108 年 國立成功大學資源工程學系碩士班丙組《資源管理問題解析》

本題主要探討不同發電方式的優缺點，以及如何平衡我國的能源開發、環保、核安、再生能源發展等議題，以提出穩定供電的策略。

【解題核心】
此題考驗考生對能源政策、環境永續、經濟發展三者之間權衡的理解，以及提出具體可行的策略。

【第一部分：不同發電型式的優缺點分析】
以下針對常見的發電型式，逐項說明其優缺點：

1. 燃煤發電 (Coal-fired power generation)

   • 優點：
     • 成本相對較低，是傳統且成熟的發電技術。
     • 燃料供應相對穩定，全球儲量豐富。
     • 發電基載能力強，可提供穩定且大量的電力。
   • 缺點：
     • 產生大量溫室氣體（二氧化碳 CO2），是氣候變遷的主要原因之一。
     • 排放空氣污染物，如二氧化硫 (SO2)、氮氧化物 (NOx)、懸浮微粒 (PM2.5)，對空氣品質及人體健康造成嚴重影響。
     • 煤灰處理與廢水排放可能造成環境污染。
     • 燃料運輸過程的碳排放。

2. 燃油發電 (Oil-fired power generation)

   • 優點：
     • 啟停快速，適合作為尖載電力調度。
     • 設備投資相對較低。
   • 缺點：
     • 燃料成本高且易受國際油價波動影響，供電不穩定。
     • 燃燒時產生較多 NOx 及 PM2.5。
     • 進口依賴度高，有能源安全問題。
     • 碳排放量高。

3. 燃氣發電 (Natural gas-fired power generation)

   • 優點：
     • 相較於燃煤，碳排放量較低（約燃煤的一半）。
     • 燃燒效率較高，空氣污染物排放較少。
     • 啟停快速，適合搭配再生能源，提供調度彈性。
     • 技術成熟，設施設置與維護相對容易。
   • 缺點：
     • 燃料成本高於燃煤，且進口依賴度高（主要為液化天然氣 LNG）。
     • 天然氣（甲烷 CH4）本身也是強效溫室氣體，若有洩漏會加劇暖化。
     • 設置天然氣接收站與管線需考量土地利用與環境衝擊。

4. 核能發電 (Nuclear power generation)

   • 優點：
     • 發電過程中幾乎不產生溫室氣體及空氣污染物。
     • 能量密度高，少量燃料可產生大量電力，燃料成本相對較低。
     • 發電穩定，適合作為基載電力。
     • 佔地面積相對較小。
   • 缺點：
     • 存在嚴重的核安風險，一旦發生事故後果不堪設想。
     • 核廢料處理與長期儲存問題尚未有完善的解決方案。
     • 初期建置成本極高，且工期長。
     • 社會接受度爭議較大。
     • 燃料（鈾）的開採與處理也可能產生環境問題。

5. 再生能源 (Renewable energy)

   • 太陽能 (Solar energy)
     • 優點： 燃料免費、無碳排放、分散式發電潛力大、技術進步快速、成本持續下降。
     • 缺點： 發電具間歇性與不穩定性（受日照影響）、需要大量土地（屋頂、地面電站）、白天有發電、晚上無電、儲能系統成本仍高。
   • 風力 (Wind energy)
     • 優點： 燃料免費、無碳排放、發電效率高（尤其離岸風電）、成本持續下降。
     • 缺點： 發電具間歇性與不穩定性（受風力影響）、需要土地或海域空間、可能影響鳥類生態、噪音問題、景觀衝擊。
   • 水力 (Hydropower)
     • 優點： 燃料免費、無碳排放、發電穩定（水庫型）、可調節水量、具備儲能功能。
     • 缺點： 適合開發地點有限、大型水庫興建可能對生態環境與居民遷移造成衝擊、受降雨量影響。
   • 生質能 (Biomass energy)
     • 優點： 可處理有機廢棄物、燃料來源多元（農業廢棄物、林業廢棄物、都市垃圾）、可作為基載或調度電力。

