德國靠著再生能源就能滿足全部的用電。根據德國官方電力市場資訊網站(SMARD,光是風力發電就滿足85%的用電需求,加上水力和生質能發電,正滿足了所有的用電需求。

德國電量
Photo Credit: Clean Energy Wire
不要的廚餘、落葉、豬大便,法國拿來產熱發電

鄰近德國的法國,是歐洲第3大生質能發電國家(僅次於德國和義大利)

位於法國西部的洛克米內(Locminé),是個人口不到5000人的小鎮。西元七世紀,天主教僧侶在這裡建立了修道院,而「洛克米內」在布列塔尼的方言裡,意思就是「僧侶聚集的地方」。

法國
Photo credit: 關鍵評論網 黃筱歡攝

初冬的小鎮,寧靜美好,農田剛完成收割,一片光禿。不過,座落在農田旁的工廠煙囪,此時正冒出滾滾白煙。

這座叫做「虎獅」(Liger)的工廠,是法國第一座結合生質能發電和木材鍋爐的工廠。2013年,法國科學家馬可(Marc Le Mercier)和夥伴決定在家鄉興建這樣一座多功能的生質能廠。

洛克米內小鎮有大片的農地和森林,主要的經濟來源是農業食品工業,製造蔬菜與肉類罐頭。而木材廠不要的木頭、農地淘汰的稻殼、屠宰場的糞便汙水,甚至是附近社區的廚餘,都可以送進「虎獅」工廠。

馬可說,工廠每天要處理50種不同的垃圾,重量高達180噸。這樣多的物料來源,雖然需要比較複雜的技術處理不同種類的有機物,不過好處是,不會擔心單一物料「缺貨」的問題,而經過共同消化處理,更可以提升沼氣中所含的甲烷濃度,增加廢棄物轉換成能源的效率。

財團法人環境與發展基金會2016年的一份報告更指出,和豬糞、淤泥相比,廚餘的沼氣轉換率是最高的:

  • 廚餘:沼氣轉換率0.7 L/g TVS
  • 豬糞尿:沼氣轉換率0.5L/g TVS
  • 水肥、下水道汙泥:沼氣轉換率0.2L/g TVS

不過,在住家附近蓋沼氣發電廠,難道不怕鄰居抗議嗎?馬可說,關鍵就在厭氧醱酵槽。

厭氧發酵反應器
Photo credit: 關鍵評論網 黃筱歡攝
工廠裡的厭氧發酵反應器,廚餘、汙水等廢棄物就是在這裡,純化成可以用來發電的沼氣。

指著工廠外2座以自己寶貝女兒命名的厭氧發酵罐,馬可解釋,各處送來的木材、糞尿汙泥就在密閉的反應器中進行發酵,將酸腐異味鎖在裡面,將廢物轉化成珍貴的電力、沼氣、生質燃料。而反應後剩下的沼渣,經過脫硫、乾燥處理後,可以當作肥料,免費提供給附近的農民施肥,一年能為附近的農民省下2萬5千歐元的肥料費。

馬可笑著說,「農民是一定要照顧的,至於屠宰場嘛,他們要付我們錢處理汙水。」

2023年,法國目標關閉所有燃煤電廠

像「虎獅」這樣的沼氣發電廠,目前在法國有450座。為了降低對煤碳、化石燃料的消費,法國計畫要在2023年關閉境內所有的燃煤電廠,用天然氣、生質燃料作為替換。

2015年,在「巴黎氣候協定」簽訂的同年,法國政府通過了極具野心的《能源轉型法》(Energy Transition for Green Growth Act ),訂下了許多目標,包括溫室氣體減量、降低核能發電佔比,也預計在未來10年,徹底改變法國的能源結構,包括了2030年以前,將再生能源的最終能源消費,提升到32%。而根據歐洲環境局(EEA),法國2016年再生能源佔能源消費只有15.73%。

