助台電佈局低碳電力 發展生態共榮

為了因應全球趨勢，以及配合政策實現2050年淨零排放目標，台電在穩定供電的同時，亦須思考如何逐步減少發電時伴隨的碳排放，在邁向淨零的路途中，讓穩供及減碳並行不悖。從碳捕集及封存（Carbon Capture,Utilization and Storage, CCUS）、儲能系統，到燃氣混氫、燃煤混氨等多種科技中，尋找適合於臺灣落地的項目並導入應用，再結合循環經濟、生態保育等面向友善環境，就成為台電綜合研究所化學與環境研究室的任務。

2050年淨零排放路徑及政策已明確，台電配合規劃一系列的轉型關鍵策略，首先是訂定2030年的階段性目標，並投入將近9,000億預算，涵蓋再生能源及氫能、電網及儲能、低碳及負碳技術、節能及鍋爐汰換、運具電動化、資源循環、森林碳匯、淨零生活等項目。

但同時為確保穩定供電，台電綜合研究所的工作之一，就是要從世界的眾多技術之中找出在2030年以前，於臺灣電力市場環境及發展需求下，遴選出適合臺灣、最值得優先投入資源開發、優先應用的前瞻電力技術，並分別從發電端、電網端、用戶端、綜合應用等四大面向進行布局，並投入資源以加速技術應用落地。

綜合研究所化學與環境研究室主任吳成有表示，「以本室為例，有溫室氣體、環境水資源、儲能輸材、永續資源、電業生態保育等研究組，分別從不同面向針對電力事業發電與環境之間的關聯性尋求共存共榮的解決方案。」吳主任說明，發電用水的水資源管理，以及發電產生的氣體和固體廢棄物，都有機會轉化再創另一種經濟價值，達到資源永續的目的。另外還有碳捕集與封存、濕地、海洋生態及環境友善等，都是目前相當熱門的研究項目。

導入替代型燃料 火力發電減碳邁大步

今（111）年4月，台電與西門子能源公司簽訂「燃氣混氫技術合作備忘錄」，11月則與日本三菱重工、三菱商事集團簽署「燃煤混氨技術合作備忘錄」。前者將於興達發電廠既有燃氣機組推動混氫示範計畫，後者則會在林口發電廠展開燃煤混氨發電計畫，預計在2025年達混氫5%發電示範、2030年前達成燃煤混氨5%的里程目標，未來將針對技術發展狀態，逐步推行至國內其他燃氣、燃煤電廠，加快電力減碳步伐。

化學與環境研究室於台電對外的混氫及混氨技術合作，提供了扎實的背景研究與相關的學術支持。以氨和氫做為替代燃料的技術，原因之一是氨的熱值和煤相近能用1:1的方式混燒；氫的熱值雖較天然氣高但密度低，同體積下氫的熱值較天然氣低，但同為氣體即可做不同比例的混燒。而最重要的關鍵是氨和氫分子中都沒有碳分子，混燒發電的過程即可減少排碳量。另一方面，台電仍有不少前期作業，包含檢視現有設備、現有輸送管路及閥件，以及新購機組是否符合需求。在化學與環境研究室的前期研究及實驗下，讓這些科技落地前可視臺灣的情形加以調整，確保執行時的合理與安全性。

世界主流捕碳技術　落地台中減碳園區

儘管在2050淨零排放政策中所設定的綠電占比達到60%~70%，但為了維持電網的穩定性，火力發電仍須維持約20%~27%的基載裝置容量。火力發電必然產生二氧化碳，若要達到淨零碳排，碳捕集與封存就成為未來需要發展完成的技術。

吳主任指出，「發電燃燒過程中產生空氣污染物質，如PM2.5、氮化物、硫化物等等，都有對應的處理設備，二氧化碳則需做額外的處理。因為二氧化碳是大氣中既有的成分，為了減少在燃燒後產生的二氧化碳進入空氣之中，就要在前端將其攔截捕捉起來，透過濃縮技術提高純度後，一部份轉換成有價值的化學品再作利用，其它部份則進行封存。」

