敏感度分析結果

對於石化產業而言，應用藻油具有可完全取代石油做為碳氫化合物原 料來源的潛力。如果此將實現，則藻油的成本與原油的價格大致可以如下 的方程式表示[Chisti, 2007]：

C_{algal oil} = 6.9 x 10^-3 C_petroleum 其中 C_{algal oil}($/公升)為藻油的價格，而 Cpetroleum 為原油每桶(Barrel,

=158.97 公升)的價格(美金)。例如，若以目前原油價格美金 80 元/桶計算，

則藻油欲完全取代原油的價格應不超過美金 0.55 元/公升，而當原油價格上 升至美金 140 元/桶時，則藻油的價格應低於美金 0.97 元/公升。在此須注意 上列方程式是假設藻油的能量含量約為原油的 80%情況下所得的結果。

經由4.1節針對開放式培養系統、密閉式的光生物反應器及異營醱酵槽 培養方式等的經濟分析結果知其產出的藻油成本分別為NT$ 22.73/公斤、

27.94/公斤及24.83/公斤，仍然高於上述方程式所述能取代原油的價格。目 前主要的研究者及公司已慢慢相信密閉光合生物反應器是做為生質燃料原 料生產最具經濟可行性的選擇，隨著研究進展產率逐漸提升，成本則持續 下降，使得此系統愈來愈受到注目。至於開放系統由於受限於本身的特性 使其無法有太多的技術改善空間，加上用水量大及污染侵入等問題，將使 其限制在某些具市場性地區生產藻類(如便宜土地、大面積土地及充分非飲 用水供應等區域)。開放式系統從事如螺旋藻生長之低產量、高單價的產物，

但在生產燃料的程序中需要大量的藻體以達到商業化規模，因此最終將趨 使此產業邁向高產率的生長系統。因此，本論文以密閉式光生物反應器生 產生質柴油的經濟評估為基礎，而以開放式生產系統為輔做為比較，設定 影響生產成本變數(如藻體產率與其油脂含量、生長速率、高單價物質含量

與價格、建造成本等)的範圍，進行敏感度的分析以瞭解對成本影響相對重 要的變數，可做為研究發展的參考。

需注意在本論文是以藻油為主要產品，而高單價DHA產品及剩餘藻體 等為生產過程中的副產品。由於要瞭解各變數對藻油成本的影響程度，在 敏感度分析中使用較大變異範圍加以分析，可能造成藻油成本有零或負值 的情況發生，此表示只副產品售出的收入即可達到年度收支平衡(藻油成本 為零的情況)或已達到年度收入大於支出，並將多出的收入部分(盈餘)除以 藻油量，以每單位藻油的方式表示副產品售出的盈餘，且以負值表示，而 全部的盈餘為每單位數值乘上藻油量即可得(藻油成本為負值的情況)。以下 即為各變數敏感度分析的結果：

1. 藻體產率(Biomass productivity, g/m²/day)

藻體的產率隨藻種、外在環境、培養方式等而改變，如在溫帶/亞熱 帶地區，開放式的培養年平均產率約在20-25 g/m²/day，在天氣較冷時則 產率約為10 g/m²/day左右，然在尖峰的產率仍可到50 g/m²/day以上，而 以密閉式光生物反應器藻類培養而言，文獻報導[Chisti, 2007]約在30-60 g/m²/day之間。因此，在此分析將藻體產率範圍設定於10-60 g/m²/day之 間，觀察其對於開放式的培養及密閉式光生物反應器程序之藻油成本的 影響，結果如圖4.3所示。由圖知當產率介於10-55 g/m²/day時，密閉式光 生物反應器生產的藻油成本由每公斤273.31元降至5.64元，而開放式培養 系統生產的藻油成本由每公斤57.13元降至0.84元，影響甚鉅。由於密閉 式光生物反應器生產程序中有高單價的DHA產出，且產量隨著藻體量增 加而增加，因此，隨著藻體產率的增加所造成藻油成本的影響較大。

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

對於不同種類藻株的大範圍油脂含量(~15-70%)已有許多報導[Chisti, 2007]，而當藻株生長於極端的情況下(如缺氮)及不再複製的條件下通常 可使藻株達到較高的油脂含量[Borowitzka, 1988]。在本論文中保守的將 開放式系統中為藻油脂含量設定於30%，而密閉式光合系統設定於

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 圍設定於NT$ 0-2,890元/公斤之間，其對於藻油成本及內部報酬率(IRR) 的影響如圖4.5所示。由圖知當DHA售價介於NT$ 0-2,800元/公斤時，藻 油成本由每公斤74.09元降至2.30元，而內部報酬率(IRR)由-1.57%升至

