能源轉換 教師: 顏維謀 電話: 0939-259-149 研究室: ZA105(榮譽校區A棟105室) 評量方式 : 期中考(30%)、期末考(30%)、 平時考(30%) 、平時表現(10%)

主要讀本 陳維新，“能源概論”，高立圖書有限公司，2009年2月/四版 王革華，“新能源概論”，五南圖書有限公司，2008年3月/一版 自編PowerPoint

第 一 章 簡 介 1-1　人與能源 1-2　能源與經濟 1-3　歷史能源事件 1-4　能源與環境 1-5　台灣能源現況

1-1　人與能源 普羅米修斯偷得火種及燧人氏發明鑽木取火

1-1　人與能源 美國自西元1800年到2006年止的能源消耗分佈圖

採用新的能源，包括了燃料與動力，如煤、蒸汽機、電力、石油與內燃機等。 在交通運輸及通訊上有重大發展，如蒸汽火車、輪船、電報及無線電等。 1-1　人與能源 人類近代文明的加速，則可回顧到1760至1830年間濫觴於英國的工業革命。工業革命造成了當時歐洲社會、經濟、文化及產業重大的改變，而其中在產業上較重要的特徵包含有： 採用了新的基本原料，主要是鋼鐵。 採用新的能源，包括了燃料與動力，如煤、蒸汽機、電力、石油與內燃機等。 在交通運輸及通訊上有重大發展，如蒸汽火車、輪船、電報及無線電等。 將科學應用於工業日益增多。

1-1　人與能源 現今世界人口維持在67.5億左右（2008年），比1950年多了約42億。而世界人口的預測結果則顯示，到了2050年的總人口數很可能為95.4億，其所衍生的糧食、水資源、能源及環境開發等問題都將成為人類與環境及萬物共存一重要的課題。 。

1-2　能源與經濟 一般而言，先進或已開發國家(developed country)的能源消耗量往往甚高於開發中國家(developing country) 或未開發國家(under developed country)；換言之，消耗能源較多的國家，通常其國內生產毛額(Gross Domestic Product, GDP)也越高。

台灣自1997至2006年每年GDP與 二氧化碳排放總量分佈圖 1-2　能源與經濟 台灣自1997至2006年每年GDP與 二氧化碳排放總量分佈圖 明顯地，近年來隨著GDP的逐年上升，二氧化碳的排放總量也跟著攀升，且攀升幅度高於GDP。此正說明著目前為止，經濟成長與能源及資源的消耗呈現高度的正相關。

1-3　歷史能源事件 歷史能源事件

1-3　歷史能源事件 歷史能源事件 伊朗革命 (Iranian revolution) 發生於1978到1979年間，結果油價由每桶22美元暴增至44美元，本次事件則稱為「第二次能源危機」。 美國總統雷根乃於1981年解除油價管制，在此期間，世界石油的消耗總量減少14%。 OPEC為奪回其對原油市場的分配權，因而增加產量並降低價格，結果於1986年油價幾乎降成1981年的三分之一。 1990年8月伊拉克入侵科威特，使得世界油價驟升並達到8年內新高。 1973年10月爆發以阿戰爭 (Arab-Israeli war)，國際原油價格暴增三倍，本次事件即稱為第一次「能源危機 (energy crisis)」。

1-3　歷史能源事件 歷史能源事件 6. 1998年，亞洲金融風暴、全球石油庫存的增加及兩年的暖冬，促使國際原油價格降至20年內的最低點。其後的一年內由於國際市場的強烈需求及OPEC的減產，造成油價上升3倍。1990年代末期，由於美國經濟衰退，加之2001年發生911事件，造成油價下降近一半。2004及2005年持續對石油的強烈需求、石油庫存的吃緊及石油蘊藏的不確定性，因而於2005年中葉將油價推至歷史新高。