台電參考世界其他國家燃煤發電廠使用的二氧化碳捕集程序，選擇以燃燒後化學吸收法，捕集電廠排放的二氧化碳。燃燒後化學吸收法是蒐集電廠燃燒燃料後產生的廢氣，利用鹼性吸收液與廢氣進行化學反應，待鹼性吸收液吸收二氧化碳後，再將吸滿了二氧化碳的吸收液加壓、加熱，二氧化碳又會從吸收液內脫離。利用化學吸收法進行二氧化碳的捕集，可以重複使用吸收液，循環再利用且達到減少廢棄物排放的目的。

捕捉後的二氧化碳純度達到99%以上，即可做為工業用途。「例如化工產業中許多製程需要加入二氧化碳才可完成，或利用二氧化碳作為清潔物體表面的流體，甚至是使用二氧化碳製成乾冰、二氧化碳滅火器的內容物等等。」

目前，全球完工的大型燃煤發電廠碳捕集設施共兩處，一處位於加拿大薩斯喀徹溫省的Boundary Dam，另一處是美國德州的Petra Nova，這兩處燃煤發電廠的二氧化碳捕集量，每年均超過100萬公噸，捕集後的二氧化碳主要提供石油天然氣開採業者進行油氣開採之用。位於台中火力發電廠的減碳技術園區，則是臺灣第一座以火力發電廠減碳技術發展的基地。

減碳技術園區由四個部分構成。首先是碳捕集技術微型測試區，共有兩組碳捕集微型測試設備進行試驗，每組設備每年可捕集約6公噸二氧化碳；第二個部份是碳捕集先導測試廠，目前已進行先導碳捕集廠採購程序，完工後每年可捕集約2,000公噸二氧化碳。第三及第四個部份為教展中心與植物工廠，目前進行植物工廠與教展中心的細部設計，於完成並取得相關執照後，將開始興建。園區完工後，將成為國內後續火力發電廠規劃碳捕集設施重要參考範例，同時也將成為臺灣火力發電廠碳捕集人才培育訓練基地。

由於二氧化碳的數量龐大，並非全部都能有效利用，所以國際上常採用封存的方式，去化二氧化碳。吳主任說明，「也就是CCUS中的Storage。」目前常見的是將二氧化碳將灌注到約兩、三千公尺深的地底封存二氧化碳的方式，綜研所經過評估、審查後，才找到適合的地點儲放。「碳封存後經過長時間的反應過程，將會變成與周遭地質相近的材料，例如碳酸鹽。但是地層結構要符合特定條件才行，同時也要設置監測井持續觀察與追蹤，監測地震是否會造成影響，這些也都是綜研所的研究工作。」

廢棄物創新生命　源頭減廢讓環境永續

除了進行負碳與碳捕集技術研究之外，化學與環境研究室的研究項目中，也包含了燃煤火力發電所產生的煤灰再利用。當煤炭經鍋爐燃燒發電後，較重的粒子會於鍋爐下方排出形成「底灰」，較輕的粒子則會被煙氣攜帶至靜電集塵設備，藉由高壓直流電將其吸附於集塵板上，來達到煙氣淨化功能，這時蒐集到的粒子就是「飛灰」。

吳主任進一步說明兩者的差異，「底灰顆粒較粗，外觀像細砂，多呈灰或灰黑色，形狀多角且表面有孔隙，可作為工程填地、製磚、人工骨材及建材使用。飛灰的外觀則像是很細的灰色粉末，可添加於混凝土改善工程性質，如水壩工程中添加飛灰可避免混凝土龜裂，強化壩體結構強度。而河海、橋梁及隧道工程也都摻入飛灰，可抵抗海水或土壤中鹽類的侵蝕。此外，飛灰也可與水泥直接混合使用，取代部分水泥。」

