文/畜殖事業部　陳敬斐

沼氣是甚麼

沼氣是通過有機廢物的自然厭氧分解或發酵而產生，這些有機廢物包括動物糞便、污水污泥、城市固體垃圾、厭氧環境中可生物降解的廢物或任何其他可生物降解原料。沼氣的主要成分是甲烷（50%-80%）和二氧化碳（20%-50%）。少量的其他氣體，諸如氫氣、一氧化碳、氮氣、氧氣和硫化氫也可以在沼氣中。燃燒時，甲烷含量每增加百分之一，每立方英尺（0.028立方米）沼氣能夠多產生約10Btu（2.52 kcal）的熱能。實際使用中，在低熱值下，每立方英尺甲烷含量為65%的沼氣能產生約600Btu（5,406 kcal）的熱量。

在畜牧場，多數使用4到5米深的廢水池來收集廢水，廢水池收集來自於農場的動物糞便，廢水池安裝覆蓋物以便收集沼氣，此方法成本低廉而且容易維護。需要管路和鼓風機將氣體壓力從1.7 kPa（0.25 psi）升高至6.9 kPa（1.00 psi），有時會選擇自然吸氣式發動機，因為它設計簡單。甲烷可在農場的燃油爐、加熱器或其他燃氣設備中消耗，包括燃氣發動機，按照傳統，產生的電能多數都消耗在農場內部。冬季沼氣可以使用於沼氣保溫燈，提供仔豬保溫熱源。

台灣沼氣發電現況

依據中央社100年4月16日報導農委會推動養豬政策調整方案，曾推廣717家養豬戶使用小型沼氣發電機，惟經查目前僅2戶仍在使用，其最大原因為後續之維修及保養極為不易。本公司畜殖事業部於101年5月5日參訪其中一家位於後壁鄉的養豬場，使用20KW發電機，夏季每天發電10小時，冬季每天發電4小時。由於豬場廢水設備農委會有補助，發電機亦全額補助，因此沒有投資效益的問題。

工研院輔導彰化芳苑鄉漢寶牧場設置125KW沼氣發電機，設定90KW功率運轉。原廢水處理投資金額不計，新增發電機及儲氣槽投資金額約700萬元，夏季每天發電20小時，冬季沼氣做為「沼氣保溫燈」供仔豬保溫，發電機停機保養。

新化畜產試驗所由漢翔公司設置沼氣發電機組（30KW），不含沼氣收集設備投資約300萬元，由於飼養規模小，沼氣量不足，每2天只發電8小時。

2011年7月20日經台大動物科學系蘇忠楨博士帶領，參訪苗栗縣2家由動物科技研究所輔導裝設沼氣發電豬場，其中一家規模甚小，發電機（30KW）由老闆兄弟自行組裝，另一家平順養豬場規模較大（10,000頭型），曾獲工研院補助試辦，機組已損壞，正停工待料中（等政府補助），目前收集的沼氣，夏天燃燒排放，冬天供沼氣保溫燈燃燒用。

綜上所述，目前我國沼氣發電之現況尚屬零星、粗放、規模小，處於研發試辦階段。

台電收購沼氣發電之可行性

本公司前畜產研究所曾於72年至76年與工研院能礦所合作進行「利用豬糞尿醱酵產生沼氣應用於發電示範計畫」之試驗，使用沼氣及柴油雙燃料發電機連續發電12天，以評估沼氣發電之可行性，其運轉試驗結果顯示沼氣發電，每度運轉成本含油價（依現今油價換算）約7.5元（每度電需沼氣0.68m³及柴油0.12公升，以每公升柴油28.6元計算），為目前台電生質能源收購價每度2.18元之3.44倍。

另為防止硫化氫造成發電機腐蝕，沼氣回收仍必須針對其中之硫化氫加裝脫硫設備（現有新化畜產試驗所專利的氧化鐵吸附法及動科所ATIT專利生物膜法），亦須定期保養。

此外，由於養豬場廢水係生物發酵，其水溫降低攝氏10度，生物效率降低1倍，因此以養豬場廢水沼氣發電，其冬季及夏季產生之電量不穩定，即使台電公司有意收購，以其目前對沼氣發電每度收購價格為2.69元評估，發展沼氣發電並無商業利基可言。

