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德國「生物能源村競賽」介紹

臺德社會經濟協會研究員 林穎禎

壹 . 生物能源村之概念

一 . 何謂生物能源

  生物能源 ( Bioenergie ),指的是利用自然界中可以採集到的、存在持續提供可能性的生物質( Biomass )為基礎所生產的能源。生物質原料具有多樣性特點,其採集不依賴陽光跟風力,因此有各種不同形式的來源可以選擇,常以通過對牲畜糞便、農作物殘渣、城市垃圾等物質的再利用來 產 生固態 、 液態或氣態燃料,進而用來 產 生熱能和電能,以取代 化石性燃料( fossile Engergieträger ) 的使用。

  目前廣泛使用的化石性燃料,如 石油 、 天然氣 、 煤炭和鈾的儲量是有限的 , 這些原料的中長期價格仍繼續上漲,並可能 在未來幾十年內 被人類使用殆盡 。 而 生物能源 的生產與利用是一個正向的有機循環,使用過的原料最終將 由植物吸收, 具有可再生與永續性的特質 。 生物能源的生產過程不會釋放更多的二氧化碳,能促成二氧化碳中立( CO 2 -neutral ), 幫助 減緩溫室 效應 。因此,除了環境親善的理由, 化石性燃料昂升的 價格也會因為生物能源的運用而減緩 。

  在許多天然資源稀少的國家,能源燃料的取得必須依賴對外採購,導致國家因 重大現金流出 而造成財政負荷。 而原料出口國往往是 政治不穩定的 區域 或非民主國家, 其能否持續供應原料,一直是採購國的的隱憂,而這個隱憂同時也是採購國的國家安全威脅。生物能源的可再生及就地取材的特性,可以大幅降低外購能源原料對國家安全所帶來的風險。

  因而透過 生物質能原料取 得 能源 的方式 持續地被發展, 目前 儼然 成為 全球 能源利用的 新趨勢。

二 . 生物能源與農村發展

  若 一個農村 內 的大部分熱能與電力需求, 是 由 所在 地區 或農村本身 的生物能源設備所提供, 則已滿足 生物能源村 的概括意義。

  以德國為例,雖然當前政府對生物能源村的發展持 鼓勵 的態度 , 卻 因為生物能源生產的 效率問題 , 所以未達到 全面 推動的程度,官方也沒有推出 明確的指導方針 。 但 生物能源 的利用除了基於環境親善與能源政策的理由, 同時也將創造 區域中 的就業機會 , 加強區域價 值 鏈( regionale Wertschöpfungskette ) , 提高 鄉 村聚落間的凝聚力( Wir-Gef ü hl und die Identifikation )。因此政策上採取多觸角的支持方式,結合企業民間機構 、 專業團體,逐步將生物能源概念融入農村發展之中。

  在生物能源與農村結合的發展過程中,生物能源村的藍圖逐漸明晰,對生物能源村的 定義 也形成共識 。 一個生物能源村,必須是:

(一)至少能提供農村本身大部分的電力需求 。

(二) 至少能供應當地所需熱能的半數,並且由熱動力耦合方式( Kraft-Wärme-Kopplung, KWK ) 產 生為佳。

(三)一半以上的能源生產設備由農民及消費者擁有 或 投資 。

(四)生物質原料非 只 來自玉米單作或者基因改良作物 。

1. 國家能源計畫的任務

  德國的國家生質能計畫 ( Biomasseaktionsplan ) 是其 生物能源政策 ( Bioenergiepolitik ) 的重要項目之一,聯邦農糧暨消費者保護部( Bundesministerium f ü r Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, BMELV )以其所推動的農林業生物能源計畫中所進行的「 競爭力的生物能源區域」 ( Wettbewerb Bioenergie-Regionen ) 以及「農林業中的生物能源」 ( Bioenergie in der Land-und Forstwirtschaft ) 兩個 鄉 村生物能源發展方案為基礎,推出「明日能源 - 鄉 間的機會 」 活動計畫 ( Energie f ü r morgen-Chancen f ü r ländliche Räume )。

  透過整個計畫的措施, 輔導 生物能源的生 產 和使用, 實踐聯邦政府「去集中化 」 ( Dezentralisierung )的能源 政策 。 聯邦農糧暨消費者保護部以財務支援 及其它項目的 配合 , 如生物能源諮詢顧問及提供技術轉換,期盼縮短能源廠到消費者的能源供應路徑 , 使生 產 與使用關係的結合更緊密。 在 2012 年除了編列了 5 千 9 百萬歐元的預算來推動生物能源計畫,更額外由 「 能源與氣候研究發展基金 」 ( Energie-und Klimafonds f ü r Forschung und Entwicklung )取得 3 百 25 萬歐元的資金。

