國立馬公中學 永續能源與節能減碳科技活動 題目： 認識目前最夯之再生能源 台灣電力公司 台中電廠 張進發 97.11.23

內容綱要 一.再生能源簡介 二.目前最熱門之再生能源概述 三.面對當今能源問題我們應有的對策 四.結 語 (ㄧ) 太陽能 (二)水力發電 (三) 風力發電 (四)生質能源 三.面對當今能源問題我們應有的對策 四.結　語

一. 再生能源簡介: (一)再生能源定義: 係指可以固定或循環性 再補充之能源 亦稱無盡能源 或非耗竭性能源 『 Renewable Energy 』 係指可以固定或循環性 再補充之能源 亦稱無盡能源 或非耗竭性能源 (Non-Wasting Energy) 亦有人稱之為『綠色能源』 或『潔淨能源』

一.再生能源簡介: (二)再生能源為何成為目前最夯議題: ∵人類對能源需求不斷增加 價格愈來愈高帶來通膨及糧荒問題 目前使用之主要能源蘊藏量愈來愈少 衍生溫室效應問題愈來愈嚴重 核能發展仍然阻力重重 ∴人類不得不積極尋求取代傳統 能源之能源

一.再生能源簡介: (三)再生能源目前發展實際狀況: 『再生能源』取自自然界為自產能源 理論上取之不盡 唯實際使用特性上『再生能源』普遍具有 下列共同問題： 1.能源密度低 2.供應不穩定 3.成本較高

二.目前最熱門之再生能源概述

(ㄧ) 太陽能 1.概述 (Solar Energy) 對人類而言太陽輻射 是超乎人類需要量的巨大能源 如植物的光合作用、乾燥作物、生產食鹽等 於今日燃料短缺、價格高漲、環境汙染下 人類對此種長期產熱 而不至汙染環境之能源均積極開發研究

2.太陽能利用的型式 太陽能的利用主要有兩種， (1)光電轉換： 將太陽光的能量轉換為電能 如太陽能電池 (2)光熱轉換： 利用太陽能給水加熱 a.太陽熱能發電 b.太陽能熱水器

3.太陽能熱水器 利用太陽能集熱器 來吸收太陽熱能 經過金屬板的導熱過程 傳到管內的水中

4.太陽光電池(Solar Cell) (1)利用光電效應將太陽輻射熱 轉變為電力之裝置 (2)原理 將高純度半導體材料加入 一些不純物使其呈現不同性質 加入硼可形成P型半導體 加入磷可形成N型半導體 把PN型半導體接合 當光入射時會產生 電子和電洞 因此產生電流而有電力

5.太陽熱能發電 透過高溫油把熱量傳送 給水，生成水蒸汽， 以帶動汽輪機生成電能 跟隨太陽轉動的 凹面鏡與平面鏡， 把陽光集中於聚焦 線上的真空隔熱吸 收管中 透過高溫油把熱量傳送 給水，生成水蒸汽， 以帶動汽輪機生成電能

(1)優點 (2)缺點 6.太陽能的優缺點 a.普遍性－太陽光照射面積散布 地球大部分角落 b.永久性－能量至少有六百萬年的期限 c.無污染性－不會產生環境污染 d.發電時段與尖峰用電同步 (2)缺點 a.能量密度低，需有效收集 b.穩定性差，受晝夜、 地理及氣候影響 c.太陽能光電發電裝置成本高

7.台中電廠太陽能開發狀況 容量 72KW 太陽能發電機組一套 投資金額: 1,400萬元 96、12 、27商轉 發電成本≒11元/度

台中電廠太陽能開發狀況 照度：88 發電量：48kw

(二)水力發電 1.水力發電原理 水力發電係利用河川、湖泊等位於高處 具有位能的水流至低處 將其中所含之位能轉換成水輪機之機械能， (Hydroelectric Power Generation) 1.水力發電原理 水力發電係利用河川、湖泊等位於高處 具有位能的水流至低處 將其中所含之位能轉換成水輪機之機械能， 再藉水輪機推動發電機產生電能

2.水力發電型式 (3)抽蓄式 (1)川流式 (4)調整池式 (2)水庫式

3.水庫式水力發電流程示意圖

4.抽蓄水力發電 (2)發電機具發電機與馬達雙重功能 (1)建上池與下池， 於深夜、假日電力系統離峰負載輕時 利用核能或燃煤基載機組多餘電力 『 Pumped-Storage Hydro-Power Generation 』 (1)建上池與下池， 於深夜、假日電力系統離峰負載輕時 利用核能或燃煤基載機組多餘電力 將下池水打回上池 當系統用電尖峰時 則上池水洩放至下池 帶動水輪機發電機發電 (2)發電機具發電機與馬達雙重功能

抽蓄水力流程示意圖

問題探討： 1.『抽蓄水力發電』歸屬『水力發電』 你認為合理乎? 2.『抽蓄水力發電』歸屬『再生能源』乎? 3.你認為『抽蓄水力發電』 具經濟效益嗎?

