綠色能源科技之發展與應用

地球生病了

明天過後，真的發生了！ 全球暖化 天災不斷 氣候異常 環境惡化

人類未來五十年將面臨的十大問題 ENERGY WATER FOOD ENVIRONMENT POVERTY TERRORISM & WAR DISEASE EDUCATION DEMOCRACY POPULATION 2003 6.3 Billion People 2050 8-10 Billion People

傳統能源之全球蘊藏量預估 石油 天然氣 煤 鈾 (資料來源: BP 2002、World Nuclear Association)

高油價的時代來臨 100美元？ 過去一年國際油價飆漲！ 未來油價 全球能源需求仍不斷上升 石油蘊藏量 持續下降 2005年9月創70美元歷史新高 未來油價 全球能源需求仍不斷上升 石油蘊藏量 持續下降

京都議定書 (Kyoto Protocol) 背景： 人類經濟活動大量使用化石燃料，造成二氧化碳等溫室氣體的濃度急速增加，產生全球氣候變遷加劇的現象 為了抑制溫室氣體的排放，防制氣候變遷，聯合國於1992年地球高峰會舉辦之時，通過「聯合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)」 1997年12月公約第三次締約國大會，通過具有約束效力的京都議定書，以規範工業國家未來之溫室氣體減量責任。 目標： 2008年至2012年，工業國家的溫室氣體排放量要比1990年再減少5.2% 歐洲聯盟及東歐各國削減8%、美國7%、日本、加拿大、匈牙利、波蘭減少6%，另冰島、澳洲、挪威則各增加10%、8%、1% 現況： 對各國能源及環境政策影響最大的國際公約 2005年2月16日正式生效，目前已批准議定書的國家已達一百四十三國 (附件一國家排放總量占61.6%) 美國仍拒絕加入 管制六種溫室氣體排放：CO2、CH4、N2O、 HFCs、PFCs、SF6 二氧化碳、甲烷、一氧化二氮（笑氣）、氫碳氟化合物、全氟化碳、六氟化硫

我國能源供給結構 進口能源依存度： 87.3% 95.9% 97.7% 我國自有能源貧乏，97.1%依賴進口。 進口能源依存度： 87.3% 95.9% 97.7% 我國自有能源貧乏，97.1%依賴進口。 我國能源需求快速成長，平均年成長率約 5.8%。 (資料來源: 經濟部能源局)

電力裝置容量配比 1993-2003年年平均成長率:總裝置容量 : 3.2% 尖峰負載 : 5% 12％ 14 21 20 33 12％ 1993-2003年年平均成長率:總裝置容量 : 3.2% 尖峰負載 : 5% 4,004萬瓩 12％ 14 21 20 33 2,115萬瓩 12％ 25 3 30 備用容量率(註)： 4.2 % 14.6 % 尖峰負載(萬瓩)(註)： 1,767 2,859 民營電廠占比： 0% 14% 汽電共生占比： 9% 17%

未來電源供應之主力預測 (EJ/a：1018Joul/year) 資料來源： German Advisory Council on Global Change, 2003

一般所稱的「再生能源」 再生能源 Renewable Energy 太陽能 風能 生質能 水力 地熱能 海洋能 能量主要來自太陽 能量主要來自地球 能量部分來自太陽、部分月球 再生能源定義： 自然循環－生生不息，短期內即可循環再利用 可永續使用－不導致整體自然資源的減少 屬於初級能源－與化石燃料、核能同位階

太陽熱能應用中目前最具效益：太陽能熱水器 一、太陽能熱水器分為(1).家庭應用(2).大型宿舍應用(3).溫水游泳池應用及 (4).工業製程預熱等應用，目前中國大陸是全世界發展最迅速的市場， 2006年預估年安裝面積將達1600萬平方公尺。 二、其餘：(1)太陽能熱風乾燥、海水淡化、空調等應用則受限於經濟效益， 尚未能大量普及應用。 (2)太陽熱能發電在現階段技術未能有所突破，因此仍需廣大的 土地面積，所以目前世界上也僅有少數(美、法、西班牙及澳 大利亞等)有興建或規劃中的應用系統。

