人類與能源的關係 早期人類藉由太陽、火及人力來完成許多工作，隨之便使用獸力來耕種、利用風力、水力帶動風車來灌溉農田。進而以大自然的資源，如煤、天然氣、石油、核能等來產生熱、動力及電力。

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2 人類與能源的關係 早期人類藉由太陽、火及人力來完成許多工作，隨之便使用獸力來耕種、利用風力、水力帶動風車來灌溉農田。進而以大自然的資源，如煤、天然氣、石油、核能等來產生熱、動力及電力。

3 (toe)噸油當量=107 kca1 =41.868千百萬焦耳(GJ)=1噸原油的淨熱值含量

4 Figure 1.3: World energy consumption, 1970–2025 for industrialized countries, developing countries, and Former Soviet Union. Also shown are regional shares of total final consumption for 2002. Fig. 1-3a, p. 8

5 近期石油價格 經濟風暴

6 The availability of an adequate and reliable supply of energy

7 何謂能源? 能源是產生強而有力活動的能力 能源是一種與生俱來的力量、潛在的力量 某一物質，在特定情況下，執行有用任務相關的能力

8 總消耗能源=活動所需能源×活動頻率

9 能源不可被創造或破壞，但可以從一個形式轉變或重新分配到另一形式

10 能源的分類 能源 再生能源 非再生能源 太陽能：太陽光、風、水力、 洋流、海洋溫差、 生質能 地熱能 潮汐能 化石燃料：煤、石油、天然氣、
頁岩油、油砂 核分裂燃料：鈾235 核融合燃料：氘 某些地熱能

11 能 源 消 耗 量 能量種類 需求量 儲存量 5 10 6 <1 工業化國家 20世紀 20世紀 80 1
能量種類 需求量 儲存量 石化能源 石油 32.7 % 41 天然汽 19.5 % 63 煤 21.4 % 218 再生能源 水力 6.7 % 生物能 11.6 % 其他 2.0 % 核能 6.1 % 100 每 人 平 均 功 率 消 耗 量 kW 5 10 6 <1 World = 2 kW/person for 2 Bil. people= 0 kW 工業化國家 20世紀 20世紀 80 1 1111 Andreas Züttel, Switzerland, 11/9/2018

12 各種能源的優劣點 (傳統能源) 石化燃料 使用石油的優點: 使用石油的缺點: 容易儲存和提煉 容易開採，例如中東石油每天的開採量大
容易運輸，且安全性頗高 使用石油的缺點: 石油一旦燃燒，燒完就完全消失於空氣，故不可以再重複使用 石油是石化燃料儲存量最少的 中東的局勢不穩定，影響了石油的供應量 世界上有產石油的地方不多 石油會造成空氣污染(汽車排氣就是最明顯的例子)

13 各種能源的優劣點(傳統能源) 使用煤的優點: 使用煤的缺點: 煤的儲藏量很豐富 容易被轉換成熱能 容易運送，且使用安全性高
煤一經使用，就不能再重複使用 開採煤礦的危險性很高，經常發生礦災 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

14 各種能源的優劣點(傳統能源) 使用天然氣的優點: 使用天然氣的缺點: 比較乾淨的燃料，不會造成二氧化硫及氮氧化物空氣污染 容易被轉換成熱能
開採較容易 使用天然氣的缺點: 天然氣一旦燃燒後，就不可以重複使用 目前產量不多，有待再研究開發 運送及存放不易且安全性要求需更高

15 各種能源的優劣點(傳統能源) 核能 使用核能的優點: 使用核能的缺點: 與石化燃料比較，核能比較不會造成空氣污染 不需要空氣中的氧來幫助燃燒
只需少量的原料，即可產生大量的熱能 單位成本比較低 (指發電成本) 使用核能的缺點: 雖然不會造成空氣污染，但會造成環境污染，如周圍的海域生態污染 核廢料的輻射能仍然會對人體有害，故存放不易，估計需埋放百年以上 若核子事故產生，造成的環境生態污染的衝擊更大 造廠之費用頗高，後端處置費用極高 熱效率不高，只有33%

