第三章 功與功率 3-5 能源

能源的種類 能源的定義：能夠提供熱能(能量)的資源 能源的分類：可分為初級能源和次級能源 (1)初級能源：又稱一次能源或原始能源，來自自然界不須經轉化或轉變處理，直接可用的能源。可分為非再生能源與再生能源(新能源)

能源的種類 非再生能源：指有消耗性，蘊藏量有限，會日漸減少，用完就不能再用的能源。如： 煤 、 石油 、 天然氣 、 核燃料 、化學能等。 再生能源：指隨著大自然運轉而 永不枯竭 的能源。如： 風 能、 水 能、 太陽 能、地熱 能、 生質 能、海洋能等。

能源的種類 次級能源：又稱二次能源或衍生能源，利用 初級 能源或其他次級能源加以轉化或轉變處理後的能源。如： 電 能、電磁能、 汽油 、 柴油 、燃料油、 液化石油氣 、 煤氣 等。

非再生能源－煤 成因：在 古 生代地球上原本生長在沼澤的巨大 植物 死亡後，被細菌分解而腐爛，由於地殼的變動被深埋在地下，經過長期的 高溫 、 高壓 作用，散失大部分的水分而逐漸變成。 【註：煤、石油、天然氣因都是古代生物的遺跡，故稱為 化石燃料 、化石能源。】

非再生能源－煤 組成元素：主要成分是 碳 ，另外含有氫、氧，少量的氮、硫及無機礦物質。 特性：含碳量越 高 ( 碳化 程度高)，含水分及揮發成分越低，煤的品質越 好 ，燃料價值越 高 。一般將煤依固定碳的比例多寡依序分為泥煤、褐煤、煙煤及 無煙煤 。

非再生能源－煤 用途：主要用於火力發電和一般工廠的燃料 蘊藏地區：臺灣 北 部。

非再生能源－石油和天然氣 成因：古代 動植物 死亡沉積在海底，因細菌作用分解使氮、氧等元素消失，而碳和氫結合成各種 碳氫化合物 ，再受地殼 高溫 高壓 的作用，逐漸形成黏稠的 液態 石油和 氣態 天然氣。

非再生能源－原油 剛開採出來的石油，呈 黑 色或 暗褐 色 組成成分： 碳氫化合物 ( 烴 類，石油的主要成份）的 混合物 。

非再生能源－原油 按照所含物質的沸點範圍，分成幾個部分蒸餾(分餾)。分餾出的產物的沸點在某一範圍內，仍為混合物。分餾的產物沸點最低為 石油氣，在分餾塔最上層產生；沸點最高的是瀝青，為固體，在分餾塔最下層生成。 石油是重要的燃料，也是石油化學工業的主要原料。

非再生能源－天然氣 組成成分：由多種 碳氫化合物 混合而成的 可燃 性氣體。 天然氣和煉油氣中的甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)以管線輸送，作為家庭燃料，俗稱天然瓦斯 天然氣和煉油氣中的丙烷(C3H8)和丁烷　(C4H10)，以 高壓 使其 液化 後，以鋼筒盛裝運送，俗稱 液化石油氣 或桶裝瓦斯。 燃燒不完全時易發生 一氧化碳 中毒。

非再生能源－汽油 汽機車使用的燃料。 汽油汽化後的蒸汽不耐高溫及高壓，便會在燃燒時產生小爆炸，這種現象稱為 爆震 (Knocking)。震爆會傷害汽車引擎，降低引擎出力。 汽油的抗爆震程度以辛烷值(Octane Number，ON)表示，辛烷值越高抗爆震效果越 好 。如果某汽油的抗爆性與體積92%異辛烷和8%正庚烷的混合物抗震爆性相當，其辛烷值為92，稱為92汽油。 抗震爆性大小為： 98＞95＞92 。

非再生能源－石油和天然氣 石油和天然氣不僅是燃料的來源，也是很多工業原料的主要來源。目前約有90%的有機化學原料是由石油或天然氣中得到。以石油和天然氣為原料的化學工業，稱為 石油化學 工業。

非再生能源－核能 由 原子核 反應所產生的能量稱為 核能 ，分為 核融合 (核聚變)和 核分裂 (核裂變)兩種方式。 核融合：由兩個輕的原子在極 高溫 的條件下， 融合 成一個較重的原子核。如： 氫 融合成 氦 ， 太陽 能量來源即是核融合。 核分裂：由質量較重的原子核 分裂 成幾個較輕的原子核如：擲於廣島的原子彈、現今 核能發電 都是利用核分裂。