本題主要探討空氣污染的兩種主要來源（固定污染源與移動污染源）的減排策略，以及如何進行空氣污染防治的成本效益分析。

【解題核心】
此題考驗考生對空氣污染來源的認知、具體的減排措施，以及進行環境經濟分析的基本概念。

【第一部分：降低固定污染源與移動污染源的策略】

A. 固定污染源 (Stationary Sources) 的減排策略：
固定污染源是指在固定地點排放污染物的來源，例如工業鍋爐、發電廠、煉油廠、水泥廠、焚化爐、餐飲業油煙等。

1. 源頭管制與製程改善 (Source Control and Process Improvement)：

   • 設備更新與效率提升： 鼓勵或強制企業採用更先進、更節能、污染排放更少的生產設備與製程技術。例如，採用低氮氧化物 (Low-NOx) 燃燒器、熱回收系統等。
   • 使用低污染燃料： 鼓勵使用天然氣、生質能等較清潔的燃料，取代燃煤、燃油。
   • 原料替代： 使用低揮發性有機化合物 (VOCs) 的溶劑或塗料。

2. 末端處理技術 (End-of-Pipe Treatment Technologies)：

   • 粒狀污染物 (PM) 控制：
     • 集塵器 (Baghouse/Fabric Filters)： 高效捕捉細懸浮微粒，常用於鍋爐、水泥廠。
     • 靜電集塵器 (Electrostatic Precipitators, ESP)： 利用靜電吸附微粒，常用於大型電廠。
     • 濕式洗滌器 (Wet Scrubbers)： 利用液體洗滌煙氣，同時去除粒狀污染物和部分氣體污染物（如 SO2）。
   • 氣體污染物控制：
     • 脫硫設備 (Flue Gas Desulfurization, FGD)： 主要去除二氧化硫 (SO2)，常見的有濕式石灰石-石膏法。
     • 脫硝設備 (Selective Catalytic Reduction, SCR / Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)： 主要去除氮氧化物 (NOx)，SCR 效率較高。
     • 觸媒轉化器 (Catalytic Converters)： 用於處理 VOCs，將其轉化為二氧化碳和水。
     • 活性碳吸附： 用於吸附 VOCs 或部分重金屬。

3. 環境管理與監測 (Environmental Management and Monitoring)：

   • 嚴格的排放標準與執法： 制定嚴格的空氣品質標準與污染物排放標準，並加強稽查與取締。
   • 連續排放監測系統 (CEMS)： 要求重點污染源安裝 CEMS，即時監測排放數據，並與環保單位連線。
   • 環保稽查與輔導： 定期進行稽查，並對企業提供技術輔導，協助其符合環保法規。
   • 最佳可行控制技術 (Best Available Control Technology, BACT) 的應用。

4. 都市地區的特定源管制：

   • 餐飲業油煙： 強制安裝靜電油煙處理設備。
   • 營建工程： 加強工地揚塵管制（如灑水、圍籬、覆蓋）。
   • 餐塗業： 使用低 VOCs 塗料，加強通風與排放控制。

B. 移動污染源 (Mobile Sources) 的減排策略：
移動污染源是指移動中的交通工具所排放的污染物，主要包括汽機車、柴油車、船舶、飛機等。

1. 提高車輛燃燒效率與排放標準 (Improving Vehicle Efficiency and Emission Standards)：

   • 制定嚴格的車輛排放標準： 逐步提升新車的排放標準，例如從現行的環保標準提升至 Euro 6 或更嚴格的標準。
   • 推動車輛技術升級： 鼓勵使用燃油效率更高、排放更低的引擎技術，如缸內直噴 (GDI)、渦輪增壓 (Turbocharging)。
   • 強制配備後處理裝置： 如汽車加裝觸媒轉化器，柴油車加裝柴油微粒濾清器 (DPF) 和選擇性還原觸媒 (SCR)。

2. 推動綠色運輸與交通管理 (Promoting Green Transportation and Traffic Management)：

   • 發展電動車 (EVs) 與混合動力車 (HEVs)： 提供購車補助、減免稅賦、擴充充電基礎設施，鼓勵民眾購買與使用電動車。
   • 發展大眾運輸系統： 提升公車、捷運、鐵路等大眾運輸的便利性、覆蓋率與舒適度，鼓勵民眾減少私人運具使用。
   • 改善交通流量： 透過智慧交通號誌、車流引導，減少車輛怠速時間與壅塞，降低油耗與排放。
   • 推動共享運具： 如共享單車、共享機車、共享汽車，提高運具使用效率。

