8-1 能源種類 8-2 能源的環境衝擊 8-3 能源現況 8-4 能源未來發展趨勢 8-5 節約能源 Chapter 8 能源與環境 8-1 能源種類 8-2 能源的環境衝擊 8-3 能源現況 8-4 能源未來發展趨勢 8-5 節約能源

8-1 能源種類

8-1-1 化石燃料 古代生物成分變質而成的能源稱為化石燃料或化石能源。包括： 8-1-1 化石燃料 古代生物成分變質而成的能源稱為化石燃料或化石能源。包括： 煤炭：依含碳量的多寡，煤可分為褐煤 (30%)、亞煙煤 (40%)、煙煤 (50~70%) 及無煙煤 (90%)。 石油：採出地表的石油叫原油，原油再加以煉製，可提煉出汽油、煤油、柴油及柏油等產品。 天然氣：又稱天然瓦斯。將其液化，使體積變成氣體的1/600，液化天然氣簡寫為LNG。

圖8-2 化石燃料形成過程

表8-1 天然氣成分 成 分 總比例 飽和碳氫化合物 甲烷 85% 乙烷、丙烷、丁烷 13% 環烷烴 環己烷 2% 芳香族烴 苯、甲苯 表8-1 天然氣成分 成　 分 總比例 飽和碳氫化合物  甲烷 85% 乙烷、丙烷、丁烷 13% 環烷烴  環己烷 2% 芳香族烴  苯、甲苯 氣體元素 氦、氬、氮 其　他 二氧化碳、硫化氫、水

8-1-2 核能 理論上，產生核能有兩種： 目前的核能發電，主要是利用鈾 -235原子核的分裂所產生的能量來運轉發電機。 8-1-2 核能 理論上，產生核能有兩種： 核分裂 (fission) ：重元素 ( 例如鈾、鈽 ) 吸收中子分裂成為二質量約相等之分裂產物，並釋出大量能量之反應 核融合 (fusion) ：兩輕元素融合產生新元素，並釋放出大量能量之反應。 目前的核能發電，主要是利用鈾 -235原子核的分裂所產生的能量來運轉發電機。

8-1-3 太陽能 太陽能在收集上有其先天上的缺點 稀薄的能源：需要廣闊面積才能收集到足夠人類使用的能源 8-1-3 太陽能 太陽能在收集上有其先天上的缺點 稀薄的能源：需要廣闊面積才能收集到足夠人類使用的能源 間歇性的能源：無法連續不斷地供應 。 圖8-3 太陽輻射能量分布圖

8-1-4 風力 風力雖不穩定，但是便利，且不會造成公害而又取用不盡，各國正在積極開發風力發電。以丹麥，荷蘭，德國及美國等國家使用較多。 8-1-5 水力 水力開發對環境之衝擊較小，且提供廉價電力，另具有：(1) 管制洪水氾濫；(2) 提供灌溉用水；(3) 利於河流航運；(4) 提供尖峰時段電力調度等優點。

8-1-6 地熱 主要來自地球內部放射性元素衰變所釋出之能量，以及儲存於地核熔岩之大量熱能。 8-1-6 地熱 主要來自地球內部放射性元素衰變所釋出之能量，以及儲存於地核熔岩之大量熱能。 依賴岩石之導熱性或藉助熔岩與水之向上移動而傳導至地球表面。 圖8-4 地熱發電示意圖

8-1-7 海洋能 包括潮汐與潮流能、波浪能、海洋溫差能、鹽梯度能、生質能、海流能等。 8-1-8 生質能 8-1-7 海洋能 包括潮汐與潮流能、波浪能、海洋溫差能、鹽梯度能、生質能、海流能等。 8-1-8 生質能 生質能（biomass energy）是生質物經各式自然或人為化學反應後，所焠取之能量。 生質物泛指由生物產生的有機物質包括： (1) 牲畜糞便；(2) 農作物殘渣；(3) 薪柴；(4) 製糖作物；(5) 城市垃圾及污水；(6) 水生植物；(7) 能源作物等。 生質能是目前使用最廣泛的再生能源。

圖8-5 生質能轉換能源示意圖

表8-2 各種能源的優缺點比較 種類 優 點 缺 點 煤 1. 煤的儲藏量很豐富。 2. 容易被轉換成熱能。 表8-2 各種能源的優缺點比較 種類 優　點 缺　點 煤 1. 煤的儲藏量很豐富。 2. 容易被轉換成熱能。 3. 容易運送，且使用安全性高。 1. 煤無法再重複使用。 2. 開採煤礦的危險性很高，經常發生礦災。 3. 燃燒煤時會浪費一些熱能，並釋放出二氧化硫、二氧化碳、微粒及黑煙等，造成空氣污染。 石油 1. 容易開採。 2. 容易儲存和提煉。 3. 容易運輸，且安全性頗高。 1. 石油無法再重複使用。 2. 石油是化石燃料儲存量最少的。 3. 中東的政治不穩，影響石油的供應量。 4. 世界上有產石油的地方不多。 5. 石油的應用會造成空氣污染。