非再生能源－核能 核能發電的主要原料： 鈾-235 。 核能來源：原子核反應時，質量會 變小 ，減少的質量，依 愛因斯坦 所提相對論中的 質能轉換 公式轉變成 能量 ： E＝mc2 。 【E：能量(焦耳J) M：質量(公斤kg) C：光速(3×108 公尺∕秒m/sec)】 即1克的物質可轉成9×1013 J的能量。

再生能源－水力 水力：已被大量開發利用 (1)原理：利用位於高處的水往低處流動時，　重力位能 轉換為水流的 動能 ，轉動水輪機的葉片並帶動發電機轉動，將機械能轉換為 電能 。 (2)水力是最傳統的再生能源，發電技術也是再生能源中最成熟的。

再生能源－風 (1)原理：利用風車(或利用風吹動螺旋漿)的 動能 ，帶動發電機( 電能 )。 (2)臺灣冬季受 東北 季風吹襲，中西部及離島地區，適合發展。

再生能源－地熱 (1)原理：地球內部儲存大量的熱源，如火山岩漿，稱為 地熱 。地下水經由地熱加熱形成溫泉，某些地方則會噴出蒸氣，可利用這些蒸氣帶動發電機發電。 (2)火山地熱易受硫化 物及氯化物的影響且 酸性 太高，易損壞 機具。

再生能源－太陽能 原理： 太陽能集熱器：利用 集熱板 收集太陽的 熱能 。 太陽能發電：利用 太陽電池將太陽能 直接 光能 變成 電能 。

再生能源－生質能 (1)原理：利用動植物所衍生的能源稱為生質能，如牲畜糞便、農作物殘渣、薪柴、製糖作物、城市垃圾、城市汙水、水生植物等。 (2)生質能利用方式： 直接燃燒，獲取能源。 利用醱酵程序，將生質能製成 酒精 或是同類的液態燃料：醣類醱酵產製酒精。利用畜產廢棄物，經過醱酵程序產生沼氣。【目前應用最多】

再生能源－生質能 利用汽化、裂解，產製石化原料：含水量低的木屑、稻穀等有機物，經過適當的化學程序，如汽化、裂解等，可以製造氫氣以及有用的碳氫化合物等。 (3)臺灣生質能發電機可分為 垃圾焚化 發電與 沼氣 發電兩種。

能源污染與防治 溫室效應： (1)溫室效應：太陽輻射以 可見光 和 紫外線 為主，當太陽光照射到地球表面時，地表以 紅外線 的形式向 外 輻射出能量。大氣中的溫室氣體(如： 水蒸氣 、二氧化碳 、 甲烷 、 臭氧 、氮氧化物及氟氯碳化物等)會將紅外線吸收及反射回地表，使地表溫度 上升 。

能源污染與防治 溫室效應： (2)大量使用煤、石油和天然氣等燃料，產生過量的 二氧化碳 ，造成 溫室效應 ，使地表的溫度逐漸上升。 (3)為了遏止全球暖化現象，聯合國訂定 京都議定書 ，以減少各國溫室氣體的排放量，於西元2005年2月16日開始生效。

能源污染與防治 酸雨： (1)定義：環保署將pH小於5的雨水稱為酸雨。 (2)煤和石油燃燒後產生的 二氧化硫 、 氧化氮 ，是造成酸雨的主要來源。

能源污染與防治 酸雨： (3)把含有二氧化硫的氣體通入 碳酸鈣 ，即可轉變成 二氧化碳 再行排放，以減輕二氧化硫對環境的影響。 ( ) ( ) (4)到目前為止對於氧化氮的汙染尚無有效的防制方法。

能源污染與防治 煤所含的無機物質，以及燃燒不完全的碳粒所形成的煤灰，散布於環境中，嚴重影響空氣品質。

能源污染與防治 熱汙染： (1)火力發電場和核能發電廠所排放的餘熱，造成鄰近河川、海域水溫的上升，稱為熱汙染。 (2)核三廠排出的熱廢水，曾造成墾丁水域的珊瑚 白化 (死亡)，影響生態。。 (3)目前臺灣電力公司以導流堤或海底管線將溫排水引至外海，增加擴散效果，以降低鄰近水域的熱汙染。

能源污染與防治 核能事故： (1)核電廠發生核能事故時，嚴重的 輻射 外洩，波及範圍大，影響時間長。 (2)歷史上的核能電廠重大事故－西元1979年，美國 三哩島核能電廠、西元1986年，前蘇聯 車諾比核能電廠、西元2011年日本 福島核能電廠。