3. 燃料品質管制 (Fuel Quality Control)：

   • 提供低硫燃料： 降低汽油和柴油中的硫含量，有助於減少 PM2.5 和 SO2 的排放。
   • 推動生質燃料或替代燃料： 如乙醇汽油、生質柴油、氫燃料電池車等。

本題主要探討電子廢棄物（e-waste）的處理問題，要求考生以自身常用的電子產品為例，從制度、回收技術、成本效益等方面，說明如何有效處理 e-waste 以促進永續發展。

【解題核心】
此題考驗考生對循環經濟、資源回收、永續發展的理解，並能將理論應用於實際的電子產品廢棄物管理。

【以智慧型手機為例，說明如何有效處理電子廢棄物】

智慧型手機是現代人日常必需品，其更新換代速度快，衍生大量 e-waste。有效處理這些廢棄物，是實現循環經濟與永續發展的關鍵。

一、 制度面 (Institutional Aspects)：

1. 生產者延伸責任制 (Extended Producer Responsibility, EPR)：

   • 概念： 要求電子產品的製造商、進口商對其產品的整個生命週期負責，包括報廢後的回收、處理與處置。
   • 具體措施：
     • 回收標誌與標示： 在產品上標示回收標誌，並提供清晰的回收資訊。
     • 回收系統建置： 廠商需自行或委託第三方建立回收網絡，提供消費者方便的回收管道（如門市回收點、郵寄回收、預約回收）。
     • 回收處理費用分攤： 廠商需支付一定的回收處理費用，以支應後續的回收、再利用與無害化處理成本。
     • 目標設定： 政府可設定具體的回收率目標，並要求廠商達成。

2. 消費者回收誘因與教育 (Consumer Incentives and Education)：

   • 回收獎勵金或折扣： 鼓勵消費者將舊手機送至指定回收點，可獲得現金折抵、購物優惠券等。
   • 便利的回收管道： 設置社區回收站、與電信營運商合作、手機販售通路設置回收點，方便消費者隨時回收。
   • 環保教育宣導： 透過媒體、學校、社區活動，提升消費者對 e-waste 危害的認知，以及回收再利用的重要性，培養環保意識。

3. 法規與標準制定 (Legislation and Standards)：

   • 禁用有害物質： 參考國際規範（如 RoHS 指令），限制產品中使用鉛 (Pb)、汞 (Hg)、鎘 (Cd) 等有害物質，減少處理時的環境風險。
   • 訂定回收率與再利用率標準： 要求產品在設計時就考慮易於拆解與回收，並訂定最低的回收率與再利用率標準。
   • 建立回收處理業的許可與管理制度： 確保回收處理業者具備專業技術與環保設備，避免二次污染。

二、 回收技術面 (Recycling Technology Aspects)：

1. 前處理階段 (Pre-treatment)：

   • 資料清除 (Data Wiping)： 手機內含個人資料，回收前需確保資料已被安全清除，保護用戶隱私。
   • 拆解 (Dismantling)： 將手機拆解成不同組件（如電池、螢幕、電路板、外殼），便於後續分類處理。此步驟需具備專業知識與工具，避免損壞有價材料或釋放有害物質。
   • 電池安全處理： 鋰離子電池具有潛在的燃燒或爆炸風險，拆解時需特別小心，並獨立進行安全處理或回收。

2. 材料分離與回收 (Material Separation and Recovery)：

   • 金屬回收：
     • 貴金屬 (如金、銀、鉑、鈀)： 主要集中在印刷電路板 (PCB)。傳統方法是透過冶煉（高溫熔煉），但耗能且可能產生污染。近年來發展出更環保的化學浸出（濕法冶金）、生物冶金等技術，可更精確、低污染地回收。
     • 賤金屬 (如銅、鋁、鐵)： 可透過物理方法（如磁選、渦電流分離）或化學方法進行分離與回收。