碳氢能源发展之趋势

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1、摘要碳氫能源發展之趨勢因為京都議定書(KyotoProtocol)對溫室氣體排放之限制，是我們即將面臨一個亟待解決的問題。沈寂已久的煤液化(Coaltoliquid，CTL)與天然氣合成汽油(Gastoliquid，GTL)、風力發電、太陽能電池、燃料電池等成了能源發展的熱門題目。煤液化技術開發二次世界大戰時，南非的Sasol即以間接液化法，將煤熱裂為合成氣(一氧化碳及氫氣)，除了產製各項化學品外，並合成汽油。若以大陸之煤價，原油每桶價格在27美元以上，即可損益兩平，煤以partialoxidation方法產製合成氣後，除了用於發電外，亦可合成為氨、甲醇等化學品。生質能源之開發與利

2、用生質能源包含了由農作物產製之乙醇及生質柴油，生質能源之採用除可減少對傳統化石燃料之依賴外，亦可減少溫室氣體之衝擊，然而除了生產成本偏高外，生質能源之發展仍有許多問題待解，其一：以歐洲之一般生質乙醇為例，其產出之能源60∼80%在生產過程就消耗掉了。其二：是土地之利用，以美國為例，目前全國有1.5%耕地是用來生產生質能源的，但卻只能產出0.9%的運輸用油。以上所述只是運輸用汽柴油及燃料電池之能源，基本上仍是化石燃料。能源的來源除此之外尚有風力、水力、太陽能電池、地熱、潮汐發電及核能等，在風力發電方面，已有5000KW之單機機組。太陽能電池由於生產規模逐漸擴大，據評估，其裝置成本至2

3、010年將降為5.9美元/W，發電成本0.15∼0.25美元/KWH。-18-生質柴油技術簡介與台灣生質柴油的現況前景西元1895年，笛塞爾．魯道夫(RudolfDiesel)發明了笛塞爾(Diesel)內燃機，原意為其內燃機可使用種類繁多的油品，當然包含植物油料。西元1900年時笛塞爾展示了以花生油為燃料的汽車，這是歷史上，首次以植物油為燃料使用在柴油(Diesel)引擎的紀錄。因為石化燃料日益枯竭，並帶來的二氧化碳及甲烷等氣體排放，使得溫室效應的問題越來越嚴重。再生能源可以分成無碳能源和生質能源兩類，由於生質能源藉由植物在生長過程中吸收空氣中原有的二氧化碳，轉化成生質能源，使用

4、後再排放二氧化碳回空氣中，生質能源所產生的二氧化碳溫室效應將遠低於使用石化燃料。生質柴油生產技術生質柴油(biodiesel)是由植物油脂或動物油脂肪，摻以甲醇(CH3OH)，並在鹼或酸的催化下，在適當反應溫度下與時間內，進行轉酯化反應(transesterification)，生成了脂肪酸甲酯(FattyAcidMethylEster,FAME)，此即為生質柴油。在轉酯化反應過程中若有過多的水分存在，將促成游離脂肪酸生成。游離脂肪酸會與鹼性觸媒發生皂化反應。過多的氫氧化鉀或氫氧化鈉觸媒也會造成相似的結果，因為該觸媒與甲醇作用會生成水分。因此，最近的研究趨勢是採用甲酯鈉(CH3ON

5、a)或是甲酯鉀(CH3OK)作為觸媒，如此便可免除產生過多水分的問題。台灣生質柴油的現況與前景台灣首座生質柴油示範系統在2004年10月8-18-日正式啟用。這座位於嘉義民雄的台灣新日化公司利用油脂及脂肪醇，在鹼催化作用下，與甲醇進行轉酯化反應。用以生產脂肪酸甲酯，即為生質柴油。製程的副產品為甘油。生產出的粗脂肪酸甲酯因溶有鹼觸媒，之後用醋酸中和，再以水洗去除脂肪酸甲酯中的鹽類。最後的步驟即以蒸餾程序將脂肪酸甲酯再予以精煉，以符合生質柴油油品規格。國內目前休耕農田超過24萬公頃，年給付高達118億元，如果這些農田全部種植產油原料，估計一年可生產25萬公秉，加上回收食用油可生產8萬公

6、秉，合計33萬公秉「生質柴油」，占全年柴油消耗量5.5％，並可減少二氧化碳排放量每年90萬公噸，我國目前所生產的生質柴油主要以廢食用油作為原料，可將每年消耗77萬公噸的動物油脂和蔬菜油，轉換近8.5萬公噸的生質柴油，降低二氧化碳排放量22.5萬公噸。利用廢棄食用油轉化的生質柴油，可以和一般柴油混用，兼具環保和使用方便的優點，但是一公升售價高達35元，與一般市售只要23元的柴油相較，根本沒有競爭力。台灣在生質柴油的使用上比起歐美先進國家已經落後許多，我們的能源政策也付之闕如，生質柴油的使用上仍由補貼著手。-18-心得報告在國小六年級牛頓版教科書第三單元中，能源教育佔了極大的比例，有部

7、分著墨於目前國內再生能源的使用，可是並沒有在生質能源中有所著墨，而生質能源在歐美國家，應用很廣，也在探索頻道中看過相關介紹，想瞭解目前國內生質能源應用現況。碳氫能源發展之趨勢目前地球上的化石燃料存量，石油可再用40年、天然氣60年、煤炭可用200年，使用化石燃料會有屋是氣體排放的問題，在京都議定書中限制溫室氣體排放，目前減少溫室氣體排放成為工業化國家的首要任務。在碳氫能源發展新趨勢上，目前有兩大主軸—煤炭氣化與生質能源。煤炭氣化成本只要原油價格在27美元以上，即可損益