1-3　歷史能源事件 歷史能源事件 近年及於未來數年，大部分石油需求的成長將可能來自於開發中國家，尤其是中國大陸及印度，同時，石油供應的成長則來自於沙烏地阿拉伯、科威特及阿拉伯聯合大公國。事實上，除了新興國家對石油強烈需求等，近年來政治因素 ( 如伊朗發展核電 )、氣候變化 ( 如2005年卡崔娜颶風 ) 、國際恐怖活動、人為油價炒作及全球經濟狀況等皆會導致世界石油價格十分敏感且強烈波動。 2008年1月3日油價達每桶100美元，此一指標性數字曾代表高油價的時代正式來臨。但隨後由於美國次級房貸事件造成金融風暴，使得全球經濟遭受極大衝擊，進而致使油價急速下跌。

1-3　歷史能源事件 2005年1月1日至2008年11月24日止國際原油價格變化圖

能源消耗有增無減 世界能源消耗 美國200年來能源消耗

1998年世界各國能源消耗比較圖。美國人口總數僅佔全世界4.6%，但能源消耗量卻佔全球1/4

世界商業性能源消耗 (1970年及1990年) 1970 1990 地區 能源消耗 每個人 (1018J) (109J/個人) 開發中國家 拉丁美洲 亞洲 非洲 31 8 19 4 12 26 10 137 16 110 11 34 49 22 工業國家 129 180 183 221 集中經濟 44 120 38 128 全世界 203 55 358 70

主要能源消耗類別 1998年世界及美國消耗的能源類別比例

開發中國家的能源使用比例 來源 百分比 生質 35 石油 26 煤 25 天然氣 8 其他再生能源 6 核能 ＜1

開發中國家的能源、GDP及人口成長

1-4　能源與環境 能源與環境 能源的運用事實上猶如刀之兩刃，雖然其對社會的進步與科技的演進有莫大的貢獻，但過去以來能源的開發卻也對環境造成極大的傷害、破壞及污染等。整體而言，能源使用對環境造成重大的影響有 空氣污染(含硫氧化物、氮氧化物及粒狀污染物等) 酸雨(acid rain) 溫室氣體(greenhouse gases)排放所造成全球暖化(global warming)現象 臭氧層破壞(ozone depletion) 核廢料(nuclear waste)處置

溫室氣體(greenhouse gases)排放 1-4　能源與環境 溫室氣體(greenhouse gases)排放

1-4　能源與環境 放射性物質對環境所造成的衝擊 三浬島事件發生於1979年3月28日，美國賓州哈里斯堡附近三浬島核電廠第二號機，由於一連串的機械與人為失誤，使得反應爐爐水降低，冷卻系統失效，進而使反應爐心燃料熔毀將近一半。雖然三浬島事件並未造成任何的死亡案例，但仍造成數千人的緊急疏散。 車諾比爾電廠，事件發生於1986年4月26日凌晨，起因於第四號機發生燃料棒破裂而導致爐心熔毀，熔融之燃料碎片與沸騰之水因快速之化學反應而產生水蒸汽爆炸，反應爐內之輻射物質外洩至大氣中，隨風飄散。當時，蘇聯當局共緊急疏散超過十萬人。此事故發生後數個月內造成三十餘人死亡，可謂核能發電史上最嚴重而慘痛之事故。

1-4　能源與環境 Three Mile Island

1-4　能源與環境 車諾比爾電廠事件

1-4　能源與環境 3E的平衡發展 經濟 (Economic) 能源 (Energy) 環境 (Environment)

能源與環境 能源、經濟、環境三者息息攸關 能源消耗空氣品質、土地、水資源 惡化 二氧化碳地球溫室效應、氣候變遷 二氧化硫酸雨 核分裂能放射性廢料、核能安全 環境覺醒世界地球日(1970.4.22) 全美國2000萬人走上街頭

環境覺醒效果 項目 1970 1997 世界人口 33億 58億 廢棄資源回收 800萬噸 4900萬噸 CO2排放量 140億噸/年 230億噸/年 CO2濃度 225 ppm 367 ppm 美國鉛排放量 204,000噸 4,000噸 空氣煙霧污染比 100 30 汽車排氣污染 1 SO2排放

