綠色能源概論 期末報告 汽電共生應用技術

1. 綠色能源概論期末報告汽電共生應用技術 4A140011吳東翰 4A140016王建智 4A140034黃信惟 4A140047顏瑋廷 4A140050章力楠 4A140103許顥襦

2. 台灣能源狀態 • 能源問題已經長期困擾著台灣，從早期的日制時期到光復、石油危機甚至到了９０年代台灣仍實施了好幾次的限電，由此可知生活在這個「能源孤島」上，如何面對「能源議題」成了政府與人民最急迫想解決的事情。 • 在這「電不夠用」的情形下，政府採取了許多的行動，興建發電廠是最直接的方法，但是背後卻又藏著大量環境污染的的隱憂，而離我們最近的例子便是核四廠的興建與否；但在這對再生能源的技術還尚未成熟的時期，對於一位工程師提高發電效率及減少污染便是他的工作，而汽電共生這個概念便再提高發電效率的前提下萌生了。

5. 技術研發之目的 • 在現今的社會上，能源同時扮演著經濟發展與溫室氣體排放之推手，從發電角度來看，要將能源轉換成電力，都必須透過原動機的運轉，產生機械動力帶動發電機發電 。這裡所稱的原動機可為引擎或渦輪機，就傳統的火力電廠而言 ，電力是由燃料燃燒後的高溫蒸汽推動蒸汽渦輪機，產生機械動力來轉動發電機；而汽電共生當然可用此模式發電 ，也可藉內燃引擎或氣渦輪機驅動發電機，但是汽電共生則要求更高的熱能使用率 。

6. 一般來說，傳統的火力發電系統能源有效使用率約為37％，換句話說，有63％的燃料在發電過程中浪費掉了。就汽電共生系統而言，雖未將燃料熱能全數用于發電，犧牲了發電效率，卻將排出的熱，轉為工廠製程使用，將燃料使用率提高到50％以上。整體來看，汽電共生發揮了極佳的熱、電兼收效果，在等量的電力與熱能產出條件下，比起電力由電廠發出、熱能由一般鍋爐供應，約可節省5％一35％的能源，相對的在同當量汙染氣體排放量下，使用汽電共生系統能產生更高效能的熱使用量與發電量。一般來說，傳統的火力發電系統能源有效使用率約為37％，換句話說，有63％的燃料在發電過程中浪費掉了。就汽電共生系統而言，雖未將燃料熱能全數用于發電，犧牲了發電效率，卻將排出的熱，轉為工廠製程使用，將燃料使用率提高到50％以上。整體來看，汽電共生發揮了極佳的熱、電兼收效果，在等量的電力與熱能產出條件下，比起電力由電廠發出、熱能由一般鍋爐供應，約可節省5％一35％的能源，相對的在同當量汙染氣體排放量下，使用汽電共生系統能產生更高效能的熱使用量與發電量。

7. 汽電共生之技術作用機制 • 電能與熱能的產出方式，大致有兩種。一是燃料燃燒後產出的熱（蒸汽），先用之于發電 ，剩餘的熱再轉至工廠製程使用，或直接由引擎驅動發電機發電，再將其排出的廢熱與氣缸的高溫排放水 ，回收使用，此稱「先發電式汽電共生系統」。另一是燃料產出的熱先用于製程 ，餘熱再用以發電，此稱「後發電式汽電共生系統」。以先發電式來說由於傳統發電機效率只有30%左右，高達70%燃料能量被轉化成無用的熱，汽電共生能再利用30%-50%的熱能於工業，使燃料達到80%效率。而後發電系統用的本來就是各種工業機具的廢熱，等於所發的電都是白賺的。

8. 1.先發電式 • 鍋爐蒸氣先用於發電，用剩的蒸氣熱能再投入某種工業製程，同時發的電也投入工業製程，剩電賣給電網。適合中等溫度製程的產業：食品、造紙、化工、養殖、農業。 現有系統：（1）燃氣渦輪機外掛廢熱爐式；；（2）蒸氣渦輪機式（3）燃氣渦輪機式；（4）複合循環式；（5）柴油引擎式。 • 2.後發電式 • 鍋爐蒸氣先用於某種工業製程，用剩的蒸氣熱能再投入發電，同時發的電也投入工業製程，剩電賣給電網。適合高溫度製程的產業：冶金、玻璃、水泥。 現有系統：（1）蒸氣渦輪機式；（2）有機朗肯機式。