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

目前以藻體做為漁業用飼料的價格約在US$ 800-1,000/公噸之間，然 而因藻體內的油脂已被萃出，可能降低其做為餌飼料的營養價值及用 途，依國外評估剩餘藻體價格只約在US$ 400-500/噸之間，與大豆飼料 及相似原料價值相當。在本論文中，假定藻體做為飼料用途仍需進一步 推廣，其售價設定為NT$ 5,000元/公噸。而於敏感度分析中，將剩餘藻 體的價格範圍設定於NT$ 0-15,000元/公噸之間，其對於藻體成本的影響 如圖4.6所示。由圖知當剩餘藻體售價介於0-14,000元/公噸時，密閉式光 生物反應器生產的藻油成本由每公斤35.63元降至14.09元，而開放式培養 系統生產的藻油成本由每公斤34.40元降至1.73元，雖有一定的影響程 度，仍比高單價物質DHA的影響小。

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0

5 10 15 20 25 30 35 40

藻油成本, NT$/kg

剩餘藻體售價, NT$/Ton

密閉式光生物反應器 開放式培養系統

圖 4.6、剩餘藻體的售價對不同程序藻油成本的影響

5. 光合反應系統建置成本

開放式培養系統的建造成本比目前開發的密閉式光生物反應系統便 宜很多，在目前的研究都集中於降低密閉系統製造成本，在本論文中的 開放式培養系統為標準渠道池(Raceway pond)，最近亦有研究已將開放系 統及密閉系統詳細比較[Shen, 2009]。建造成本包括工程建置、場址準 備、主系統(渠道池、密閉反應器)建置、管線、水氣電輸送與供應、檢 測儀器及輔助機械等。此外，採收及萃取分離系統亦個別估算成本。依 據國外研究分析，開放式系統的建造成本約US$97,000/ha[Weissman, 1987]，此與本論文估算的成本相近。此外，在密閉式系統建造成本的分 析中，成本約在US$ 500,000-3,000,000/ha之間，亦在本研究估算成本內。

為進一步瞭解開放式與密閉式系統建造成本對經濟上的影響，密閉系統 以總投資金額之0.1-2倍，而開放系統以總投資金額之0.5-3倍加以分析其 影響。分析結果如圖4.7、圖4.8及圖4.9。

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

應性及壽命，未來將獲得更大的市場競爭力。 的影響，敏感度分析設定其範圍介於新台幣 5,000-200,000 元之間，分析結 果如圖 4.10 所示。

0 50000 100000 150000 200000 20

藻油成本由每公斤 20.45 元升至 30.31 元。對於密閉式光生物反應器，由於 初期投資成本很高，而每年土地租金只佔每年生產總成本的小部份(約 1.2%)，使得土地租金於 40 倍差異下，對於藻油成本的影響不大(約 10%)；

而對開放式培養系統而言，因每年土地租金佔每年生產總成本的 7.3%左 右，使其對於藻油成本的影響較高(約 45%)。

7. 碳交易收益

通常乾燥的藻體約含有 50 wt%的碳[Sánchez Mirón et al., 2003]，而所有 的碳則是由光合作用所吸收的 CO₂而來，所以生產 100 噸的藻體粗略估算 可固定 183 噸 CO₂，換算碳重量約為 50 噸 C。CO₂於白天光照期間需持續 的供應，並應用 pH 計的輸出訊號以控制 CO₂進流量，最小化 CO₂的損失 量及 pH 值的變化幅度。此外，可利用燃燒石化燃料的火力發電廠所排放的 CO₂做為生質柴油生產的原料[Sawayama et al., 1995; Yun et al., 1997]，這些 大量排放的 CO₂通常只需少量的成本或不需任何成本即可充足的供應。

於理想狀況下，由藻類所生產的生質柴油屬於碳平衡(即沒有碳的淨排 放)，實際上，在藻類培養、採收及製成生質柴油的過程中都會造成 CO₂的 排放，對於 CO₂的減量低於理想狀況。由於目前對於藻類產製生質柴油的 生命週期並未完全瞭解，因此，假設在理想狀況下，生產每噸乾燥藻體有 0.5 噸的碳收益，將其效益最大化並分析其影響，基於此則在密閉式光生物 反應程序產出的碳交易量達 19,800 噸/年，而開放式培養系統達 9,900 噸/

年。對於碳交易的敏感度分析，其收益價格設定由基於 2005-2007 年歐盟最 高交易價格的每公噸碳美金 50 元(新台幣 1,600 元)至預估於 2050 年可能的 每公噸碳美金 200 元(新台幣 6,400 元)之間[McFarland et al., 2004；Zhu et al., 2009]，在此範圍內的分析結果如圖 4.11 所示。

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

成本的6.6%、16.0%、13.6%及4.9%，對於藻油成本的影響較高，但與高單 價DHA售價、藻體產率及建造成本等的影響比較，則仍屬低影響項目。此 外，對於這些成本的變動幅度而言，亦屬較小變異性的項目。

經由各個項目對於藻類生質柴油經濟上影響的敏感度分析後，歸納出 藻體產率、藻體油脂含量、高單價產品DHA的價格、光合反應系統建置成 本等幾個項目對於經濟的影響很大。本篇論文透過敏感度分析所得的結 果，可做為未來藻類生質柴油發展上的參考及努力方向上提供建議，並加 速能源藻類商業化時程。