自行使用沼氣發電之可行性

本公司沼氣中心（企劃處主導）營運財務計畫（飼養規模：3萬頭）發電設施試算，每度電發電成本約為6.4元（1404.3萬元÷218萬度），其設計參數包含：每頭肉豬於夏季可生產0.25立方公尺的沼氣，每（千瓦小時）KW發電量需燃燒 0.7立方公尺沼氣（55%甲烷），每年運作330天，發電功率為80%，若先進行固液分離,則可大幅減少土建工程；但會增加糞水處理費，且每頭肉豬於夏季可生產的沼氣量由0.25立方公尺降為0.14立方公尺。冬季更少。

另有關曾慶平教授提供二氧化碳減排碳權[1]交易收益，在97年時即有瑞士南極碳資產管理公司與本公司簽訂合作研究意向書（合約期限已過），惟迄今實際上並無任何進度，主要原因為銷售碳權必須有國際認證，費用龐大，尚未有實質意義，故暫不予以計入。

台糖公司沼氣發電現況

一、月眉畜殖場

由國立交通大學曾慶平教授執行行政院國科會「能源國家型計畫豬場沼氣回收與建立沼氣發電示範系統」，計畫時程原至101年12月底止，將再延1年。屆時，本公司將參考其收集沼氣及發電系統再予以評估推廣之可行性。

二、海埔畜殖場

該場就原有廢水處理設備再投資1,367萬元（林務局補助約半數費用）設置120kw沼氣發電1台，經於101年7月5日完成複驗後，即進行沼氣發電，運轉並不順利，期間曾2次送修，平均每天發電約8小時，迄102年3月底止之累計發電量為32,956度。（102年2月9日該場沼氣發電機組之啟動馬達損壞，即予送修，畜殖事業部於102年2月26日函請廠商儘速修復，惟迄今仍未果）。

三、四林畜殖場

該場之沼氣發電工程，就原有廢水處理設備再投資1,078萬元，於101年9月28日完成複驗，設置30KW渦輪發電機組1台及120KW沼氣發電機1台。其中，30kw渦輪發電機組，運轉較正常，平均每天發電約20小時，迄102年至3月底止之累計發電量為58,173度。但120kw沼氣發電運轉並不正常，曾因故障送修，平均每天發電約4小時，迄102年3月底之累計發電量僅為9,235度。

據瞭解，120kw沼氣發電機組運作迄今皆不順利，其原因為沼氣發電使用技術不成熟，且脫硫設備及脫硫後之沼氣儲存設備不足，該兩場將於本（102）年度擴充生物脫硫設備及沼氣儲存袋，以達成24小時發電為目標。至於未來新設置沼氣發電設備之養豬場，建議使用技術較成熟之渦輪發電機組，及配合足夠的脫硫設備及脫硫後之沼氣儲存設備。

結語

有關沼氣發電係配合環保署及地方政府推動綠能政策而設置，尤其是為建立無核家園，沼氣發電有取代部份核能發電之可能，經評估，目前沼氣發電不含原廢水處理設備投資，每度電的成本約為3.25元，含廢水處理設備投資每度電的成本約為6.4元，目前台電收購電價每度僅2.699元，如台電無法提高收購電價標準，沼氣發電後由台電收購不敷成本，且目前豬場用電平均單價約為3.053元，因此自用也不合經濟效益。

惟如前述，沼氣發電之設置係為配合政府政策，且台糖公司為國營企業，因此負有節能減碳以善盡社會責任之使命，亦不得不為。由於國內沼氣發電技術尚處萌芽階段，期待其技術及設備逐步改善後，能提升其發電效率，或可為國內之綠能發展與畜牧業前景帶來一線生機。

[1] 碳權備註：我國非『京都議定書』簽約國，畜牧業即使在京都議定書簽約國亦不列入溫室氣體減排之行業對象。