5.水力發電量 KW＝ Q =流量，每秒立方呎 H = 水頭，呎 Q (H－h)η H = 液流水頭損失之水頭，呎 11.8 η = 水輪機及發電機效率 11.8 = 轉換因素 其因次為 FT4/KW-sec

水輪機 水壩

6.水力的優點 a.水力分布廣闊且能量豐沛 b.水體本身不污染環境，可儲存性高 c.提供廉價電力及尖峰時段電力調度 d.興建水壩蓄水，可管制洪水氾濫 提供穩定水源 e.協助解決世界能源 短缺問題。 f.減緩溫室效應 及降低環境污染 德基水力電廠

7.水力開發的缺點及限制 a.受限地形與地理環境，水資源不均 發電量有限 b.水庫建造耗資巨大 c.水庫區遷移人口成為經濟弱勢族群 d.水庫淹沒廣大土地，無法永續利用 e.環保意識抬頭 新建水壩備受阻礙 f.影響生態環境 及河川水文 明潭抽蓄發電廠

你吸收了沒? 1.再生能源為何成為目前最夯議題? 2.太陽能有那兩種利用型式? 3.哪些是影響水力發電量之因素? 4.依教科書敘述： 建造水庫除可有發電功能外還有那些功能?

1.概述 (三) 風力發電 風力發電 2.轉換器功能： 係利用風車葉片 (Rotation Blade) 收集風力的動能 然後傳到旋轉軸 『Wind Power』與 『Wind Energy』 1.概述 風力發電 係利用風車葉片 (Rotation Blade) 收集風力的動能 然後傳到旋轉軸 帶動發電機發電 2.轉換器功能： 發電機產生10~20Hz 之交流電並不穩定 故予以轉換為直流電 再利用震盪器轉換為 60Hz穩定之交流電 輸入電力系統

3.風力發電原理 (風電比) 藉由空氣的氣動力作用 風力機無法轉換 （包括升力及阻力） 全部風能， 轉動葉片以擷取風的動能 進而轉換成電能 風力機無法轉換 全部風能， 輸出效率約20～40％ (風電比)

4.風力發電機如何保持最大出力運轉? 風機設有依風向與風速 自動調整葉片角度與迎風向之功能 以隨時收集最大風能來產生最大電力 葉片面與風向成900(垂直)時出力最大 角度愈小出力愈小

考考你!! 若颱風期間風速平均超過28m/s 連續10分鐘 達不允風機運轉標準 則葉片面與風向會成何種角度?

5.風能的優缺點 (1)優點 a.能量巨大，取之不盡 用之不竭 b.週而復始，可以再生 c.分佈廣泛，利用方便 d.不污染環境 不破壞生態 e.就地可取 無須長途運輸。

(2)缺點 a.風的不穩定高 發電品質較不穩定 b.受地形影響大 地區差異顯著 c.降低土地利用價值 d.風能產生電力有限 e.發電時段較不易與尖峰 用電同步 f. 其 它

為什麼風力發電機 為最具發展潛力之 綠色能源 ? 目前台灣每度電成本已有2元左右實績 若電價提高設置意願更高!!

共設 2,000 瓩/部 風力發電機 22 部 總投資金額：17.8億元 預估發電成本：1.88元/度 預估容量因素：27.6% 6.台中電廠風力發電機組概況(2-1) 你認為它能替代 煤炭及核能發電嗎?? 共設 2,000 瓩/部 風力發電機 22 部 總投資金額：17.8億元 預估發電成本：1.88元/度 預估容量因素：27.6% 94.12.06 第一部機併聯

7.台中電廠風力發電機組概況(2-1) 啟動風速 每秒4公尺 額定風速 每秒15公尺 停止風速 每秒25公尺 葉輪半徑 35公尺 轉子中心高度 65公尺 葉輪高度 35m 葉輪中心 高度65m 風速? m/s達颱風標準??

(四)生質能源 1.概述(2-1) 『 Biomass Energy 』 生質能為涵蓋甚廣的一種能源 生質能係指單位面積內 經由太陽光(熱)能輻射作用 而將生物型態改變， 組成為可加以利用的合成燃料能源

1.概述(2-2) 生質能包括木柴、木屑、農產品 及其廢棄物、沼氣等 此些燃料經各種轉換過程， 使所含碳水化合物起化學變化 而生成各種液體或氣體燃料 如甲醇、甲烷或合成氣 甲醇(CH3OH) 木精 假酒是掺木精或酒精? 乙醇(C2H5OH) 酒精

2.