表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種 類 優 點 缺 點 天然氣 乾淨的燃料，不會造成空氣污染。 運送及存放皆容易。 表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種　類 優　點 缺　點 天然氣 乾淨的燃料，不會造成空氣污染。 運送及存放皆容易。 天然氣無法再重複使用。 儲存需要較大的空間。 核　能 1. 與石化燃料比較，核能比較不會造成環境污染。 2. 不需要空氣中的氧來幫助燃燒。 3. 只需少量的原料，即可產生大量的熱能。 4. 單位成本比較低。 1. 發電造廠之費用初置成本較高。 2. 會造成周圍的海域生態污染。 3. 高階核廢料的輻射能仍然會對人體有害，故存放更需留意。 4. 熱效率只有33%。

表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種類 優 點 缺 點 太陽能 1. 它是乾淨且取之不盡的能源。 2. 不會增加或減少地球上的溫度。 表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種類 優　點 缺　點 太陽能 1. 它是乾淨且取之不盡的能源。 2. 不會增加或減少地球上的溫度。 3. 建廠容易，成本低。 4. 安全性高。 5. 熱效率亦很高。 1. 受天候影響，發電情形無法控制。 2. 廠使用土地的面積，相對變大了許多。 風 力 蘊藏多，只要有平均風速達5公尺/秒以上的地方即可設立。 不會造成空氣污染。 不需要熱能。 1. 因風速非定值，風能來源不穩。 2. 風速必須大於5公尺 / 秒以上，才可以發電。 3. 風力電場產生的噪音，週圍並不適合人居住。

表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種類 優 點 缺 點 水力 1. 可以重複使用，亦即取之不盡。 2. 單位成本低。 表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種類 優　點 缺　點 水力 1. 可以重複使用，亦即取之不盡。 2. 單位成本低。 3. 水能轉換成電能的效率是90%。 4. 不會造成空氣污染。 5. 可以用來生產氫氣。 1. 水壩建設費用相當高。 2. 築水壩，會破壞河川的生態。 3. 適合築水壩的地點難尋。 地熱能 1. 地熱的蘊藏量很豐富。 2. 建造地熱廠時間短且容易。 3. 單位成本比開採石化燃料或核能低。 1. 熱效率低，共有30% 的地熱能用來推動渦輪發電機。 2. 流出的熱水含有很高的礦物質。 3. 一些有毒氣體 ( 如硫、硼或銨摩尼亞 ) 會隨著熱氣，而噴入空氣中，造成空氣污染。

表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種 類 優 點 缺 點 海洋能 可以重複使用，亦即取之不盡。 1. 發電成本比較高。 表8-2 各種能源的優缺點比較（續） 種　類 優　點 缺　點 海洋能 可以重複使用，亦即取之不盡。 1. 發電成本比較高。 2. 工程的難度較高。 生質能 生質能所使用的原料來源豐富。 1. 轉換效率低。

8-2 能源的環境衝擊 1. 資源耗竭 2. 環境污染 包括空氣污染、水污染、固體廢棄物污染、輻射污染、……等 3. 氣候變遷 8-2 能源的環境衝擊 1. 資源耗竭 2. 環境污染 包括空氣污染、水污染、固體廢棄物污染、輻射污染、……等 3. 氣候變遷 4. 土地使用 5. 野生生物的流失

表8-3 各種能源所排放之空氣污染物 能源來源 相關之空氣污染物 油 ( 交通工具 ) 表8-3 各種能源所排放之空氣污染物 能源來源 相關之空氣污染物 油 ( 交通工具 ) 碳氫化合物，CO，氮氧化物，CO2，氧化鉛，懸浮微粒。 油 ( 發電設施 ) CO2，氮氧化物，微粒，碳氫化合物。 天然氣 CO2 煤 硫氧化物，微粒，CO2，硫化氫，輻射熱，CO，硫化氫，碳氫化合物。 木　材 碳氫化合物，微粒，CO2。 核　能 放射性氣體或蒸汽。 地　熱 硫化氫，放射性氣體。