2. 農村之利基

  生物能源村的建立很大程度取決於當地的條件 ,相較都市 , 鄉 村能 提供 更適合 能源原料生長與累積的條件 。鄉間的 農場可以貯存青貯飼料 、 糞便 、 泥漿和其它的 材料 , 以 保證 生 產 能源所需的足 夠 數量 。 在農業地區 , 生物燃氣廠 ( Biogas ) 常被設定為能源供應 的基本 系統;以林業為主的地區 , 因為有足 夠 的木屑 , 所以生物能源的生產經常以一個 小型 中央工廠的方式呈現 。 這些設備持續運轉下 , 提供農村一定數量的熱能與電能。

  運用在地資源可以避免 原料的 長途運輸,降低資金浪費與能源衰減, 若能繼續結合 公共力量 及 私人企業提供的生 產設備與傳輸 機制 , 農業 、 家庭 、 食品工業 、 企業 、 景觀系統都將因此受益,居住於 鄉 間的居民 有必要 積極發掘這種潛力。

貳 . 生物能源村競賽之發展

  生物能源村 競賽是一個聯邦性質的競賽 , 主要的對象是大部分熱能及電力的供給來自生物能源的 鄉 村地區或小型社區。 在能源自給與持續再生的概念下, 生物能源村競賽強調 的是 與環境 、 自然 的 共存, 因而非 以生物質原料為基礎 產 生的能源 , 例如光伏發電 、 太陽熱能利用,也占 競賽評分標準的一部分。

  競賽的設計不單著眼於能源生 產,而是將 可再生能源 、 友善農業環境 、 能源供給 、 鄉 村地區永續發展,統合於農業 、 林業 、 能源業 、 甚至觀光業的概念中來進行。 聯邦農糧暨消費者保護部 的出發點是 , 鼓勵民眾主動 對 生物能源 作 有效率的運用 , 讓生物能源村的建立能彰顯能源 、 地方 、 以及林業的社會任務 ,一方面 強調生物能源為農村的觀光發展帶來加乘的效果 ( Multiplikatorfunktion ) ,另一方面 落實地區能源自給的構想 ( Energieversorgungskonzept ) 。也 藉由頒獎表揚的方式 , 喚起公眾運用可再生原料 ( nachwachsende Rohstoffe ) 、 環境親善的能源生 產 ( klimafreundliche Energieversorgung )及 社區永續發展 ( nachhaltige kommunale Entwicklung ) 的意識 ,同時 讓生物能源村的概念廣為周知並產生示範作用。

一 . 歷史發展

  生物能源是德國最重要的可再生能源形式 , 2010 年 時利用 生物 質原料產出的 能源 已經 占所有可再生能源的 70 % 。 德國 第一個生物能源村是 2005 年時 由下薩克森邦( Niedersachsen ) 的 J ü hnde-Barlissen 建立 成形 , 隨 即成為生物能源結合鄉村發展的典範,也帶動建立 生物能源村 的潮流。 一直至 今( 2012 年) , 以自給方式生 產 熱能與電力的農村越來越多 , 目前 已經超過 250 個 。

  生物能源村 良好發展的因素 主要 建立在 當地居民對生物原料可利用性的認同 , 並且接受這種能源轉向 ( Energiewende ) 的利用 。 聯邦農糧暨消費者保護部 因此在 2010 年 時 以外包的方式,委託民間專業推動再生原料機構( Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., FNR ) 舉辦 生物能源村競賽,希望 評選 出三個在 生物能源 利用效率上有創新特質 , 並且與區域發展能結合的農村 。 2010 年 7 月 18 日報名 截止 時,有 35 個 農村 參與競賽, 獲得優勝的三個農村分別是巴伐利亞邦 ( Bayern ) 的 Effelter 、 布蘭登堡邦 ( Brandenburg ) 的 Feldheim 、 下薩克森邦 ( Niedersachsen ) 的 J ü hnde-Barlissen 。 同年 11 月在漢諾威舉辦的 BioEnergy Decentral 2010 展中接受表揚,並分別發給 一萬歐元的獎金。

以下簡略介紹三個 2010 年優勝農村的在地性質,及其能源利用的特點:

(一) Feldheim

  僅有 145 戶居民,居民間的凝聚力是這個小農村成功的關鍵因素。 當地居民、商家、以及 Feldheim 所屬的 Treuenbrietzen 區公所, 共同 成立 Feldheim 能源公司( Feldheim Energie GmbH & Co. KG ),能源供給得以掌握在自己手中。 其 不僅有生物燃氣設備,還有木屑熱能廠( Hackschnitzelheizwerk ),更有連接 43 座風力發電設備的電力網,現在致力於打造一座分散式的電力儲存系統( dezentrales Speichersystem )。當地居民希望百分之百的能源由當地可更新物質提供,這個自給自足的理想已經接近實現。

Feldheim 能源生產的基本資訊 :