溫室效應 CO2排放溫室效應 溫室效應全球暖化、氣候變遷 氣候變遷氣候反常、旱澇災難 全球暖化海平面上升、陸地消失 電影：Day After Tomorrow

1-5　台灣能源現況

1-5　台灣能源現況 民國90年台灣進口能源中，煤炭、石油及天然氣(含液化天然氣)佔能源供應比例各為32%、51%及7%(合計90%)，而民國109年預估值則為29%、46% 及14%(合計89%)，由此可知化石燃料仍為將來能源使用之主流。

1-5　台灣能源現況 我國2007年能源供應中各種燃料所佔的比例 我國能源百分之99.32%依賴進口

1-5　台灣能源現況 我國歷年能源供給與消費分佈

1-5　台灣能源現況

1-5　台灣能源現況 我國歷年能源供應中各種燃料所佔的比例

我國再生能源發電裝置容量累計表 單位：千瓦 資料來源：經濟部能委會，“中華民國94年6月能源統計月報” 時間 合計 成長率 慣常水利發電 1-5　台灣能源現況 我國再生能源發電裝置容量累計表 單位：千瓦 時間 合計 成長率 慣常水利發電 地熱 發電 太陽 風力 廢棄物能發電 垃圾焚化發電 沼氣 其他 2000年以前 2,233.2 - 1,819.9 281.0 5.4 126.9 2000年 4.5% 0.1 2.6 354.7 16.3 139.5 2001年 2,4959.9 7.0% 0.2 5.0 512.4 21.8 136.5 2002年 2,564.6 2.8% 0.3 125.1 2003年 2,569.4 0.2% 1,908.7 0.5 121.1 2004年 2,601.5 1.2% 1,907.7 0.6 8.5 541.8 2005年5月底 2,623.9 0.9% 1,909.7 0.7 18.9 2010年（目標） 5,139 2,168 50 21 2,159 741 資料來源：經濟部能委會，“中華民國94年6月能源統計月報”

1-5　台灣能源現況 全國能源會議 1998年5月26及27日 就「氣候變化綱要公約發展趨勢及因應策略」、「能源政策與能源結構調整」、「產業政策與產業結構調整」、「能源效率提升與能源科技發展」及「能源政策工具」五項議題進行深入探討 重大宣示： 我國要積極參予全球性對抗氣候變遷行動，善盡國際社會的責任。 節約能源與使用新能源與淨潔能源為「無悔策略」，要積極推動。 大幅提高汽電共生、再生能源及其他淨潔能源容量。

第二次全國能源會議 2005年6月20及21日 穩定能源供應 提高能源效率 開放能源事業 重視環保安全 加強研究發展 推動教育宣傳 1-5　台灣能源現況 第二次全國能源會議 2005年6月20及21日 穩定能源供應 提高能源效率 開放能源事業 重視環保安全 加強研究發展 推動教育宣傳

穩定能源供應 (二) 提高自主能源： 1. 自主能源比例由2004年的2.2%提高至2025年的4-6%。 1-5　台灣能源現況 穩定能源供應 (一) 強化整體能源供應安全機制，並加強跨國能源合作之機會。 (二) 提高自主能源： 1. 自主能源比例由2004年的2.2%提高至2025年的4-6%。 2. 積極發展無碳之再生能源推廣使用。 (三) 能源多元化之項目： 1. 擴大低碳(天然氣)之潔淨能源使用。 2. 致力於潔淨化燃煤的使用。

(Sustainable Development) 1-5　台灣能源現況 永續發展 (Sustainable Development) 1987年所提出的構想，指出社會不應只顧眼前經濟發展所進行的資源開發，而損及下一代的權益。 以亞洲為例，亞太經濟合作會議(Asia-Pacific Economic Cooperation, APEC)之間較有共識的永續能源利用是允許經濟發展的能源需求增長，但要求政策上推動過渡能源 ( 如天然氣)的利用，並投入能源新利用的研發及推廣再生能源。