家用系統 太陽能熱水系統 太陽輻射能 冷水 熱水 儲熱桶 集熱器 太陽輻射能 冷水補充 輔助電熱器 熱水供應 利用熱虹吸原理

大型系統 太陽能熱水系統 太陽輻射能 泵浦循環 冷水 熱水 與電熱或瓦斯或 燃油鍋爐搭配 宿舍一樓 宿舍二樓 宿舍三樓

大型太陽能熱水系統

太陽能熱水器應用於廚房 國內目前國中小學設置有廚 房者大多為平台式屋頂,非常 適合裝設太陽能熱水器

太陽能溫水游泳池和空氣加熱器

太陽能烹調器 太陽能製水機

太陽熱能發電系統 集中塔式 發電系統 拋物線槽式 發電系統

太陽熱能發電系統(新型) 澳洲預定於2006年建立一座高約 1000公尺的太陽能塔作為發電系 統，這座發電量為200MW的電廠 將供應20萬戶住宅用電，預算約 新台幣200億元 原理 太陽光加熱直徑約 1.5公里的玻璃,使 它形成類似溫室的 功能，此玻璃邊緣 約 3公尺高，逐漸 延伸到高塔基座周 圍為25公尺高，進 入高塔後變成一股 上升氣流，塔身讓 空氣透過32台渦輪 機而轉動發電 約1.5公里

太陽光電發電系統的逐漸應用

太陽光電發電原理

太陽能電池的種類 多晶矽 (12-14%) 單晶矽 (15-18%) 非晶矽(5-7%)

太陽光電發電系統應用 太陽光電發電系統 獨立電源(獨立型系統) 輔助電源(併聯型系統) 混合型(防災併聯型、...) 電力轉換器 (電力調節器) (Inverter、 Conditioner) 蓄電池(Battery) 太陽光電發電系統 單元太陽電池 (Unit Solar Cell) 太陽電池模板 (PV Module) 太陽電池組列 (PV Array) 獨立電源(獨立型系統) 輔助電源(併聯型系統) 混合型(防災併聯型、...)

太陽能發電系統應用 噴水池，時鐘，路燈等 抽水灌溉應用

太陽能發電系統應用 太陽能庭園燈 太陽能地燈 太陽能道路分隔燈

太陽光電消費性產品 Solar PV charger Solar PV Jacket

太陽光電應用－偏遠地區 新彊安裝光電模板的小屋 西藏販賣光電模板的小店 資料來源：Renewable Energy World，Sep- Oct., 2003

太陽光電各類應用方式

太陽光電各類應用方式

併聯型太陽能發電系統 併聯型

台灣太陽光電案例 南投縣 清境農場 設置容量：10.08kWp 高雄縣湖內鄉住宅 設置容量： 6.6kWp 台北市 福安紀念館 高雄縣湖內鄉住宅　 設置容量： 6.6kWp 台北市　福安紀念館 設置容量：19.8kWp 台北自來水事業處　設置容量： 6.48kWp

能源情境－風力能 陸上2MW(40%效率)，海上5MW(50%效率)風力發電機 台灣本島沿海陸地及近海地區 澎湖群島地區(海底電纜線) 　能源情境－風力能 陸上2MW(40%效率)，海上5MW(50%效率)風力發電機 台灣本島沿海陸地及近海地區 澎湖群島地區(海底電纜線) 迎風面山坡

應用及原理 大型風力機發電與電力網併聯方式為主流

風力發電技術演進 世界最大的摩天輪 London Eye Ø 135 m Boeing 747 W 65 m

應用及原理 什麼狀態下運轉或停止

大型風力發電機介紹 現今商業化主流風力機為水平軸、三葉式翼型風力發電機 轉子中心高度

應用風力發電的考量 噪音 生態 荷蘭曾評估因不同人為因素造成鳥類死亡的比較

　世界應用案例分享 農田、山脊、海岸線、海堤共構 聳立於高速公路旁

農田、公路旁

世界應用案例分享－海上風電 2004年為止，全世界有15個海上風電場，共590MW，預計到2009年歐洲將有8,537MW。 　　世界應用案例分享－海上風電 2004年為止，全世界有15個海上風電場，共590MW，預計到2009年歐洲將有8,537MW。 全球最大離岸式風力電場 丹麥（2003）Nysted 165.5 MW (72部2.3MW)

