再生能源 國立台北科技大學 蔡尤溪 部份資料取自美國NREL.

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1 再生能源 國立台北科技大學 蔡尤溪 部份資料取自美國NREL

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3 太陽是再生能源之源頭

4 太陽能之利用 在大氣層外之太陽輻射，垂直強度約為1367W/m2，穿過大氣層後減弱，

5 Φsolar azimuth angle方位角
太陽輻射 βsolar altitude偏角 ψzenith angle天頂角 Φsolar azimuth angle方位角

6 偏角之計算 l 緯度 h 時間角度 d 輻射偏差角度

7 Normal direct irradiation
ASHRAE Clear Sky Model Normal direct irradiation 垂直照射W/m2

8 ASHRAE Clear Sky Model Diffuse radiation 散射

9 ASHRAE Clear Sky Model 輻射與表面垂直線 夾角之修正

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12 太陽光電

13 太陽光電原理 A ray of light-a stream of photons, when striking the upper layer of a solar cell, loose electrons builds a NEGATIVE charge in the silicon layer ( “n-type” silicon). These electrons are attracted to the p-type silicon in the layer below, travel through an electric circuit.

14 轉換效率 一般商用光電系統約為10~15% 1950年代第一個光電片效率低於4%.

15 能源回收

16 住宅光電系統

17 Credit: Stellar Sun Shop
太陽光電屋瓦 Credit: Stellar Sun Shop

18 太陽光電屋瓦 Golden, Colorado.
屋瓦上鋪上PV cells (amorphous silicon).

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20 光電戶外照明 Credit: Warren Gretz

21 光電與遮陰

22 6 kW 光電系統 Credit: Ed Hancock

23 太陽熱能 我國太陽能之應用多為太陽能熱水，其之投資效益良好為主要之因素。中大型之太陽能熱水系統，因單價較低，投資效益更好。

24 太陽能集熱器

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26 太陽能熱水

27 太陽能集熱系統之設計 建議用串聯系統之取水設計，以一浮球使軟管之進水口位於上面，使熱水之利用率提高，並且節省空間，如圖一及圖二所示。50片一般型太陽能集熱器之設置費用約為50萬，目前已知經濟部能源委員會即將公佈太陽能應用之獎勵，依集熱面積補助購置費用，每m2之集熱面積約可補助1500台幣，以一般之售價而言，補助金額約為裝置費用之30%左右。

28 串聯熱水器之設計 用一浮球使軟管之進水口位於上面

29 串聯熱水器之設計

30 可用之太陽熱能

31 減少反射

32 兩種集熱器效率 ΔT=Tfi - Ta Tfi 熱水進入溫度 Ta環境溫度 I 輻射熱強度

33 集熱效率

34 集熱效率

35 提供40%至50%之家用熱水 Sarasota, Florida
Credit: Subrato Chandra

36 太陽能游泳池

37 太陽能游泳池

38 太陽能游泳池

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40 太陽能游泳池設計(高雄) 游泳池每1.0m2之池面積於冬天時每天需要加熱量之最大值為3840kJ，如游泳池之面積為264m2 (11m x 24m)，每天需要1014MJ之加熱。 一個典型有效集熱面積(含反射面積)為1.8m2之太陽能集熱器，每天至多可集之熱量約為23MJ，約可供應5.8m2池面積所需之加熱量，建議以至少50片太陽能集熱器(每片1.8m2)做264m2游泳池之加熱。 游泳池在不使用或夜間，應用游泳池專用含氣泡之塑膠布覆蓋池面，除可保持池水之潔淨外，亦有保溫之作用。游泳池面積如非264m2。

41 其它太陽熱能利用 拋物線反射板 高溫應用

42 其它太陽熱能利用 烤箱

43 風能

44 風力發電之基本組件

45 頃斜塔設計

46 發電評估計算

47 掃動面積Swept area計算

48 年發電量計算

49 塔高度 影響

50 建築遮敝問題

51 風力光電整合系統

52 小風力

53 生質能

54 生物瓦斯 --掩埋場 需處理hydrogen sulphide (H2S) , ammonia等有害氣體

55 家畜排洩物之厭氧分解

56 醇類燃料

57 甲乙醇之煉製 甲乙醇為汽車之絕佳燃料，提供較大馬力且排 煙乾淨

58 燒廢木料用於發電

59 地熱

60 地殼溫度分佈

61 Photo courtesy of United States
地表下兩米溫度不隨季節變化 掩埋管路於地下 冬天作為熱源 夏天作為冷源 Photo courtesy of United States Geological Survey

62 結語 再生能源 經合理之設計評估與成效之實測 除獲得更加好之效益外 也會指引未來人類的能源取得

63 謝謝