目前政府研發推廣重點 1. 再生能源開發技術：太陽熱能技術、太陽光電能技術、風力發電技術、地熱利用技術、海洋能技術、廢棄物能源利用技術。 1-5　台灣能源現況 目前政府研發推廣重點 1. 再生能源開發技術：太陽熱能技術、太陽光電能技術、風力發電技術、地熱利用技術、海洋能技術、廢棄物能源利用技術。 2. 能源核心利用技術：燃料電池與氫能技術、淨煤及分散式發電技術、電動機車技術。 3. 能源節約技術：電力電子技術、電力監控技術、照明省能技術、低污染燃燒技術、冷凍空調技術、廢熱回收技術、化工製程技術、電熱省能技術。 能源管理技術：用電器具效率管理、產業節約能源管理、需求面管理、車輛耗能標準管理、建築物能源管理。 節能技術開發：綠建築節能技術、產業能源效率提昇、高效率設備生產技術、新世代省能產品技術。

台灣近年來推動生質燃料的時程表 年 生質柴油 生質酒精 2006 公車推廣計畫 2007 綠色城鄉推廣計畫 綠色公務車先行計畫 2008 1-5　台灣能源現況 台灣近年來推動生質燃料的時程表 年 生質柴油 生質酒精 2006 公車推廣計畫 2007 綠色城鄉推廣計畫 綠色公務車先行計畫 2008 全面實施B1 2009 都會區E3計畫 2010 全面實施B2 2011 全面實施E3

1-5　台灣能源現況 能源管理法 「能源管理法」自民國69年8月8日首次公布以來，已歷經81年、89年及91年三次修正。目前內容共有五章，具三十條文，分成第一章總則、第二章能源供應、第三章能源使用與查核、第四章罰則及第五章附則。

京都議定書(Kyoto Protocol) 1997年12月，聯合國贊助下，167個國家簽定，限制已開發國家溫室氣體排放 2008~2012年，這些國家溫室氣體排放量較1990年水準平均再降5%(美國7%) 事實美國能源部預估2010年增34% 溫室氣體二氧化碳(83%)

京都議定書(二) 2008~2012年較1990年氣體排放增減標準 歐盟:-8% 美國:-7% 日本、加拿大:-6% 東歐各國:-5~8% 蘇俄、紐西蘭 烏克蘭:0% 愛爾蘭、澳大利亞、挪威:10%、8%、1% 開發中國家:沒有規定

京都議定書(三) 生效條件 全世界溫室氣體排放量55%以上的55國簽署 簽署情形 1998.12:美國 2002.3:歐盟 2002.6:日本 至此已超過55國，但排放量僅佔36% Why?2001.3美國(佔排放總量25%)宣佈退出

京都議定書(四) 於我國時間 2005/2/16正式生效。 廢氣排放控制：控制二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氫碳氟化合物、全氟化碳、六氟化硫 六種廢氣的排放量。 目標：以1990年數字為基準，對 35個工業國家指定數據目標與廢氣排放限制，要求限期達成。 交易：允許 35個工業國家的廢氣排放量「交易」，擁有廢氣排放「餘額」的工廠，得以餘額和超過排放限制的工廠進行交易。 聯合作業：允許各國在35個工業國中的其他國家協助發展減少廢氣排放計畫，提供協助國家將可得到「優惠」。 環境淨化發展機制：以相同的作法，對向開發中國家、其他參與京都議定書國家，提供降低廢氣排放協助者給予優惠。

美國反對京都議定書 1998年柯林頓政府時期簽署議定書，但遭國會反對 布希上任後於 2001年以「減少溫室氣體排放將會損害美國經濟發展」和「發展中國家也應該承擔減排和限制溫室氣體的義務」為理由，拒絕批准 美國是八大工業國之中惟一拒絕執行「京都議定書」的國家 俄國於2004年10月正式簽署和核准，議定書生效大局抵定

京都議定書對我國衝擊 我國二氧化碳排放總量已達2.6億公噸，若確實執行，目標訂於降至1990年之1.2億公噸排放水準，則我經濟平均成長率將降0.4至0.6% 依國際環保公約之經驗，我國既使不簽署公約及享受權利，但相關義務，卻仍需履行，若不遵守，將承受貿易制裁。 釐定京都議定書生效後的我國能源結構調整方向 --包括是否開徵碳稅以及是否抑制小客車成長等