8-3 能源現況 8-3-1世界能源現況 煤：截至2004年底世界煤炭蘊藏量估計為9,091億公噸，預估尚可開採192年 。 8-3 能源現況 8-3-1世界能源現況 煤：截至2004年底世界煤炭蘊藏量估計為9,091億公噸，預估尚可開採192年 。 石油：2004年底世界原油蘊藏量估計為1兆1,886億桶，預估尚可開採41年。 天然氣：2004年底世界天然氣蘊藏量估計為179.5兆立方公尺，預估尚可開採67年 。 核燃料：截至2005年3月止，全世界核能發電量占全世界發電總量約16%。

圖8-6 全球能源供給結構

圖8-6 全球能源供給結構（續）

圖8-7 全球初級能源之預測

8-3-2 台灣能源現況 圖8-8 我國能源供需結構

圖8-8 我國能源供需結構（續）

8-4 能源未來發展趨勢 8-4-1 開發新技術的核能發電－核融合 比起現在的核分裂，核融合的優點 核融合發出的能量比核分裂要大好多倍 8-4 能源未來發展趨勢 8-4-1 開發新技術的核能發電－核融合 比起現在的核分裂，核融合的優點 核融合發出的能量比核分裂要大好多倍 來源不虞匱乏 成本低 無污染 安全可靠

8-4-2　新能源及潔淨能源 經濟部能源委源會將新能源及淨潔能源分成三類： 再生能源 能源新利用 廢棄物能源利用

再生能源 自然界中可循環滋生的能源，包括 太陽熱能與光能：「陽光電城」計畫 。 風力：在雲林麥寮、澎湖中屯、新竹竹北、及台北石門等地，都有風力發電。 地熱能：台灣主要地熱區有 26 處。 生質能 ：沼氣發電 、固態衍生燃料 、生質柴油。 海洋能：包括海洋溫差發電、波浪發電、潮汐發電、海流發電等。

表8-4 我國再生能源發展之現況與目標 發展時程 推廣項目 2004 2010 推廣實績 推廣目標 累計裝置容量 ( 萬瓩 ) 配比 (%) 表8-4 我國再生能源發展之現況與目標 發展時程 推廣項目 2004 2010 推廣實績 推廣目標 累計裝置容量 ( 萬瓩 ) 配比 (%) 1. 慣常水力發電 191.1 4.27 216.8 4.22 2. 風力發電 0.9 0.02 215.9 4.20 3. 太陽光電發電 0.059 0.00 2.1 0.04 4. 地熱發電 － 5.0 0.10 5. 生質能發電 56.73 1.27 74.1 1.44 合　計 248.8 5.56 513.9 10.0 再生能源占總裝置容量目標 5.56% 10.0%

能源新利用 指能源的新應用技術，包括電動車輛、燃料電池與氫能、氣化複循環發電技術。 燃料電池 利用氫作燃料與氧氣反應，產生電流、水與熱量的發電裝置 只要再加一個轉化器，便能將天然氣、酒精、沼氣等各種碳氫化合物轉化為氫燃料，能量轉換效率高達60% 至80% 可用於電動車或替代高污染發電工具

廢棄物能源利用 泛指各種廢棄物所轉化的能源。 汽電共生 是一種熱電併產的裝置，也就是指利用某一燃料 ( 煤炭、石化燃料及廢棄物等 ) 同時生產有效熱能與電能的系統裝置 其熱效率一般在70% 以上，較一般傳統火力發電廠35~37% 高出甚多。 目前汽電共生已佔台灣總發電量的19.5%。

8-4-3 待開採之瓦斯新能源－甲烷冰 「甲烷冰」又稱為甲烷水合物 (methane hydrates) 或瓦斯冰，它的學名為天然氣水合物。 8-4-3 待開採之瓦斯新能源－甲烷冰 「甲烷冰」又稱為甲烷水合物 (methane hydrates) 或瓦斯冰，它的學名為天然氣水合物。 當逐漸升高溫度、降低壓力之際，甲烷冰便會分解成液態水與天然氣 迄2003年止，國際能源業界評估的全球甲烷冰之總能量，則相當於全部煤炭、石油、天然氣總和的2至3倍 若解壓、開採不當，會造成分解出大量甲烷，將導致海水和地層的溫度上升，嚴重破壞生態環境。

8-5 節約能源 節約能源應是有效率的使用能源，也就是「該用則用、能省則省」。 節約能源應從日常生活做起： 隨手關燈和水 清潔燈具 8-5 節約能源 節約能源應是有效率的使用能源，也就是「該用則用、能省則省」。 節約能源應從日常生活做起： 隨手關燈和水 清潔燈具 加油時熄火 保持最適冷氣溫度 汽車共乘 搭乘大眾捷運 使用太陽能熱水器與有節能標章的電器用品等 圖8-9 節能標章