我國因地幅有限，在能源使用上98%仰賴進口，對石化能源高度依賴，若能發展綠色低碳能源，將成為驅動未來經濟發展的重要關鍵。在此前提下，發展節能、創能、儲能之綠色經濟成為新趨勢。

而什麼樣的能源是方便被利用的呢？除了大自然的陽光、風力、潮汐、地熱外，充斥在我們生活周遭的廢棄物，若能轉化再利用，對於解決環境污染也是一項新選擇。在全球高度注重環保的氛圍下，對廢棄物做好資源回收再利用已成為全民共識，但是對於廢棄物分解過程所產生的「沼氣」若能再利用，一來創造新經濟價值，二來也可解決環境污染問題。

一般而言，動物排泄物、農業廢棄物、工業廢水、都市污水、城鎮垃圾經過長期堆積，在污水溝、糞池、垃圾掩埋場等地點經過微生物分解後皆會產生沼氣，若有人在附近引燃火源，便會氣爆或燃燒；這樣的現象在媒體報導中屢見不鮮，經常是行人將未熄滅煙蒂丟入路面污水孔蓋後，引發氣爆、燃燒，造成居民恐慌。這樣的情形主要是因為沼氣中包含有大量甲烷（約占50％至80％）、二氧化碳（約占20％至50％）、硫化氫（約占0.1％至5％）與其他微量氣體等氣體，其中「甲烷」是一種非常合適的氣體燃料，一旦與空氣混合達到燃點後，便能燃燒作為照明、發電、加熱等用途。

這些在自然環境中的甲烷氣體若可有效利用，作為電力產生、直接燃燒、純化利用、化學原料等用途是相當合適的；若再利用人為方式讓廢棄物產生沼氣、加以蒐集利用，其經濟效益將更明顯與龐大。此外，由於沼氣發電相對於其他依靠自然環境之再生能源具更為穩定之特性，因此也常被各國電力系統界定為基載之再生能源電源。

以下我們將簡介沼氣發電之原理：

一、料源收集/前處理

自養殖場、牧場、污水處理廠或垃圾掩埋場取得動物排泄物及其他廢水、污水，並進行前處理。

二、厭氣槽

將收集之料源投入厭氣槽中進行發酵分解，在隔絕氧氣之厭氣槽中，微生物可將有機物分解為沼氣，此階段為沼氣主要產生階段；在此階段中，可為畜牧業之廢水去除有機質與懸浮固體，讓廢水淨化降低對環境的污染。以往之厭氣槽多採用鐵皮或水泥密封式之厭氣槽，目前已發展有恆溫、具攪拌功能的新式厭氣槽，可提升沼氣產量。

三、脫硫設備

在沼氣中含腐蝕性之硫化氫，硫化氫是導致發電設備、再利用設備腐蝕損壞的主因，為了延長沼氣發電設備使用壽命，在沼氣發電的過程中會進行「脫硫」，脫硫的相關設備依據吸附材質的不同，可區分為固體式、液體式與生物式吸附。養殖場之排泄物經過脫硫程序後，可明顯改善畜舍設施被腐蝕及燃燒異味之情形，對於養殖場之環境品質改善有很大幫助。

四、脫水設備

沼氣在厭氣槽中發酵時，除料源本身之水分外，發酵過程產生的熱，也會增加水分含量，因此在利用之前需先經過脫水的過程，降低水分含量，避免燃燒沼氣發電、發熱時點火之失敗率，也可穩定發電效能。

五、儲氣設備

經過上述程序形成之沼氣可依照發電需求儲存於儲氣槽、高壓鋼瓶等設備中；此外儲氣槽也可以提供穩定壓力之氣源，讓發電機之發電效能維持穩定。

六、發電設備

沼氣發電是透過燃燒沼氣，進而推動發電機產生電能，每台發電機對於氣源之壓力要求不同，因此透過儲氣設備提供之穩定氣源，可使發電機組運作正常，發揮較大效能。沼氣發電機在結構上通常包含有引擎、發電機、控制系統、排氣系統、燃氣系統及散熱系統，就猶如汽車之引擎在燃燒過程中，產生熱能及氣體推動活塞運轉，而產生機械能，運轉電磁鐵產生電能。

為進一步探討各國在沼氣發電技術的發展現況，本分析報告將以上述範疇為主軸，檢索美國、中華民國、歐洲、中國大陸之專利，以窺探各國在沼氣發電技術上之發展情形，達到「知己知彼」之效，使我國從事沼氣發電服務與技術發展相關業者作為研發參考！