16 各種能源的優劣點(再生能源) 水力 光電能 地熱能 太陽熱能 風力 生物能
Andreas Züttel, Switzerland, 11/9/2018 1616 水力 光電能 地熱能 太陽熱能 風力 生物能

17 各種能源的優劣點(再生能源) 風力發電 使用風能的優點: 使用風能的缺點: 它的蘊藏多，只要有風的地方即可設立 不會造成空氣污染
不需要熱能轉換 使用風能的缺點: 風能的來源不穩，因風速不是定值 風速必須大於每小時11公里以上，才可以被用來發電

18 各種能源的優劣點(再生能源) 使用水力的優點 使用水力的缺點: 水力(指水力發電) 可以重複使用，亦即取之不盡 單位成本低
水能轉換成電能的效率是90% 不會造成空氣污染 可以用來生產氫氣 使用水力的缺點: 建築費用相當高 在河川土築水壩，會破壞河川的生態 很難找到適合築水壩的地點

19 各種能源的優劣點(再生能源) 太陽能 太陽的熱 太陽照射到地面上的熱量，1平方公尺的面積內，照射1小時可使普通6個裝滿水的茶壼由攝氏零度熱成開水 太陽的光 太陽照射地面上的光，相當於一百燭光的燈泡1000個，在距離一公尺的地方，同時點亮一樣明亮 日光常數: 1369 W/m2 50% 抵達地球表面 50% 夜晚 有效的光能: 10%.

20 各種能源的優劣點(再生能源) 使用太陽能的優點: 使用太陽能的缺點: 它是乾淨且取之不盡的能源 不會對環境造成污染
不會增加或減少地球上的溫度 建廠容易，成本低 安全性高 使用太陽能的缺點: 當有陽光的日子，才會發電，亦即只有白天才能發電 易受陰雨天影響，發電效能無法控制 風大的地方其熱效率會降低 需要大面積來安裝太陽能板

21 各種能源的優劣點(再生能源) 地熱能 使用地熱能的優點: 使用地熱能的缺點: 地熱的蘊藏量很豐富 單位成本比開採石化燃料或核能低
建造地熱廠時間短且容易 使用地熱能的缺點: 熱效率低，共有30%的地熱能用來推動渦輪發電機 所流出的熱水含有很高的礦物質 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

22 歷史上人類所使用的能源 西元前1000年 1712年 食物,熱能 -CHOH- 熱能,功 西元前3000年 人力 馬力 蒸汽機
2222 Andreas Züttel, Switzerland, 11/9/2018

23 歷史上人類所使用的能源 C -CH2- CH4 熱能,功 19世紀 18世紀 20世紀 原油 煤 天然瓦斯 蒸汽機 內燃機 汽渦輪機
2323 Andreas Züttel, Switzerland, 11/9/2018

24 能源轉換

25 能源的種類 初級能源:天然形成的能源 次級能源:初級能源經過處理或轉換後所形成的能源 包括石油、天然氣、煤、風力、水力、太陽能等
包括電能、電磁能、汽油、柴油、燃料油、液化石油氣、煤氣等。

26 能源的各種形式 化學能 核 能 輻射能 熱 能 電 能 機械能 (動能、位能) 各種來源 最終使用方式 煤 石油 化學能 天然氣 鈾－核子
某一物質，在特定情況下，執行有用任務相關的能力 能源的各種形式 化學能 核　能 輻射能 熱　能 電　能 機械能 (動能、位能) 各種來源 最終使用方式 煤 石油 　 化學能 天然氣 鈾－核子 太陽－光/輻射 熱 光 運動 電 化學過程 能源不可被創造或破壞，但可以從一個形式轉變或重新分配到另一形式

27 能源轉化 轉換後 轉換前 化學能 電能 熱能 光能 機械能 食物 植物 電池 燃料電池 爐火 蠟燭 磷光 火箭 動物肌肉 電解 電鍍 電晶體
變壓器 烤麵包機 熱電燈 火星塞 日光燈 發光二極體 馬達 電驛 氣化 蒸發 熱電偶 熱泵 熱交換器 渦輪機 氣體引擎 蒸汽引擎 植物光合作用 相機底片 太陽電池 熱燈 太陽輻射 雷射 光電開門器 熱電池 (結晶體) 發電機 交流發電機 煞車摩擦 打火石 火花 飛輪 鐘擺 水輪機