由牛糞 、 豬糞 、 青貯玉米 、 黑麥為原料 的 生物燃氣生產設備 500kW

焚燒木屑產生的熱能 350kW

風力設備提供的電能 74.1MW

短距 供熱網 3km

供電網 3km

鈉硫電池( Natrium-Schwefel-Batterie ) 廠興建中

(二) Effelter

  位於佛朗肯森林公園( Naturpark Frankenwald )高 600 公尺的山上,有 280 戶居民。 Effelter 的生物能源村之路由建立 生物燃氣設備開始 , 居民合力蓋出 2.2 公里的供熱網路以及木屑熱能設備 , 所用的木材全來自本區 , 灰燼則回收再作為樹林的肥料。 由於所處地理位置的關係,生物質原料的取得有先天限制,沒有玉米 、 青貯飼料等常用的能源原料,對所擁有的兩座 65kW 生物燃氣設備,僅以提供低質量的飼料糧和牛糞作為燃料。 Effelter 極為重視經驗的交流,並在合作過程中樂意提供經驗給其它生物能源村。

Effelter 能源生產的基本資訊 :

二 座以牛糞及農作物為原料的生物燃氣生產設備 ( 2x65kW )

焚燒木屑產生的熱能 500kW

社區光伏系統( Gemeinschafts-Photovoltaikanlage ) 30kWp

六 座私人 光伏 設備共 170kWp

私人太陽能供熱設備共 60m ²

水力發電 3kW

短距 供熱網 2.4km

(三) J ü hnde-Barlissen

  J ü hnde 地區包含 Barlissen , 居民共 1,080 戶 , 以德國第一個生物能源村而被廣為周知。生物燃氣及廢木料焚化設備為合作社( Genossenschaft )財產,顯示其高程度的居民參與特質。由於 J ü hnde-Barlissen 是生物能源利用的成功範例,現在已經成為國際間著名生物能源村觀光點( Bioenergiedorf-Tourismus )。並以其經驗成立新能源中心( Centrum Neue Energie ),舉辦各種活動與會議,充分發揮由生物能源所帶來的各種優勢。創新概念是 Jühnde-Barlissen 的亮點,目前推展 行動性( Mobilität )概念,以電熱聯產( Blockheizkraft )模式,將生物燃氣設備與汽車充電站互聯。

Jühnde 能源生產的基本資訊 :

以玉米 、 榖物為原料的 生物燃氣生產設備 716kW

焚燒木屑產生的熱能 550kW

短距 供熱網 6km

二 座與 Barlissen 共有的太陽能設備共約 45kWp

Barlissen 能源生產的基本資訊 :

以玉米 、 榖物為原料的 生物燃氣生產設備 250kW

焚燒木屑產生的熱能 550kW

短距 供熱網 2.2km

汽車充電站


二 . 現況與當今主題

  2012 年的生物能源村競賽仍委託 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ( FNR ) 這個專業機構辦理 , 對德國境 內 至少 50% 熱能與發電來自生物質原料的 鄉 村 及 地區開放 。 在 6 月 1 日報名截止時,共計有 41 個競賽參與者。接下來會由 12 個來自相關專業領域的評審(分別來自學界、能源業界與法人機構)選出三個優勝農村 ,將 於 2012 年 11 月 14 日在漢諾威舉辦的 BioEnergy Decentral 展 中 頒獎,獎金同 2010 年時的一萬歐元 。

  今年大多數的競賽者來自 巴伐利亞 邦 及巴登 - 符騰堡 邦 ( Baden-W ü rttemberg ) , 其次是下薩克森 邦 ,這三處也是 FNR 的統計資料中, 最積極進行 分 散 能源供給 措施 的區域。東部地區因為生物能源發展起步較晚,少數的邦只有一個農村參加競賽,而 石勒蘇益格 - 荷爾斯泰因 邦( Schleswig-Holstein )與薩克森邦( Sachsen ) 則完全 沒有參賽者。 但據成立不久的生物能源村合作社 (( Bio ) EnergieDörfer eG ) 表示,目前東部地區約有 80 個農村準備建立生物能源設備 , 可以預計未來東部地區生物能源村的數量將會增加 。

2012 年的 評判標準 分為五大部分,分別是 :

1. 當地對生物能源的依賴程度 。

2. 生物能源利用方式的 效率、永續經營與創新 。

3. 對區域價值的貢獻程度 。

4. 參與人口數的多寡 。

5. 公共場所運用生物能源的積極程度 。

領取表報名時(亦可以通過網際網路方式), 除了提供 農村基本資料以外,尚必須回答與五大項裁判標準相關的問題,本文製表分類如下:

農村特點與利用生物能源現狀的描述

1. 人口數 。

2. 預算 。

3. 連接供熱網用戶占總人口的比例 。

4. 連接供熱網的公共建築型態與數目 。

5. 熱能價格* 。

6. 每年所消耗的總熱 能及電量〔 kWh 〕 。

7. 來自生物能源與可更新能源占年度熱能及電力需求量的比例 。

8. 生產能源的用途 。

9. 能源的生產設備與形式(使用何種生物能源材料 、 設備已運轉年限 、 熱能與電能產出量〔 kW 〕) 。

10. 運輸生物質原料的方式 。

效率、永續經營與創新

1. 描述設備的年度使用率,儘可能按月份表示,並說明在夏天如何使用熱能 。

2. 簡要說明在生物能源利用過程中,已經實施或考核過的節能措施 。

3. 說明所在區域和地方的地理特徵與原料使用之間的關聯性 、 種植個別原料之面積 、原料利用的全部過程 。

區域價值與參與過程

1. 具體說明使用 生物能源為當地所帶來的效益 。

2. 啟動生物能源計畫後,相對先前使用化石性燃料所省下的支出(以每人 / 每年的使用量計算) 。

3. 除經濟效益外,當地居民是否還得到其它收益 * 。

4. 描述 當地居民參與打造生物能源村的過程 。

5. 描述能源生產鏈中的居民參與程度,以及居民是否投資生產設備或傳輸設備。

6. 列出所參與的能源分配網路,並說明當地在其中參與的積極度與扮演的角色 。

7. 生物能源村計畫在當地政治與社會中的特殊意義 * 。

公共關係

1. 如何 使用,以及當前使用何種公共關係工具 * 。

2. 是否願意分享當地的成功經驗 。

3. 說明 生物能源村與觀光結合的程度 。

生物能源村 的建造歷程 與展望

1. 說明當地發展能源計畫的歷程* 。

2. 描述過去一年中的發展狀況* 。

3. 提供未來一年 、 五年 、 十年的階段發展藍圖* 。

4. 若 當地在本競賽中獲獎,將如何使用所獲得的獎金 * 。

(*表示非必要回答的問題)

參 . 觀察 與結論

一 . 生物能源的運用中, 產出效率一直是被質疑的問題,事實上也是其在發展 中持續設法突破 的重點項目。若無法突破產出效率困境,生物能源將僅被視為小區域 / 小規模的能源利用選項,只具填補能源缺口與分散能源供給的功能,無法取代主流化石性能源材料的地位。

二 . 若過於集中使用單一原料作物或基因改良作物(例如大多數設備使用玉米作為原料),將導致變相鼓勵種植 , 能源原料作物會與農作土地的利用 產 生競爭關係,不單造成農產品市場結構變化, 更可能顛倒原本 維護生態的美意。因此在推廣生物能源的利用上,不僅必須強調在地性質,更要注重所使用原料的多元性及循環再生系統的融合。

三 . 生物 能源 的 生 產 與利用 可以 為 鄉 村的未來提供機會, 在 環境關懷 、 能源自給 、 有機農業的概念之外,也為鄉村地方帶來創新價 值 及提高 就業,間接吸引參訪與觀光活動,在強化經濟上具有正面的意義。

四 . 居民對設備的投資及參與是建立生物能源村的重要關鍵。投資雖然未必等同於擁有,但能強化參與心理,進而引導實際的行動投入,同時也有凝聚區域向心力的社會意義。能源生產設備的共有或投資可以透過不同的方式達成,例如成立私有資本公司或持有能源生產企業之股份,或以合作社( Genossenschaft )型態進行,取決於在地社會狀況與居民意志之決定。在行動過程中,公共設施若能優先使用生物能源,對居民使用或投資能源設備的決定,將扮演重要的領導角色。

五 . 生物能源村競賽是一種鄉 間能源利用的體制外示範( außerordentliche Beispiele )。 聯邦政府以外包給非官方專業機構的方式辦理競賽,提高評選公平性,降低政治力的介入。民間機構與民間力量得以透過這類活動互動交流,增加彼此協力的機會。而透過比賽的評選項目,同時傳達了生物能源村必須具備的操作條件與價值理念。

六 . 觀察德國兩次的競賽,參與者 集中 來自一定 區 域(例如巴伐利亞邦在 2012 年的 41 個報名參賽者中就占了 16 席),這同時反映德國生物能源發展的區域分布不均。而這種不均衡現象的形成來自各種因素:沿海地區可能是因為原料取得問題而限制了機會,東部地區在資金與企業配合項目遠不及較富裕的西南部地區。更值得我們在觀察中深究的是,其中是否也存在能源運用技術,或者資訊取得的困難,甚至是地方政府對生物能源的重視程度。

參考文獻

1. Fragebogen Bioenergiedörfer, BMELV, 2012

2. NawaRo-Kommunal Beratung für Kommunen, 1. Auflage, BMELV, 2010

3. Wettbewerb Bioenergiedörfer, BMELV, 2012

 

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