3. 生質能源推展面臨之窘境 ∴ 愈來愈受世界各國重視 (1) 概述 依生質能源之循環理論確可避免人類 使用能源，卻相對產生CO2排放問題 屬既兼顧環保並可永續經營之能源 ∴ 愈來愈受世界各國重視

(2)發展生質能源實務面 為什麼 要發展 土地種燃料 生質能源? 的理念 種植植物 提煉醇或酯 較石化燃料 能源自主 可減少CO2排放量 可降低對 石化燃料依賴

(3)發展生質能源負面效應 (4-1) 主要生質能源 棕櫚油 玉米.大豆.甘庶.. 砍伐樹林改種與 糧作短缺 大量使用肥料 搶進口 限出口 原有森林吸收 CO2功能降低 及化學污染 世界糧荒

∴ 對地球環境衝擊不亞於傳統石油 (2)發展生質能源負面效應 (4-2) 據環保組織『地球之友』稱 馬來西亞森林濫伐， 有87%歸因民眾 伐木改種生質柴油作物引起 ∴ 對地球環境衝擊不亞於傳統石油

資料來源：時報周刊 1568 期

奈ㄢㄟ？ (2)發展生質能源負面效應 (4-4) 糧荒加劇 發展生質能源 造成世界糧荒? 油價大漲 玉米、大豆 世界各國競相 價格上漲 新興經濟國家對 礦產與石油需求 農田（麥田） 改種玉米、大豆 世界各國競相 尋找油源 發展生質能源 造成世界糧荒? 玉米、大豆 價格上漲 油價大漲 玉米、大豆 主要生質源來源 尋找替代能源 可減少 CO2排放又可減少 對石油依賴

可否聽過 生質柴油??? Bio- diesel 以果實、種子、植物油或動物脂肪， 經由化學處理而來。 速食店烹炸使用過的油也是來源之ㄧ 生物柴油使與礦物柴油混合成混合柴油

生質柴油於台灣推展概況 96.07於嘉義桃園試辦ㄧ年 未聞對車子有不良影響 97.07.15起全台加油站強迫加B1生質柴油 生質油係80%廢食油加20%農作物油 B1生質柴油煉製成本較超級柴油高0.1元/ 公升 由政府吸收

失去永續發展的基礎並禍貽子孫 三.面對當今能源問題我們應有的對策 (一)當前能源環境 現有能源使用將耗褐且各種能源使用 皆有其負面影響 如果我們繼續依靠資源的高消耗、 低效率來刺激和支撐經濟增長， 極可能面臨未富而資源先枯、 環境先衰的窘境， 失去永續發展的基礎並禍貽子孫

經濟與環保 兩難抉擇 經濟 環保 現階段若抑制CO2排放量 代表抑制石化燃料之使用 核能、水力、再生能源能替代困難 經濟成長必受影響 拼經濟 顧環保

(二)個體作為 心靈改革，建設節約型社會 子 曰：『取地之財而節用之』 荀子曰：『強本而節用，則天不能食』 『本荒而用侈，則天不能使之富』 子　曰：『取地之財而節用之』 荀子曰：『強本而節用，則天不能食』 　　　　『本荒而用侈，則天不能使之富』 所謂『生活水準』之定位

(三) 依能源結構降低溫室氣體 核能 CO2減量 資料來源：物理雙月刊 提高能源使用效率 能源供應端減量 加速推動再生能源 1.節約能源 2.使用高效率家電產品 3.綠建築物及節能建材 4.能源查核 5.教育與宣導 能源供應端減量 1.提升火力電廠熱效率 2.建置高效率發電機組 3.研發CO2捕集方式及CO2封存方法 4.使用低碳燃料 CO2減量 加速推動再生能源 1.太陽能 2.風　能 3.生質能 4.其它再生能源 5.新能源 發電／推廣交通工具 1.油電混合車輛 2.電動車輛 3.大眾運輸工具 4.建築新的輸配設置 5.氫能/燃料電池動力車 　　政　　策 1.高電,油價政策 2.燃料稅隨油徵收 資料來源：物理雙月刊

你的認知!! 高電價,高油價政策能達到以價制量 及降低CO2排放量嗎???

四、結　語 節能減碳救地球! 節能做得好，後代子孫沒煩惱！ 節能做得好，省錢又環保！ 證嚴法師說: 減緩地球暖化由個人『心靈環保』做起

你、我、他皆為地球一份子！ 減少CO2排放 “毋庸質疑” 從現在做起！ 厲行節約! How to do?

1.少吃肉比少開車有效 全球溫室氣體總量 (1)肉品生產佔18% (2)交通運輸佔13% 2.肉品生產 森林砍伐→飼料製造與運輸 →運輸工具使用石化燃料 →牛羊打嗝與排氣 3.牛羊打嗝與排氣排出CH4 溫室效應為等量CO2的23倍

簡 報 完 畢 敬請指導

你吸收了沒? 4.依計劃六月四日各位同學夜宿那兒? 1.各種再生能源之發展，目前共同存在問題為何? 2.發展生質能源為何會帶來世界糧荒問題? 3.少吃肉為何可減緩地球暖化之問題? 4.依計劃六月四日各位同學夜宿那兒?