28 能源的形式 動能:為機械能的一種，當一質量運動時所蘊含的能量。

29 能源的形式 位能:亦屬於機械能，其大小與物質於力場中的位置有關。

30 能源的形式 熱能:熱能乃伴隨著介質中分子的自由運動，而其量化的指標即為溫度。

31 能源的形式 化學能:能量係儲存於某些物質中，而當該物質經歷化學反應時即會釋放出能量。

32 能源的形式 5.電能:電能猶如水於重力場中。 6.電磁輻射:太陽能量照射道地球及其他星球即為電磁輻射能量的傳遞。
7.質能:質量可轉換成能量，而其最著名的公式即愛因斯坦所推導出的質能互換公式。

33 能量守衡 能源不可被創造或破壞，但可以從一個形式轉變或重新分配到另一形式

34 能源守恆 溫室所接受的能量=儲存於內部空間能量+藉由傳導、對流或輻射方式向外部傳遞能量

35 能源守恆

36 能源轉換

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38 能源轉換 能源轉換效率 (η)

39 能源運送與運用之總效率

40 各種能源設備之能源轉換過程與轉換效率

41 能源的單位 焦耳 當一牛頓力作用經過一公尺，能量為一焦耳。 2.卡
1卡定義為使1克水升高1℃所需之熱量，其相當於4.184焦耳。當談及卡時，須注意其不同於攝食常用的大卡，事實上一大卡相當於一仟卡。 3.英制熱單位(Btu) 1 Btu 的定義為使一磅的水升高華氏1度所需之能量，其相當於1,055焦耳，同時也相當於252卡。 4.英呎-磅 1英呎 - 磅定義為1磅力作用1英呎之能量 5.電子伏特 1電子伏特(簡寫為1eV)，定義為使一電子通過一伏特電位差所需的能量。

42 功 率 功率的定義為單位時間所輸出或使用的能量。 1瓦特即相當於每秒有1焦耳的能量或1焦耳 = 1瓦特1秒
功　率 功率的定義為單位時間所輸出或使用的能量。 1瓦特即相當於每秒有1焦耳的能量或1焦耳 = 1瓦特1秒 1千瓦－小時 (kWh)，即俗稱的度。由於1小時相當於3,600秒，因此1度電就相當於3.6×106 焦耳。

43 臺灣的能源 臺灣雖是個「寶島」，能源卻十分缺乏，各種能源之資源蘊藏不豐富，大部分的能源需要依賴進口，因此我們對能源就要更加的珍惜與愛護
北海岸的金山、野柳，南台灣的墾丁均有著美麗的海岸風光，而臺灣的三座核能發電廠卻坐落於此地 然而，臺灣四面環海，不但擁有豐富的海洋資源，也具有開發再生能源的潛力 台灣的環海特性，帶來生生不息的風能，沿海的環境可以是開發風力發電的場所 台灣擁有豐富的地熱資源，是培養地熱發電的好場所

44 台灣的環海特性，帶來生生不息的風能，沿海的環境可以是開發風力發電的場所
臺灣的能源 台灣的環海特性，帶來生生不息的風能，沿海的環境可以是開發風力發電的場所

45 臺東的海岸奇石嶙峋，浪濤洶湧，是發展海洋能源的好地方(潮汐發電)
臺灣的能源 臺東的海岸奇石嶙峋，浪濤洶湧，是發展海洋能源的好地方(潮汐發電)

46 宜蘭礁溪的溫泉馳名全國，而溫泉除了可以供人們浸泡、消除疲勞外，更是開發地熱發電的新能源
臺灣的能源 宜蘭礁溪的溫泉馳名全國，而溫泉除了可以供人們浸泡、消除疲勞外，更是開發地熱發電的新能源

47 臺灣的能源 南台灣的陽光是開發太陽能發電的好場所

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