2015年在巴黎舉行的全球氣候高峰會,通過了歷史性的協議,在未來數十年內,全球195個國家與歐盟將致力於大幅減少溫室氣體排放,力保在本世紀結束之前,全球均溫上升不超過攝氏2度,致力遏止全球暖化。

為了讓再生能源達到成長3倍的終極目標,法國政府在2009到2015年間,一共投資了16億歐元作為「熱基金」(Heat Fund),用來支持生質能的開發,取代化石燃料(煤氣或碳),減少溫室氣體的排放。費用包括了支援鍋爐和加熱系統升級,預計每年新增600間生質能發電廠(是德國擴張速度的一半)。

法國智庫ADEME預估,按照這樣的規模,2030年法國將可自產600萬噸油當量的生質能(約60億度電),可做為汽電共生、瓦斯和暖氣使用。

不只發電,廚餘也能當燃料

「我們的電力,能讓這個鄉鎮完全自給自足。」馬可驕傲地說。

虎獅工廠一年可以發1千4百萬度電,除了附近的居民用電,也併入法國配電公司(ERDF)的電網,總共能供應1萬4千戶民生用電。而發電剩餘的熱也不浪費掉,工廠回收熱能作為鍋爐燃料,再透過供暖系統,送到附近近2千戶人家裡,當作暖氣來源。

不只是電力,虎獅工廠還有另一項引以為傲的成就,一年產出相當於55萬公升的「綠色燃料」(沼氣瓦斯),供天然氣車輛使用,不僅排放的溫室氣體低,也比一般的天然氣瓦斯便宜,每公升差了約台幣5元,工廠也聲稱,靠著燃料,一年為車主省下了約200萬歐元的石油帳單,原因就在於法國的碳稅。

法國自2014年推出碳稅制度以來,每排放1公噸的二氧化碳,就要酌收7歐元的碳稅(約台幣253元),逐年上升,到2017年碳稅提高到30.5歐元(台幣1,104元),而《能源轉型法》更打算在2030年,將碳稅增加到100歐元(台幣3,621元)。

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Photo credit: Abby Huang 攝

雖然生質能燃燒發電,仍然會排放二氧化碳等溫室氣體,不過生質能源最大的價值在於「循環」,植物行光合作用時,會將空氣中的二氧化碳固定下來,儲存在植物體裡。透過科技將植物轉化成生質燃料,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,一般認為比起燃燒千年以前就存在的石油,更能達到減碳的目標。

為了降低化石燃料的使用,柴油車逐步出場顯然已成為全球趨勢。英國、德國和印度都打算在2030年前達到這個目標,荷蘭和挪威計畫在2025年前達成,而在瑞典,許多公車和汽車也都是以廚餘製造的沼氣當作燃料,瑞典南部的斯坎納省(Skane)甚至訂下2018年前,達到全境零化石燃料的目標。

法國能源部長余洛也在2017年7月宣布,要在2040年以前全面停售汽柴油車、 停用化石能源,余洛表示「這會是一場名副其實的革命。」首先將在2023年以前,讓3%的柴油車(HGV)改使用天然氣瓦斯。

Future Market Insights預測,2015年全球沼氣市場收入總額接近245億美元(約台幣7227億元),而2016年至2026年間,全球沼氣收入預計將再翻倍。雖然北美和西歐目前仍佔據主導的地位,不過亞太地區(特別是印度和中國)在未來十年,將成為推動沼氣市場發展最具吸引力的地區。

報告指出,各國政府的獎勵將成為全球發展沼氣市場最強的動力之一,而隨著對溫室氣體排放越來越嚴格,將有助於沼氣在能源終端產業的使用。而管理廢棄物的費用,將被當作是發展沼氣工程的獎勵。

不過,在2015年,法國的初級能源(TPES)仍然是以化石燃料(46.6%)和核能為大宗(46.4%),再生能源只占了9.2%。作為核電大國,法國在能源上如何優雅的轉型,我們將在下一篇文章中討論。

傳統風力發電落伍了?法國要讓風機「浮」在水中

核稿編輯:楊之瑜

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