除了底灰與飛灰，排煙脫硫設備（Flue Gas Desulfurization, FGD）藉由高濃度石灰石溶液沖洗，讓煙氣中的二氧化硫與石灰石作用，產生亞硫酸鈣，亞硫酸鈣再氧化成硫酸鈣，便會出現另一種副產品石膏，可運用於水泥及防火板材中。吳主任說，「從碳足跡來看，將剩餘煤灰替代水泥，不僅可達到減碳的目的，還能落實資源永續的概念。」

生態共榮有底氣 增進企業競爭力

自民國103年起，綜合研究所開始肩負「以生態保育實績爭取建廠用地及通過環評」任務，從紅樹林復育及鳥類群集結構出發，以嚴密調查及雷達掃描的方式，證明建廠預定地的鳥類較少，不會因面積縮小而減損族群量。由於有學術研究的事實支撐，台電成功於105年8月爭取用地73公頃，永安濕地從130公頃鹽灘地正式定案為41.25公頃濕地加15公頃緩衝區。

然而，由於103年《濕地保育法》上路，便有了「水位調控提升鳥類多樣性及族群量」的構想。吳主任提到，「為兼顧經濟發展與生態保育的平衡，雖然興達電廠準備使用部份濕地土地建置機組，濕地面積減少，但為達到『濕地補償』目標，我們會採取科學方法提高濕地價值，如應用水位調控的做法，可在合適的季節吸引更多樣化的鳥類棲息；另外在植物地被的部分，經過設計的栽種後，也能讓濕地的價值更高。雖然濕地面積變小，但藉由技術的發展可以獲得補償。」

另外，海洋牧場是近幾年相當熱門的環境議題之一。台電自105年起在林口發電廠進行海洋牧場試驗場域的建置，並於隔年開始相關試驗，這個研究在探討電廠溫排水對於海洋周邊環境的影響，並進行水產養殖業利用可行性評估，過去五年的研究成果顯示：電廠溫排水用於水產養殖有相當好的成果，並均通過國家食品安全的規範，無重金屬殘留疑慮，未來電業結合水產養殖業的模式或可成為電業循環經濟的經典案例之一。

吳主任亦說明綜合研究所目前除有公館、樹林兩處所區之外，未來將利用深澳發電廠舊址規劃為深澳所區。深澳所區同時也是繼林口、協和發電廠之後，第三處進行海洋牧場研究的場域。但與海洋牧場採取小範圍圈養有些差異，深澳所區預計投入研究沒有邊界的放牧式牧場，並延伸至海底造林、保育珊瑚等議題，讓海洋環境更趨於自然。此外，吳主任提供整合台電資源的思考方向，他表示煤灰、底灰建材以前就曾運用在海事工程，如防坡堤、消波塊等，現在也可以發揮海底造林的效益。將循環資源與生態保育進行整合，有助於開發出更適於海洋永續的發展方向。

過去在「發展」與「生態」兩個議題上，國人慣以經濟發展為優先考量，但隨著環保永續與生態保育的觀念抬頭，台電也順應趨勢調整了步伐，正視電力產業對環境及生態的影響，將供電行為中對環境可能造成的衝擊納入考量，以降低衝擊及補償的方式讓供電與環境永續盡可能達成平衡。儘管台電將環保及生態列入公司經營的重要指導原則，但這樣的轉型過程，仍需更多相關人才的投入，其中就包括生態研究人員的進用。綜合研究所在110年7月，正式成立了電業生態及保育研究組，直面電業對環境與生態的影響，推動相關研究成果落地，希望未來協助台電成功轉型。

2050年淨零排放路徑描繪出對未來零排放世界的想像藍圖，但還必須拆解成得以落實的各種工作，才能真正踏實地往目標邁進。這其中對環境友善的工作，大多與綜合研究所化學與環境研究室的研究項目相關，包含火力發電機組混氫及混氨、碳捕集技術等；而濕地保育及海洋牧場或海底造林，除了友善環境之外，也可以對應到國際間正在發展的碳定價機制，進而增加臺灣產業在國際貿易之中的籌碼。