9. (1) 蒸汽渦輪機之汽電共生系統： • 係以高壓蒸汽驅動渦輪機來轉動發電機產生電力，而後回收渦輪機排出的中壓蒸汽，供製程使用。

10. (2) 燃氣渦輪機之汽電共生系統： • 以天然氣或輕質油品作為燃料，由燃氣渦輪產生之機械力，轉動發電機產生電力。因其排氣溫度可高達550℃且含氧量高，故可另加其他燃料再加熱供製程使用，或經由廢熱鍋爐產生蒸汽來利用，”熱電比”較蒸汽渦輪之汽電共生系統低。

11. (3) 柴油或燃氣引擎汽電共生系統： • 柴油或燃氣引擎式汽電共生系統由柴油或燃氣引擎及廢熱鍋爐所組成，利用引擎產生之機械動力轉動發電機發電。”熱電比”較前兩種原動機為低，故對於耗電量大而耗熱量少之使用對象極適合。

12. 研發歷史演進 • 1870年，比利時發明家格拉姆以「往復式蒸汽機」為動力，推動他自己改良的發電機。從此，蒸汽發電便成為工業革命後最重要的發電方法之一。不過對於蒸汽發電排放的廢熱，起初工業界並沒有好好的利用，直到1880年代末期，在美國、歐洲等地，才有一些比較系統化利用蒸汽發電後廢熱蒸汽的裝置出現，這種善用蒸汽發電後產生的廢熱蒸「汽」與「電」力的方法，就是「汽電共生」系統的主要精神所在。

13. 到了1950年代，雖然各種發電系統相繼出現，不過工業界大多以汽電共生的方法，自行生產所需的電力與蒸汽，尤其是美國，據估計當時約有六成的電力是由工廠以汽電共生的方式產生。後來，由於中央發電系統的普及、電價下滑等因素，工業界才逐漸轉向大型公用電力公司購買電力，而中斷了汽電共生系統的發展與推廣。但是，自從爆發了第一、第二次能源危機後，能源、電力價格急遽上揚，才使得各國重新檢討「汽電共生」這種及具彈性供電能力，又具經濟效益的能源供應系統。到了1950年代，雖然各種發電系統相繼出現，不過工業界大多以汽電共生的方法，自行生產所需的電力與蒸汽，尤其是美國，據估計當時約有六成的電力是由工廠以汽電共生的方式產生。後來，由於中央發電系統的普及、電價下滑等因素，工業界才逐漸轉向大型公用電力公司購買電力，而中斷了汽電共生系統的發展與推廣。但是，自從爆發了第一、第二次能源危機後，能源、電力價格急遽上揚，才使得各國重新檢討「汽電共生」這種及具彈性供電能力，又具經濟效益的能源供應系統。

14. 汽電共生之優缺點 • 優點： • （１）能源使用效率提高，可節約能源 • （２）電力可靠性的改善 • （３）融資優惠及租稅減免 • （４）多餘電力可外售電力公司 • （５）可向電能供應事業申請供應備用電力 • （６）減少輸電損失及網路負載 • （７）投資與營運成本的降低

15. （８）充分有效的利用能源 • （９）減少輸電損失 • （１０）減少污染 • （１１）減輕電力公司的網路負載 • （１２）減少限電、跳電的損失

16. 缺點： • （１）系統較為複雜 • （２）燃料使用增加 • （３）運轉及維護技能必須提升 • （4）不肖廠商賺取差價

17. 節能？能劫？ • 臺灣的電廠所發的電一直供不應求，政府為了HOLD住用電量，而調漲電費，對於民生或經濟都是一個打擊，在人民對於政府調漲電價不滿情緒的背後，台灣人民卻一直沒有注意到台灣的電廠有超過一半皆是火力發電，臺灣發電所帶來的環境影響遠超乎我們的想像，在大多數民眾反對興建核電廠的情況下，省電也許是一大方法。而氣電共生並不是解決能源耗竭的方法，是治標不治本的，因此尋找新能源仍然是具有急迫性的!!

18. 參考資料 • http://wais.ee.kuas.edu.tw/energyworld/powerworld/main/chap04-topics/2.topics/86/YMC/p23.html • http://wais.ee.kuas.edu.tw/energyworld/powerworld/main/chap04-topics/2.topics/88/PJL/%E5%84%AA%E9%BB%9E/new_page_1.htm • http://www.ecct.org.tw/print/43-5.htm#c3

19. 工作分配 • 4A140011吳東翰 資料整理+資料整合 • 4A140016王建智 資料整理+PPT • 4A140034黃信惟 資料整理+資源管理 • 4A140047顏瑋廷 資料整理+資料整合 • 4A140050章力楠 資料整理+圖片整理 • 4A140103許顥襦 資料整理+WORD檔

20. 謝謝大家