台灣的風力發電潛力 2004年風力發電約20MW，規劃中約為650MW，2010年目標為2,159MW，最大潛力為3,000MW 　台灣的風力發電潛力 2004年風力發電約20MW，規劃中約為650MW，2010年目標為2,159MW，最大潛力為3,000MW 雲林麥寮(4×660 kW) 澎湖中屯(8×600 kW) 竹北春風(2×1,750 kW) 中屯二期 2.4 MW 核三廠 4.5 MW

小型風力機 亦可以機械作功 讓學生瞭解風能

能源情境－生質能 能源農業(能源作物如油菜、向日葵、甘蔗等)使用一半農地 家庭廢棄物及事業廢棄物全部資源化及能源化 (油、氣) 進口棕櫚油、棷子油製成生質柴油、進口蔗糖製成酒精(汽油)

國內第一座固態衍生燃料示範廠 經濟部能源局 工研院 花蓮縣政府 花蓮縣豐濱鄉 處理量1000 kg/hr都市垃圾

偏遠地區垃圾處理另一選擇方案 無廢水及戴奧辛問題 易孳生蚊蠅 僅排放少量乾燥過程所產生的水蒸氣 產生惡臭及沼氣 易污染地下水源 可永久運轉 一般垃圾掩埋場 廢棄物衍生燃料製造廠 無廢水及戴奧辛問題 僅排放少量乾燥過程所產生的水蒸氣 可永久運轉 設備使用年限長達20年 RDF作為水泥窯與鍋爐燃料 易孳生蚊蠅 產生惡臭及沼氣 易污染地下水源 場址容量有限 飽和後場址無法有效再使用

沼氣利用技術 畜牧廢水：豬隻糞尿廢水為大宗 家庭污水：都市污水處理場 城鎮垃圾：垃圾掩埋場為主 各行業廢水(物) ：食品業、紡織業、 膠帶業等 沼氣利用技術 沼氣純化設備 沼氣儲存設備 沼氣發電機 台北市山豬窟掩埋場沼氣發電系統 台南新市統一公司食品廠沼氣發電系統（工研院技術）

生質燃料的前景看好 巴士 校車 公車 生質柴油 甲醇汽油 酒精汽油

地熱直接利用 溫泉觀光 水產養殖 溫水泳池 溫室栽培

地熱能發電應用 GEYSERS, USA (此區域共19座,880 MW) LARDELLERO, ITALY 世界第一座地熱電廠

國內應用案例 地熱資源調查 （民國54~74年） 土場11號井 （民國73年） 清水4號井 （民國65年） 大屯馬槽E-205號井 （民國58年） 清水地熱先驅試驗電廠 （民國70~82年） 土場地熱利用示範區 （民國74~83年）

　能源情境－海洋能 西海岸：波浪能、潮汐能 東海岸：海流能，溫差發電、波浪能、潮汐能 在海上以風力機及海洋能發電機組成主要電力供應體系

波浪發電 利用波浪之機械能（動能及/或位能）轉換為電能 LIMPET(英國Wavegen, 2000) 500 kW LIMPET(英國Wavegen, 2000) Wave Farm 750 kW PELAMIS(英國OPD, 2003)

海流發電 利用海洋中強勁海流之動能轉換為電能 Seaflow (英國MCT, 2003) Stingray(英國TEB, 2002) 300 kW Seaflow (英國MCT, 2003) 150 kW Stingray(英國TEB, 2002)

潮汐發電 海潮漲落引起潮流產生電力（潮差5公尺以上） 美國Annapolis, 1984 法國La Rance, 1966 30 MW

溫差發電 (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC) 利用海洋表層與深層（約1,000公尺）海水的溫度差(20℃以上）為熱源，將此熱能轉變成機械能帶動發電機發電 主要分佈於赤道附近之熱帶及亞熱帶地區

我們只有一個地球需要你我共同來努力 THANK YOU