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工業局自107年推動「沼氣發電設備產業鏈計畫」,全國第一座固液混合、濕式厭氧醱酵的沼氣示範模場,在雲林縣麥寮鄉正式啟用。這座由工業技術研究院材料與化工所整合國內業者、學界共同開發的沼氣發電設備,可將豬糞、豬尿混合處理,透過完全密閉的槽體設計,讓沼氣產量加倍,並解決傳統處理方式產生氣味的重大缺陷。

養豬業為我國農業中最重要的部分,占整體農業比例達16%,就業人口超過10萬人,建構起國內自給的肉品市場,也是國人日常生活最重要的一環。但養豬業長期受限於廢水、異味等環境問題,造成產業觀感不佳,無法獲得與產業重要性對等的榮耀。

造成負擔的主因,就是豬隻的排泄物問題。現行的三段式處理措施,著眼點在於豬場廢水符合放流水標準,透過固液分離處理、厭氧醱酵與污泥濃縮,雖可達到水資源管理目的,但處理過程會產生氣味,沼氣產生量也偏低,同時產生固態廢棄物。

根據估計,國內約550萬頭豬隻,如能善用排泄物等有機物質,現行每年將可產出2.9億度的電力,如果能夠達到沼氣倍增效果,將有上看6億度的可能性,原本有害環境的廢棄物,將成為珍貴的能源資材。而在發電過後,沼渣能製作22萬公噸有機肥,等於國內1/3的肥料用量。此外,對於溫室氣體排放減量等、發電部門減碳等,均具有正面的助益。

然而,由於國內47%養豬場豬隻數量1,000至5,000頭之間,屬於小型化豬場,不同於國外的規模化飼養方式,國外設備的尺寸與後續維護問題,都成為先天的缺陷,而國內缺乏相關產業的支援,也成為畜牧業沼氣發電的硬傷。

本計畫由行政院國家科學技術發展基金補助主管機關經濟部工業局,由工研院材化所執行的「沼氣發電產業鏈推動計畫」,整合工研院機械所、資策會、交通大學等學研能量,並與民間設備、系統、水處理等業者合作,以符合國內業者需求,建立國產化、模組化的設備與系統,透國內的示範運行與產業支援,進一步整合成永續概念的新產業鏈,最終將共同組成國家隊,朝向與我國情況類似的東南亞等地區進行技術輸出。
 
圖一、(左起)工業局張世宏技正、台灣卜蜂林永修副總、大鋒塑膠曾仲堅總經理、工業局潘建成科長、工研院材化所陳哲陽副所長、工業局陳良棟副組長、宏晉儀控王志鵬總經理、漢華水處理 劉育穎特助、交大綠能科技楊章安董事長
圖一、(左起)工業局張世宏技正、台灣卜蜂林永修副總、大鋒塑膠曾仲堅總經理、工業局潘建成科長、工研院材化所陳哲陽副所長、工業局陳良棟副組長、宏晉儀控王志鵬總經理、漢華水處理 劉育穎特助、交大綠能科技楊章安董事長
 
本次完成的示範場,採用高效厭氧醱酵技術,可同時處理固態與液態廢棄物,每一頭豬每天的沼氣產量,可由現行的0.1立方公尺增加至0.2立方公尺,沼氣產量倍增。同時,完全密閉式的設備,降低異味產生。醱酵設備採取模組化,可依豬隻數量進行設置,彈性便利,能避免專用設計在變更時產生的困擾。
 
圖二、工研院材化所洪仁陽副組長現場說明示範場運作單元流程
圖二、工研院材化所洪仁陽副組長現場說明示範場運作單元流程
 
圖三、密閉式發酵系統,使產量倍增且不會產生異味
圖三、密閉式發酵系統,使產量倍增且不會產生異味
 
沼氣含有大量硫化物,容易造成社被腐蝕,也是先前發展沼氣發電停滯的最大原因。工研院開發兩段式脫硫技術,透過生物脫硫方式,配合具有專利的化學脫硫方式,無需使用會產生廢棄物的氧化鐵,即可達到低於10 ppm的標準,同時可控制在37℃的恆溫。
 
在發電設備方面,配置有2座30 kW的發電機,效率能夠達到30%,熱回收效率達到50%,均高於現行一般設備水準。由於國內無沼氣發電機設備與供應鏈,完成發電機、專用控制器、併網模組等自主化工作至關重要,此部分計畫也正在整合之中。
 
最後,整套系統均使用IoT連網方式,進行系統監控與發電調節。小型養豬場並無專業人力能夠針對發電設備進行管理,透過IoT連網方式,透過網路監控,能達到一人管理數套設備,或是中央控制管理的可能性,使原本不具經濟規模的小型養豬業者,也能透過能源服務業者的整合服務,參與並享受沼氣發電的永續便利。
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