能源概论

【专家解说】：目前世界上正使用的能源有以下几种： （一）石油 石油素有“工业的血液”之称，是当今世界最重要的能源，又是近代有机化工的重要原料。石油泛指各种天然形成的可燃性液态碳氢化合物，常含有氧、氮、石蜡及硫等组分。在自然界中与石油共生的常有天然气，天然气也是非常重要的能源，其成因，开采和利用与石油相似。 （二）地热 地热是来自地球深处的可再生热能；它来自地球的岩浆和放射性物质的衰变。这种热能的储量相当大，但是开发不易，且受地质条件的限制。 （三）氢能 氢能的力量可参考氢气弹的威力；不过，氢能的大规模采集比较困难。 （四）燃料电池 燃料电池，是利用氢与氧起化学反应，变成水状时的化学能源，直接转变成电力的发电装置。即一般含有丰富氢原子的的天然气，可推动燃料电池发电。 （五）煤 煤的主要成分为碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素。 （六）核能 核能发电，是利用核分裂产生巨大的能量，制造高温高压的蒸气或气体，驱动发电机组发电。 （七）风力 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 （八）海浪 波浪发电，是将波浪之动能转换成电能。为了有效地吸收波能，波浪发电装置完全依据波浪上下振动特性而设计，利用稳定运动机制撷取波浪动能，然后再加以利用来发电。然而波浪之不稳定性及发电设备需固定於海床上，承受海水之腐蚀、浪潮侵袭破坏，以及效率欠佳、施工及维修成本相对过高等问题，限制了目前波浪发电之发展。 （九）潮汐能 海水水位因引力作用，产生高低落差现象，称之为潮汐；潮汐发电便是利用此一位能，转换而获得电能。通常在海湾或河口地区，围筑蓄水池，在围堤适当地点，另筑可供海水流通之可控制闸门，并於闸门处设置水轮发电机，涨潮时海水经由闸门流进蓄水池，并推动水轮机发电；退潮时海水亦经闸门流出，并推动水轮机发电。 （十）生物能 生物能资源，主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面。目前生物能的开发应用主要在农村建立以沼气为中心的能量物质循环系统或建立以植物为能源的发电厂等方面。 返回 二、太阳能 （一）何谓太阳能 1.组成太阳的物质 太阳由气体构成，直径约140万公里，是地球的100倍，是由氢气和氦气所构成。太阳辐射能可维持大约100亿年，目前以燃烧了五十亿年，所以太阳能再发光五十亿年。 2.太阳的结构： 太阳主要可分为四个部分： (1)核心：又称中心核，温度最高，大约1600万度 (2)辐射层：又称光球层，传送中心核的能量到外层，此层温度较低的部份叫太阳黑子，会干扰地球上的电子通讯活动。 (3)对流层：又称色球层，属於光球层外的一层气体 (4)日冕：在日全蚀时肉眼可见的光环 3.地球受太阳的影响范围 太阳的温度由中心核燃烧向外递减，表面上的温度约摄氏6000度。地球上所有的能源都直接或间接来自太阳，太阳的光和热就是太阳能，太阳的能量温暖了地球与生物，也造成了风力（太阳照射地面，使地面温度上升。热空气开始产生移动，热空气上升，冷空气递补而产生风）和水循环，例如：水力（蒸发、潮汐、波浪）。古代太阳能照射的生物遗骸则形成了化石燃料（石油、煤），太阳能是外来到达地球最多的能源，虽然其中30％反射回天空，47％转变成低温热能再辐射出去，21％ 推动生物循环，大约 2％变成风力、光合作用等。 4.历史上的太阳能 历史上记载第一个直接有系统的应用太阳能的人，可能是希腊科学家阿基米德(Archimedes)，传说他在纪元前215～212年间利用某种光滑反光器把太阳热能集中，烧毁围攻的罗马舰队； 1964年一位希腊工程师，将传说中的内容，用打磨非常光亮的铜盾100具，将离海岸90公尺远的木船利用太阳能著火烧毁，所以此传说之真实性似乎颇高。 返回 （二）太阳能的利用 1.生物转换利用太阳能—通过光合作用使太阳能吸收和储存在生物质内经过化学和生物处理，制成液体或固体燃料。 2.光热转换利用太阳能—利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能转换为机械能或电能。 3.光电转换利用太阳能—即通过半导体材料直接将太阳辐射能转变为电能(直流电)。 4.光化学转换利用太阳能—通过光解或电解作用的热化学方法制造氢气。 返回 (三)使用太阳能的优点 1. 普遍性 太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不 会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。 2.永久性 太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对於人类而言，这样的时间可谓是无限。 3.无污染性 现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性，因为使用太阳能可减少二氧化碳排放，缓和温室效应及酸雨，也不会增加或减少地球上的温度。 返回 (四)使用太阳能的缺点 1.太阳能发电受天候影响 当有阳光的日子，才能发电，亦即只有白天才能发电。受阴雨天影响，发电日子无法控制，风大的地方其热效率会降低。 2.装置成本过高 要收集足够的太阳光，就必须占用一大片土地，换句话说，装置必须具有相当大的面积，才能收集到足够的功率。 返回